Разработка конструкции валов и вычисление опорных реакций
К стадии проектирования подшипникового узла переходят на этапе его эскизной компоновки. К нему приступают после выполнения таких работ, как разработка конструкции валов и вычисление опорных реакций.
Факторы, которые требуется учитывать при конструировании
- назначение проектируемого узла;
- планируемые условия его эксплуатации (имеется в виду оценка состояния окружающей среды, направление и величины действующих нагрузок, температурный диапазон, иное);
- основные требования к общей компоновке;
- фактические возможности и доступные технологии обработки элементов узла.
Всё это прямо влияет на принятие решения по выбору конструкции корпуса подшипника и валов, типоразмер изделия, способы его крепления и монтажа, выбор типа смазки, системы уплотнения, показатель точности изготовления.
Оптимальное комплексное решение данного блока вопросов позволит добиться нормального и длительного функционирования подшипникового узла.
Каким техническим требованиям должны соответствовать эти сборочные элементы
Существует блок стандартных требований, включающий следующие пункты:
- детали, составляющие подшипниковый узел, должны обладать надлежащей жёсткостью и прочностью;
- конструкция устройства должна создавать условия для нормального функционирования подшипника;
- уплотнения, установленные в узле, и вариант подачи смазочных материалов адаптируются под требования эксплуатации изделия;
- узел должен легко устанавливаться и демонтироваться;
- необходимо, чтобы в собранном виде данная сборочная единица обеспечивала требуемую долговечность и надёжность узла.
При этом желательно минимизировать стоимость готового изделия.
- Конструкция проектируемой сборочной единицы рассчитывается на обеспечение беспрепятственного удлинения вала (температурное расширение) без ухудшения работоспособности узла (то есть необходимо полностью исключить воздействие на изделие дополнительных нагрузок с осевыми векторами приложения);
- Подшипниковый узел должен обеспечить надёжное позиционирование вала (фиксацию), исключающую его осевое смещение, кроме случаев, когда оно предусмотрено конструкцией механизма.
Требуемая жёсткость достигается подбором толщины посадочного гнезда в корпусе, в которое монтируется внешняя обойма, а также использованием рёбер жёсткости.
Последовательность выполнения проектных работ
- Перед началом конструирования формируется пакет исходной информации, необходимой для выполнения работ.
Сюда входит:
- тип двигателя, вращающего входной вал, пусковые характеристики последнего;
- значения усилий на вал, создаваемых насаженными на него элементами;
- характер воздействия внешних нагрузок на подшипники проектируемого узла: равномерная или толчковая, нестационарная (наличие/отсутствие графика нагрузки) либо стационарная;
- направление вращения вала (однонаправленное, реверсивное, в каком направлении, наличие графика нагружения каждого вала при реверсе);
- величина частоты вращения (об/мин);
- расчётная силовая схема вала;
- условия эксплуатации: на улице либо в помещении (отапливаемое или нет), чистота окружающей среды, её влажность, разрешённый рабочий диапазон температур;
- желаемый ресурс;
- величины d (по посадочному месту вала);
- пролёт вала (дистанция между подшипниками).
- С учётом механических передач, которые будут реализованы в изделии, подбирается тип подшипника для проектируемого узла.
- Определяется конкретный типоразмер подшипника с учётом посадочного d цапфы и типа редукторного вала.
В первую очередь прорабатывается средняя серия (по габаритам).
- Определяется схема установки подшипника в узел.
- Вычисляются величины действующих на изделия нагрузок при номинальном нагружении. Определяется подшипник, воспринимающий максимальные нагрузки.
- Задаётся ожидаемый ресурс для него.
- По пиковым нагрузкам проверяется выбранный подшипник на возможность появления остаточных деформаций.
- Выбирается смазка.
- Нужные типы уплотнения.
- Проектируются (подбираются) крышки для гнёзд подшипников.
- Выполняются прочностные расчёты крепления накладных крышек.
- Разрабатывается конструкция подшипникового узла.
- Комментарии
