Заделка подшипников клеем Loctite

Пример расчета

В качестве примера, приведен ниже расчет клеевой заделки подшипника 304 с мм анаэробным герметиком Loctite 620.

Прочность клеевых соединений подшипников с корпусом и валом оценивалась и допустимым крутящим моментом Tmax, воздействующим на вал и допустимыми силой распрессовки Fmax, определяемым по методике фирмы Loctite и допустимым наряжением сжатия σдоп сж. Значения этих сил не должны превышать величину крутящего момента Td, . определяемых соответственно по формулам:

Fmax≤(τfc+pf)S/1000      {(1), [1]}

Tmax≤(τfc+pf)×(dн/2)×S/1000      {(2), [1]}

где τ- статическая прочность клея на сдвиг Н/мм2;

Характеристики Loctite 620, используемые для расчета приведены ниже:

  • спустя 24 часов отверждения клея: τ ср=17,2 Н/мм2;
  • после дополнительной выдержки в течение 24 часов при температуре 177°C - τср=27 Н/мм2.

(TDS Loctite 620 от мая 2015. Измерения по ISO 10123 клевого соединении стальных вала и втулки при 22°C)

Анаэробный клей L620 по данным фирмы «Loctite» в полимеризованном виде воспринимает давление pдоп = 18...22 МПа, [Холодкова А.Г.МАМИ "Сборка комбинированных клеевых соединений"] и допустимым напряжением клеевого слоя на сжатие . Значения этих сил не должны превышать величин, определяемых соответственно по формулам:

Определение допустимой нагрузки на подшипник

Нагрузки на подшипник определяют при проектном расчете вала. При восстановлении подшипникового узла, в случае отсутствия проектной документации, допустимые нагрузки на шариковый радиальный подшипник можно определить по типу подшипника. Выполняется это следующим образом.

По таблице 6 справочного приложения ГОСТ 8338-2013 определяем статическую грузоподъемность подшипника C0=7800 H, которая соответствует расчетным контактным напряжениям в центре наиболее тяжело нагруженного контакта тела качения с дорожкой качения подшипника:

СТАТИЧЕСКАЯ C0 И C ДИНАМИЧЕСКАЯ ГРУЗОПОДЪЕМНОСТИ, геометрические размеры, подшипника 304 приведены в нижеследующих таблицах.

Таблице 6, ГОСТ 8338-75, Средняя серия диаметров 3, узкая серия ширин 0.
Обозначение подшипников d, мм D, мм B, мм r,мм Масса, кг
304 20 52 15 2 0,145

ГОСТ 8338-75, Приложение, Таблица 6. Средняя серия диаметров 3. Размеры, мм
Обозначение подшипника d Грузоподъемность, Н
C C0
304 20 15900 7800

Вычисляем статическую радиальную нагрузку P0r, используя статический коэффициент безопасности S0=1,5, применяемый при воздействии четко выраженных ударных нагрузках (см. таблицу 5 ГОСТ ГОСТ 18854-2013). по формула (14), применимой к радиальным и радиально-упорным подшипникам:

P0r=C0r/S0=7800/1,5=5200 Н, (14)

Статическая радиальная нагрузка P0r, должна вызывать такие же контактные напряжения в центре наиболее тяжело нагруженного контакта тела качения с дорожкой качения, как и в условиях действительного нагружения. Определяется статическая эквивалентная радиальная нагрузка радиальных и радиально-упорных шариковых подшипников как большее из двух значений, вычисленных по формулам

P0r = X0Fr + Y0Fa (2)

P0r= Fr (3)

Решая систетему уравнений (2) и (3) при зачении коэффициентов X0=0,6 и Y0=0,5 для радиальных шариковых подшипников в соответствие с таблицей 2 ГОСТ 18854-2013, получим, что Fa/Fr=0,8. Откуда следует, что при отношении Fa/Fr<0,8 необходимо использовать равенство (3). Следовательно радиальная нагрузка на подшипник Fr=P0r=5200 Н, а осевая нагрузка Fa≤0,8Fr=5200×0,8=4160 Н.

Результаты расчета

Среднее радиальное на клеевой на опоре подшипника Pср меньше допустимого давление на клеевой слой:

2Pср/(πBD)=2×5200/(52×15)= 4,25 Н/мм2= 4,25 МПа<27 .

Остальные результаты расчета представлены и нижеследующих таблицах.
См. ►
Таблица I. Расчет коэффициента сцепления fс при зазоре 0,05 мм
f1 f2 f3 f5 f6 Кольцо подшипника
Наружное Внутреннее
L/D f4 fc L/d f4 fc
1 1 1 1 1 0,21 0,45 0,45 0,55 0,95 0,95

Расчетные значения величин, характеризующие прочность клеевого соединения приведены в нижеследующей таблице

Таблица II. Расчет прочностных характеристик клеевого посадки подшипника
FDmax, кН Fdmax, кН MDmax, Нм Mdmax, Нм [τ], Н/мм2 fс SD, мм2 Sd, мм2
11,4 24,2 567,4 241,6 27 0,75 1796,1 942

В таблице II приняты следующие обозначения:
  • FDmax - максимально допустимая сила распрессовки, воздействующая на внешний диаметр подшипника;
  • Fdmax - максимально допустимая сила распрессовки, воздействующая на внутренний диаметр подшипника;
  • MDmax - максимально допустимая сила трения в подшипнике, воздействующая на внешний диаметр подшипника;
  • Mdmax - максимально момент, воздействующая на вал
Расчентное значение момента трения в подшипнике Mr при использовании в качестве смазки литивого мыльного пластичного материала на основе минерального масла с кинематическая вязкостью 100 мм2/с при 40°C не превышает минимального допустимого момента Mdmax, воздействующещих на клеевые слой, соединяющие подшипник с валом и корпусом.

Mr = M0r+M1r=182+2,8=184,8<242 Нм,

где M0r= (8) - момент трения, независимый от нагрузки, при базовых условиях и номинальной тепловой частоте fn;
M1r (9)- момент трения, зависимый от нагрузки;
Расчет выполнялся в соответствие с ГОСТ 32365-2013 "Подшипники качения. Номинальная тепловая частота вращения. Расчет и коэффициенты".
См. ►

Наверх