Подшипников качения

ПРАКТИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ (ПОДБОР)

И РАСЧЕТА ПОДШИПНИКОВ КАЧЕНИЯ

ОСНОВНЫЕ КРИТЕРИИ РАБОТОСПОСОБНОСТИ

Смазка подшипников

Смазка весьма существенно влияет на долговечность подшипников. Она уменьшает трение, снижает контактные напряжения, защищает от коррозии, способствует охлаждению подшипника.

Для смазки подшипников качения применяют пластичные (густые) мази и жидкие масла. Жидкая смазка более эффективна в смысле уменьшения потерь и охлаждения. Необходимое количество смазки для подшипников качения очень невелико. Излишнее количество смазки только ухудшает работу подшипника. Например, если сепаратор погрузить в масло, то оно будет препятствовать его свободному вращению; увеличиваются потери и нагрев подшипника.

Подшипниковые узлы необходимо тщательно защищать от попадания пыли и грязи. В противном случае долговечность подшипников резко снижается.

Для защиты подшипников разработаны специальные уплотнения (см.[ ], [ ],.[ ]).

Для подшипников качения можно отметить следующие основные причины потери работоспособности.

Усталостное выкрашивание – наблюдается у подшипников после длительного времени их работы в нормальных условиях.

Износ наблюдается при недостаточной защите от абразивных частиц (пыли и грязи). Износ является основным видом разрушения подшипников автомобильных, тракторных, горных, строительных и многих подобных машин.

Разрушение сепараторов – дает значительный процент выхода из строя подшипников качения и особенно быстроходных.

Раскалывание колец и тел качения – связано с ударными и вибрационными перегрузками, неправильным монтажом, вызывающим перекосы колец, заклинивание и т.п. При нормальной эксплуатации этот вид разрушения не наблюдается.

Остаточные деформации – на беговых дорожках в виде лунок, вмятин и прочего наблюдаются у тяжело нагруженных тихоходных подшипников.

Современный расчет подшипников качения базируется только на двух критериях: 1) расчет на статическую грузоподъемность по остаточным деформациям; 2) расчет на ресурс (срок службы) по усталостному выкрашиванию.

Расчеты по другим критериям не разработаны, так как эти критерии связаны с целым рядом случайных факторов, трудно поддающихся учету.

Стандартом ограничены число типов и размеров подшипников. Это позволило рассчитать и экспериментально установить грузоподъемность (работоспособность) каждого типоразмера подшипников.

При проектировании машин подшипники качения не конструируют и не рассчитывают, а подбирают из числа стандартных по условным формулам.

Различают подбор подшипников:

1) по статической грузоподъемности, предупреждающей остаточные деформации;

2) по динамической грузоподъемности, предупреждающей усталостные разрушения (выкрашивание).

Подбор подшипников по статической грузоподъемности выполняют при частоте вращения n £ 1 об/мин по условию

Р₀ £ С₀, (14.21)

где Р₀ - эквивалентная статическая нагрузка, кгс; С₀ – статическая грузоподъемность, кгс.

Под допускаемой статической грузоподъемностью понимается такая статическая нагрузка (радиальная для радиальных и радиально-упорных подшипников, центральная осевая – для упорных и упорно-радиальных подшипников), которой соответствует общая остаточная деформация тел качения и колец в наиболее нагруженной точке контакта, равная 0,0001 диаметра тела качения.

Значения С₀ указаны в каталогах для каждого типоразмера подшипника.

Эквивалентная статистическая нагрузка

Р₀ = Х₀F_r + U₀F_a, но не меньше, чем Р₀ = F_r (14.22)

где F_r и F_a - радиальная и осевая нагрузки, кгс; Х₀ и U₀ – коэффициенты радиальной и осевой статической нагрузок – см.каталог.

Например:

1) Х₀ = 0,6 и U₀ = 0,5 – радиальные шарикоподшипники однорядные и двухрядные;

2) Х₀ = 0,5 и U₀ = 0,43 ¸ 0,26 (при a = 18 ¸ 40⁰ соответственно) – радиально-упорные однорядные шарикоподшипники;

3) Х₀ = 0,5 и U₀ = 0,22 ctg a - конические роликовые и самоустанавливающиеся однорядные шарико- и роликоподшипники.

Для двухрядных подшипников по пунктам 2 и 3 величины Х₀ и U₀ удваиваются.

Подбор подшипников по динамической грузоподъемности (по заданному

ресурсу или сроку службы) выполняют при n > 1 об/мин.

Условие подбора:

С (расчетная) £ С (номинальная-каталожная). (14.23)

Номинальная динамическая грузоподъемность С для радиальных и радиально-упорных подшипников есть такая постоянная радиальная нагрузка, которую подшипник (с невращающимся наружным кольцом) может выдержать в течение номинального срока службы, исчисляемого в один миллион оборотов внутреннего кольца без появления признаков усталости материала любого кольца или тела качения не менее чем у 90% из определенного числа подшипников, подвергающихся испытаниям.

Для упорных и упорно-радиальных подшипников соответственно будет – постоянная центральная, осевая нагрузка при вращении одного из колец подшипника.

Номинальная динамическая грузоподъемность и номинальный срок службы связаны эмпирической зависимостью

L = (C/P)^p или C = P, (14.24)

где L – номинальная долговечность, млн.оборотов; С – номинальная динамическая грузоподъемность, кгс; дается в каталогах, см.также [ ]; Р – эквивалентная нагрузка, кгс (см.ниже); р = 3 для шариковых и р = 10/3 = 3,33 для роликовых подшипников (для определения L при таких значениях р в каталогах предусмотрены таблицы).

Номинальная долговечность в часах

L_h = 10⁶L/60n (14.25)

где n – частота вращения, об/мин.

Формулы (14.24) и (14.25) справедливы при n ³ 10 об/мин; при n от 1 до 10 расчет выполняют, как для n = 10 об/мин. Расчетное значение динамической грузоподъемности [в формуле ()] определяют по формулам (14.24) и (14.25) в соответствии с заданной долговечностью L_h.

Примеры рекомендуемых значений:

L_h ³ 8000 ч – механизмы, работающие с перерывами (например, лифты); L_h ³ 12000 ч – механизмы для односменной работы при переменном режиме нагрузки; L_h около 20000 ч – механизмы, работающие с полной нагрузкой в одну смену; L_h ³ 40000 ч – механизмы при круглосуточной работе и среднем режиме нагрузки.

Эквивалентная нагрузка Р для радиальных и радиально-упорных подшипников есть такая условная постоянная радиальная нагрузка, которая при приложении ее к подшипнику с вращающимся внутренним кольцом и неподвижным наружным обеспечивает такую же долговечность, какую подшипник будет иметь при действительных условиях нагружения и вращения. Для упорных и упорно-радиальных подшипников соответственно будет – постоянная центральная, осевая нагрузка при вращающемся кольце, закрепленном на валу, и неподвижном кольце в корпусе.

Р = (ХVF_r + UF_a)K_бК_т, (14.26)

Таблица 14.1

Дата добавления: 2014-01-07