Решение задачи подбора подшипника в KISSsoft. Часть 1.

Сегодня мы с вами подробно поговорим о таком элементе конструкции, как подшипник. Начнем с самых простых основ и определений. Подшипником принято называть часть опоры, непосредственно взаимодействующей с цапфой вала или оси. Название «подшипник» происходит от слова «шип» (англ. shaft, нем. zappen, голл. shiffen – вал). Так раньше называли хвостовики и шейки вала, где подшипники и устанавливаются.

Подшипники воспринимают радиальные и осевые нагрузки, приложенные к валу, и передают их на корпус машины. При этом вал должен фиксироваться в определенном положении и легко вращаться вокруг заданной оси. Во избежание снижения КПД машины, потери в подшипниках должны быть минимальными.
Роликовый подшипник- это деталь, используемая в машиностроении для сведения до минимума силы трения путем ограничения контакта между вращающимися частями механизма. Состоит из двух концентрических металлических колец, разделенных цилиндрическим бочкообразными или суженными к одному концу валиками подшипника, сделанными из полированной закаленной стали и находящимися в контакте с этими роликами. Это машинный элемент, который выбирается согласно условиям работы.
Модуль расчета вала KISSsoft имеет встроенную функцию расчета и оптимизации параметров подшипников. Благодаря современному интерфейсу и мощным алгоритмам расчета, процесс расчета валов и подшипников в KISSsoft наиболее оптимален.
В KISSsoft роликовые подшипники обычно анализируются в качестве части процесса анализа вала. В данной статье мы более подробно рассмотрим именно роликовые подшипники. Хотя расчет подшипников скольжения в программе также доступен.
Подшипники рассматриваются как часть системы, которая состоит из вала, внешних нагрузок и подшипников. Большим преимуществом этого подхода является то, что расчет нагрузок на роликовом подшипнике выполняется автоматически и, следовательно, менее склонны к ошибкам по вине пользователя.
Для лучшего понимания процесса расчета рассмотрим конкретную задачу.
В этом примере на рисунке 1 показано несколько подшипников, которые будут проанализированы. Система является статически неопределенной: первый подшипник расположен внутри вала, с другой стороны — упорный подшипник. На оставшиеся два подшипника осевые силы действовать не будут.

Рис. 1. Пример задачи.

Моделирование системы
Для проведения дальнейшего анализа и работы с задачей необходимо построить систему – вал подшипник ( как на рисунке 1).
Прежде всего, построим геометрическую модель вала. Построение вала достаточно простая задача, и в этой статье рассматриваться не будет. На втором этапе надо определить два силовых элемента (конические зубчатое колесо и цилиндрическое зубчатое колесо) с данными, показанными на рисунке 3.

Справочный угол делительного конуса — δ = 30 °.

Рис. 4. Определение силовых элементов

В результате в графическом редакторе вала отобразится следующий вид системы:

Рис.5. Геометрия вала и элементов.

Добавление подшипников
Далее рассмотрим возможности добавления подшипников. Базы данных KISSSoft содержат более 15000 подшипников всех типов от ведущих мировых производителей, таких как SKF, FAG, INA, IBC, NSK, Koyo и других. Но, бывают ситуации, когда надо изменить параметры и ввести собственные данные. В Дереве элементов нажмите правой кнопкой мыши на «Подшипник » , а затем выберите опцию » Подшипник качения» из контекстного меню :

Рис. 6. Дерево элементов с контекстным меню для группы «Подшипник «

Как показано на рисунке 7, в «Редакторе элементов» перечислены наиболее важные параметры подшипников.
Чтобы расположить подшипник при у = 10 мм внутри вала, установите переключатель в правой части поля ввода » Наружный диаметр «. Из выпадающего списка с тем же именем выберите запись 52.00 мм и выберите «Тип Koyo 6205 (D = 25 мм ,D = 52 мм , В = 15 мм) » из раскрывающегося списка лейбла . Затем нажмите кнопку , чтобы справа от выпадающих списков изменить соответствующую диаметр геометрии вала в указанной позиции .

Рис. 7. «Редактор элементов » с параметрами роликового подшипника

Если этот подшипник не присутствует в списке, проверьте, что подшипники, произведенные «Koyo» были включены в список доступных подшипников . Сделать это можно так:

1. В строке меню — Расчет – Настройки – Подшипник качения

2. В «Изготовитель подшипника» можете выбрать компании, которые хотите включить в список доступных производителей подшипников. Поставьте флажок напротив «Koyo»,

Расчет подшипников качения
KISSsoft позволяет проводить расчет более двадцати типов подшипников качения; стандартная база состоит более чем из 13000 подшипников ведущих мировых производителей. Начните расчет вала, нажав на панели инструментов  или F5.Для краткого просмотра результатов смотрите окно «Результаты» (см. рисунок 8) .

Рис. 8. Окно » Результаты » со сводной информацией анализа роликового подшипника

В строке «Срок службы подшипников » список Вы увидите следующие значения для каждого подшипника :
S0 — статический запас прочности
Lnh -Минимальный срок службы
Список силы реакции подшипников показывает силы реакции и моменты для каждого компонента (см. рисунок 9). Здесь компонент Fy относится к осевой силе, и компонент Му относится к вращающему моменту.

Рис. 9. Компоненты отношения сил реакции и моменты

Резюме
В этой части мы рассмотрели основные возможности по проектированию подшипников совместно с валом. Узнали как вывести данные по силам реакции и моментам, а также ресурсные характеристики.