О влиянии вибрации на контактные напряжения в легконагруженных роликоподшипниках
Методика расчета ударных нагрузок в роликоподшипниках, подвергаемых внешнему вибрационному воздействию. Влияние вибрации, вызванной внешними воздействиями в виде гармонических колебаний, на напряжения в роликоподшипниках, имеющих радиальный зазор.
| Рубрика | Производство и технологии |
| Вид | статья |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 21.11.2018 |
| Размер файла | 78,0 K |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
Пермский национальный исследовательский политехнический университет
О ВЛИЯНИИ ВИБРАЦИИ НА КОНТАКТНЫЕ НАПРЯЖЕНИЯ В ЛЕГКОНАГРУЖЕННЫХ РОЛИКОПОДШИПНИКАХ
О.М. Беломытцев
Аннотация
Предложена приближенная методика расчета ударных нагрузок в роликоподшипниках, подвергаемых внешнему вибрационному воздействию. Показано, что в легконагруженных подшипниках ударные нагрузки и напряжения при некотором направлении вектора ударной нагрузки могут значительно превосходить статические.
Ключевые слова: вибрация, подшипники качения, ударные нагрузки, напряжения.
Annotation
ABOUT INFLUENCE OF VIBRATION ON CONTACT STRESSES IN CYLINDRICAL ROLLER BEARING
O.M. Belomytzev Perm National Research Polytechnical University
The approximate method of calculation of shock loadings in the roller bearings subjected to external vibration influence is offered. It is shown that in the easily loaded bearings shock loadings and tension at some direction of a vector of shock loading can surpass the static considerably.
Keywords: vibration, rolling bearings, shock loadings, tension.
Основная часть
При расчете долговечности подшипников качения обычно исходят из статической нагрузки с введением поправочного коэффициента безопасности, который только приближенно учитывает вибрационные перегрузки и характер объекта без учета особенностей подшипника.
В настоящей работе рассмотрено влияние вибрации, вызванной внешними воздействиями в виде гармонических колебаний, на напряжения в роликоподшипниках, имеющих радиальный зазор.
Виброперемещения в объектах могут достигать значительных величин и превосходить значения радиальных зазоров в подшипнике качения.
В этом случае вибрация объекта будет сопровождаться ударом деталей в подшипниках. Расчету ударной нагрузки в подшипнике от вибрации должно предшествовать определение виброперемещений по формуле
,
роликоподшипник ударный нагрузка вибрационный
где 0 - круговая частота, равная 2f, f - частота колебаний, Гц.
При определении ударной нагрузки на подшипник примем допущения: кольца подшипников представляют одно целое с корпусом и валом; массой роликов пренебрегаем, ролики участвуют в деформации только как геометрические тела; удар считается центральным для двух тел, корпус движется относительно ротора, скорость последнего значительно меньше виброскорости корпуса.
При ударе кинетическая энергия (Т) относительного движения переходит в потенциальную энергию (П) деформаций и энергию упругих волн, которой пренебрегаем в виду ее малости. Рассматривая удар в виде двух фаз: 1-я фаза - от момента касания тел до момента наибольшего сжатия и 2-я фаза - от момента наибольшего сжатия до момента последнего касания, определим силу удара в роликовом подшипнике, воспользовавшись решением АН.Динника** А.Н. Динник. Избранные труды. Т1. Изд-во АН Украинской ССР, Киев - 1962, 151 с. для удара двух цилиндров.
Рассмотрим первую фазу удара, обозначив m1 и m2 - массы тел; V1 и V2 - скорости тел; i - текущее сближение тел в момент времени t, d/dt - относительная скорость сближения.
Потеря кинетической энергии тел в момент времени t будет равна:
.
При m2>>m1 и V2>>V1 получим:
.
Пусть q - давление одного тела на другое, тогда потенциальная энергия деформации будет равна:
.
При получаем:
.
Приняв зависимость между деформацией и силой линейной , здесь K - коэффициент податливости подшипника, получаем:
.
В конце первой фазы удара относительная скорость сближения тел равна нулю и давление между телами становится максимальным (qmax=Fy):
.
