Liugelaagri valik ja arvutus (0)

MHE0042 MASINAELEMENDID lI TTÜ MEHHATROONIKAINSTITUUT
4 EAP - 1-1-1- E MASINAELEMENTIDE JA PEENMEHAANIKA ÕPPETOOL 2010/2011. õ.a. KEVADSEMESTER
______________________________________________________________________
MHE0042 MASINAELEMENDID II
Kodutöö nr. 2
Variant nr.
A - 1
B - 7
Töö nimetus: Liugelaagri valik ja arvutus
Üliõpilane (matrikli nr ja nimi)
094171
Sergei Lakissov
Rühm:
MATB 42
…………………...........
Juhendaja :
.......A.Sivitski..............
.....................................
Töö esitatud:
Töö parandada:
Arvestatud:
Kodutöö nr 2. Liugelaagri valik ja arvutus
Piirmäärimisega liugelaagri valiku põhimõtted ja arvutusmetoodika
Ülesanne:
Projekteerida piirmäärimisega liugelaager kui laagrile mõjuv jõud Fr = 500 N, tapi läbimõõt on 40 mm ja tapi pöörlemise nurkkiirus on 20.9 rad/s.
Joonis 1. Liugelaagerduse komponendid ja lõtkud.
Antud:
1. Tapi (võlli) ja laagri nimiläbimõõt D=40 mm.
2. Võlli pöörlemise nurkkiirus w=20.9 rad/s.
3. Laagrile mõjuv jõud Fr = 500 N.
4. Tapi materjal on madalsüsinikteras
Leida:

Nimetada liugelaagri eelised ja puudused (veerelaagri ees).

Valida sobiv liugelaagri materjal ja kirjeldada selle materjali omadused.

Leida liugelaagri vähim lubatav lõtk eeldades, et:

• Laagri radiaalkoormus ei muutu ajas
  
• Ükski tolerants ega hälve seda väärust ei vähenda
  
• Liiga väike lõtk toob kaasa laagerduse ülekuumenemise.
  

Kuiva või piirmäärimisega liugelaagri kasulik tööiga.

Leida sobiv seaduv SKF liugelaager (näiteks sfääriline liugelaager - Maintenance -free radial spherical plain bearing), kasutades SKF luigelaagri valiku metoodikat st C = 2F =2 Fr ja SKF kataloogi . Nimetada seaduva liugelaagri eelised.
Lahendus:

Nimetada liugelaagri eelised ja puudused (veerelaagri ees).

• Töötamisega kaasneb vähem müra ja vibratsioon
  
  • üksteise suhtes liikuvad ainult tapp ja laager
    
  • parem tasakaalustus kui veerelaagril
    
• sobib paremini täpsetes lahendustes
  
• hind on väiksem
  
  • sest detailide arv on väiksem
    
  • sest valmistada ja koostada on lihtsam
    
  • sest vahetada on lihtsam
    
• väiksem läbimõõt ja mass
  
• väsimusnähtused on väiksemad:
  
  • sest kontaktsurved on väiksemad
    
  • sest koormuste tsüklilisus peaaegu puudub
    

2. Valida sobiv liugelaagri materjal ja kirjeldada selle materjali omadused.
2.1 Laagri pikkuse L määrang:
- kuivhõõrdumisega ja poorsetele immutatud laagritele soovitatakse L = D.
Oletan, et antud ülesandes tegemist on kuivhõõrdumise (kuivhõõrdumisega laagrid – erimaterjalidest (fluorpolümeerid jt.) laagrid, mis ei vaja laagri ja tapi pindade kontaktis määrdeainet ( toidumasinad, keemiatööstuse masinad ) või isemäärivate laagritega ( poorsed laagrid, mis on immutatud määrdeainega, mis laagri töö käigus imbub laagri ja tapi kontaktialasse). Seega L = D = 40 mm.
2.2 Laagri keskmise kontaktsurve arvutus:
p = F/(LD), F on laagerduse radiaalkoormus F = Fr = 500 N
p = F/(LD)= 500 / (40 · 40) = 312.5 kPa
2.3 Laagri suhtelise libisemiskiiruse arvutus:
v = π D n/ 60 000 = π · 40 · (ω ·30 / π ) / 60 000 = 40 · 20.9 · 30 / 60 000 = 0.418 m/s
[n on laagerduse nurkkiirus ( n = ω ·30 / π )]
2.4 Laagri pv-korrutise arvutus:
p · v= 312.5 · 0.418 = 130.625 kPa · m/s
2.5 Laagrile nõutava pv-väärtuse arvutus:
[pv] = 2 · p · v = 2 · 130.625 = 261.25 kPa*m/s
Liugelaagri või selle materjali kindlaksmääramine tingimusest, et [pv] ≤ (pv)Lim
2.6 Sobiva laagri valik:
Tabelist 1 valin metalliseeritud grafiit liugelaagri, mille (pv)Lim = 525 [kPa·m/s] (varu on küll suur, aga järgmine väiksem pv ei ole piisav.
2.7 Laagri materjali omadused:
Tabel 1. Mõnede laagrimaterjalide pv-kriteeriume määritult toatemperatuuril