Значение скорости ротора в момент касания тел определим по величине радиального зазора и величине виброускорения для равноускоренного движения. Время прохождения ротором радиального зазора в подшипнике:
,
где gn - радиальный зазор в подшипнике; а - величина виброускорения корпуса.
Скорость перемещения корпуса:
.
Располагая данными об виброускорениях, величине радиального зазора в подшипнике, получаем простую приближенную формулу для определения силы удара в роликоподшипнике:
.
Если рассматривать колебания в плоскости, перпендикулярной вектору постоянной нагрузки, то напряжения в контакте будут определяться только величиной ударной нагрузки, Определив нагрузку на тела качения, по формуле Герца найдем контактные напряжения Н.
Значения нагрузок на наиболее нагруженное тело качения при жестком корпусе и сплошном вале определялись по формуле:
,
где Z=18 - число роликов в подшипнике.
В качестве примера на рисунке приведены значения ударных нагрузок и контактных напряжений в подшипнике 2228 на одной из энергетических установок, которые используются на железнодорожном транспорте, при постоянной нагрузке 2500 Н, коэффициенте податливости K=810 м/Н.
- Py, qn=10 мкм; - sH, qn=10
мкм; - Py, qn=50 мкм; - sH,
qn=50 мкм; - Py, qn=100 мкм;
- sH, qn=100 мкм.
Рис. Зависимость ударных нагрузок и контактных напряжений от виброускорений при различных радиальных зазорах в подшипнике в направлении, перпендикулярном вектору статической нагрузки
В приведенном примере значения ударных нагрузок и напряжений, возникающих при воздействии внешней вибрации, значительно превосходят величины статических нагрузок и напряжений в подшипнике: Fr=2500 Н, H=390 Н/мм2, На практике, в случае стационарного состояния агрегата, в частности при движении по железной дороге, в подшипниках может возникать бринеллирование или фреттинг-коррозия беговых дорожек подшипников.
Описанная методика может использоваться для приближенного определения ударных нагрузок и напряжений в подшипнике и анализа работоспособности подшипниковых опор.
Размещено на Allbest.ru
...Подобные документы
Общие сведения о вибрации. Параметры, характеризующие вибрационное состояние трубопроводов. Причины вибрации трубопроводов. Обзор методов защиты от вибрации. Конструкция и расчет высоковязкого демпфера. Расчет виброизолятора для устранения проблемы.
курсовая работа [1,1 M], добавлен 14.11.2017Понятие вибрации в процессе резания, методы и аппаратура для ее исследования. Корреляционная зависимость между параметрами колебаний и величиной износа режущего инструмента. Методы уменьшения вибраций. Разработка конструкций виброгасящих устройств.
дипломная работа [1,3 M], добавлен 27.10.2017Коэффициент смещения инструмента при нарезании червячного колеса. Допускаемые контактные напряжения при длительном сроке эксплуатации для шестерни. Действующие напряжения изгиба у ножки зуба червячного колеса. Мощность на выходном и ведущем валах.
курсовая работа [490,1 K], добавлен 09.01.2015Выбор материала и термообработки зубчатых колес. Допускаемые контактные напряжения. Тихоходная и быстроходная ступень. Допускаемые напряжения на изгиб. Расчет зубчатых передач. Уточненный расчет подшипников (для тихоходного вала) для электродвигателя.
курсовая работа [1,1 M], добавлен 28.07.2010Понятия о теориях прочности, а также о деформациях и напряжении. Сложные деформации и их характеристика. Описание теории прочности. Концентрация напряжений в разных местах механизмов их сущность и описание. Контактные напряжения и их характеристика.
реферат [2,2 M], добавлен 17.01.2009Расчёт основных частот вибрации компрессора, исследование узлов блока. Выбор режимов работы и снятие параметров вибрации с узлов агрегата для средств диагностирования. Выявление дефектов, определение для них степеней развития и способы их устранения.
курсовая работа [173,2 K], добавлен 12.03.2012Методика расчета оптимальных параметров работы виброплиты: мощности двигателя на соответствующих оборотах и амплитуды вибрации. Определение параметров оптимальной работы и уплотнения обрабатываемой поверхности. Расчет параметров резания автогрейдера.
курсовая работа [1,0 M], добавлен 26.11.2010Выбор материала для колес и шестерен, его обоснование. Допускаемые контактные напряжения при расчете на усталость. Определение межосевого расстояния. Расчет прочности зубьев по контактным напряжениям. Порядок построения теоретического профиля вала.
курсовая работа [239,6 K], добавлен 18.06.2012Кинематический и энергетический расчет редуктора. Допускаемые контактные напряжения. Определение основных параметров планетарного редуктора в проектировочном расчёте. Геометрический расчёт цилиндрических зубчатых колёс. Проверка прочности зубьев.
курсовая работа [134,8 K], добавлен 23.10.2013Определение мощности двигателя, силовых и кинематических параметров. Допускаемые контактные напряжения при расчете на сопротивление усталости для шестерни. Термообработка, расчет ступеней. Шпоночные соединения, смазка зубчатых соединений и подшипников.
контрольная работа [278,7 K], добавлен 04.10.2011Определение потребной мощности и выбор электродвигателя. Передаточное отношение привода и его разбивка по ступеням передач. Составление таблицы исходных данных. Определение крутящего момента на валах. Допускаемые контактные напряжения. Окружная скорость.
курсовая работа [1,9 M], добавлен 05.08.2013Выбор электродвигателя и кинематический расчет, требуемая мощность. Подбор материала и назначение термообработки, допустимые контактные напряжения зубчатой передачи. Определение сил в зацеплении. Вычисление параметров переменной передачи. Расчет валов.
курсовая работа [457,0 K], добавлен 13.10.2011Дифференциальные уравнения контактных напряжений при двумерной деформации. Современная теория распределения по дуге захвата нормальных и касательных напряжений. Изучение напряжений на контактных поверхностях валков, вращающихся с разными скоростями.
курсовая работа [3,0 M], добавлен 19.06.2015Анализ вибрации роторных машин, направления проведения диагностики в данной сфере. Практика выявления дефектов деталей машин и оценка его практической эффективности. Порядок реализации расчета частоты дефектов с помощью калькулятора, анализ результатов.
учебное пособие [3,2 M], добавлен 13.04.2014Определение кинематических параметров на каждом валу привода. Расчет цилиндрических зубчатых колес редуктора. Допускаемые контактные напряжения. Расчёт валов: быстроходный и тихоходный. Выбор и проверка долговечности подшипника. Опорные реакции.
контрольная работа [380,9 K], добавлен 21.03.2009Кинематический расчёт привода. Выбор материала зубчатых колёс и шестерен. Допускаемые контактные и изгибные напряжения. Расчёт закрытой передачи и проверка прочности по напряжению. Геометрические размеры деталей редуктора, выполнение эскизной компоновки.
курсовая работа [439,1 K], добавлен 16.09.2017Кинематический расчет электродвигателя. Выбор материала и термообработки зубчатых колёс, допускаемые контактные напряжения тихоходной и быстроходной ступени. Уточненный расчёт подшипников. Расчет подшипников, определение массы и сборка редуктора.
дипломная работа [904,1 K], добавлен 15.08.2011Кинематический расчет привода. Выбор электродвигателя. Определение вращающих моментов на валах. Проектировочный расчет ременной передачи. Проектирование редуктора. Допускаемые контактные напряжения. Расчет червячной передачи. Выбор и проверка муфты.
курсовая работа [431,0 K], добавлен 11.12.2008Особенности проектирования масляного трансформатора с контурами из алюминиевого провода, плоской трёхстержневой магнитной системой и типом регулирования напряжения РПН. Схема магнитопровода, определение параметров обмоток высокого и низкого напряжения.
курсовая работа [347,4 K], добавлен 30.10.2013Зубцово-пазовая геометрия статора. Вспомогательные данные для расчета магнитной цепи, активного и индуктивного сопротивления. Падения напряжения в обмотке статора в номинальном режиме. Определение вспомогательных величин для расчета рабочих характеристик.
курсовая работа [1,2 M], добавлен 11.09.2014