Leida liugelaagri vähim lubatav lõtk eeldades, et:

• Laagri radiaalkoormus ei muutu ajas
  
• Ükski tolerants ega hälve seda väärust ei vähenda
  
• Liiga väike lõtk toob kaasa laagerduse ülekuumenemise.
  

Diemetraallõtku valik
Tabelist 2 leian liugelaagri Cd vastavalt: D = 40 mm ja ω = 20.9 rad/s:
Tabel 2
Leiame lõtku punktis A, kasutades interpoleerimiseks punkte B ja C. Punktis C on nõutud lõtk suurem kui 25 μm, seega võtame 30 μm.
Punkti C koordinaat alumisel teljel on 10, pjunkti B koordinaat 55. Punkti A koordinaat on 40.
Lõtk punktis A: (30 μm * (55 – 40) + 50 μm * (40 – 10)) / (55 – 10) = 43.3 μm; võtame 45 μm
Cd = 45 μm. Teised liugelaagerduse parameetrid sõltuvad mehaanilisest süsteemist kus antud laagerdus on rakendatud.

Piirmäärimisega liugelaagri tööea arvutus [Allikas: www.daemar.com] Tabelid 3-7
pv (N/mm2 · m/s)
Tabel 3. Koormusliigiteguri väärtused [Allikas: www.daemar.com]
Meil on tegemist esimese juhuga, Ka = 400
Tabel 4. Temperatuuriteguri väärtused [Allikas: www.daemar.com]
Meil on piirmäärimisega liugelaager, eeldame et ekspluateeritakse toatemperatuuril ja jahutus on hea. Siis fc = 1
Tabel 5. Tapi materjalitegurite väärtused (piirmäärimisega liugelaager)
[Allikas: www.daemar.com]
Meil on madalsüsinikteras, seega fm = 1
Tabel 6. Koormusteguri väärtused (piirmäärimisega liugelaager)
[Allikas: www.daemar.com]
Meil on p = 312.5 kPa = 0.3125 N/mm2, seega fp = 1
Tabel 7. Laagri mastaabiteguri väärtused (piirmäärimisega liugelaager)
[Allikas: www.daemar.com]
Meil D = 40 mm, seega fd = 0.9
Tundi.

Leida sobiv seaduv SKF liugelaager (näiteks sfääriline liugelaager - Maintenance-free radial spherical plain bearing), kasutades SKF luigelaagri valiku metoodikat st C = 2F =2 Fr ja SKF kataloogi. Nimetada seaduva liugelaagri eelised.
SKF kataloog : www.skf.com
Siin otsin siis laagri mitte D vaid C järgi. C = 2 · 500 kN = 1000 kN
Sobib järgnev sfääriline liugelaager:
Seaduvate liugelaagrite eelised:

• Ei vaja täpsed joondamist
  
• Puuduvad kõrged kontaktsurvedlaagri servadel (mis muidu põhjustavad lisakoormust tapile ja laagri kerele)
  
• Kompenseerivad võlli deformatsioone
  
• Võimaldavad suuremaid valmistamistolerantse ning kuju- ja asendihälbeid
  

8