Распределение нагрузки между телами качения

Материалы для подшипников

Кольца и тела качения подшипников работают в условиях высоких контактных напряжений. Поэтому материалы, из которых они изготовлены должны иметь высокую прочность, структурную однородность и твердость. Их изготавливают из специальных подшипниковых сталей марок ШХ15, ШХ15-Ш, ШХ15СГ, ШХ15СГ-Ш и др.

Твердость рабочих поверхностей 63…67HRC.

Шероховатость поверхностей качения у подшипников шлифуются до 10…12 классов чистоты.

Сепараторы подшипников изготавливаются из мягкой углеродистой стальной ленты шпамповкой. При высоких скоростях тел качения (более 10... 15 м/с) применяют массивные сепараторы из бронзы, латуни, алюминиевых сплавов, металлокерамики, полиамидов и других пластмасс (рис. 11.2, 11.3).

(задача Штрибека).

При решении этой задачи полагают, что подшипник изготовлен идеально, отсутствуют зазоры, натяги и силы трения.

Пренебрегают деформациями вала и корпуса, где установлен подшипник, а также его колец и тел качения.

Под действием радиальной силы тела качения нагружаются неравномерно, закон распределения нагрузки по телам качения – косинусоидальный (рис. 11.06)

Рис. 11.6. Распределение радиальной нагрузки по телам качения.

Из условия равновесия следует:

где – сила, действующая на наиболее нагруженное тело качения, - угол между смежными телами качения,, z – число тел качения. Найти силы нельзя, так как задача статически неопределимая.

Принимается, что сближение между кольцом и телами качения также подчиняется закону косинуса:.

Чтобы связать сближения с нагрузками используем закон сближения тел под нагрузкой, вытекающий из задачи Герца:, где С – постоянная, зависящая от упругих свойств контактирующих тел и их геометрии.

Тогда имеем:

или

Подставив выражения для сил в условие равновесия и выполнив очевидные преобразования, получаем:

,

где i – номер тела качения, n- половина тел качения в подшипнике. Из этой формулы находим силу, действующую на наиболее нагруженное тело качения:

,

где, а.

При заданных z, K = const для радиального шарикового подшипника, а для роликового подшипника. При для шарикового и роликового подшипников полагают, т.е. сила, действующая со стороны наиболее нагруженного тела качения при приложении радиальной нагрузки

11.1

Отметим, что контактные напряжения на внутреннем кольце подшипника больше, чем на наружном, так как внутренне кольцо выпуклое, а наружное – вогнутое. Более благоприятно, если вращается внутреннее кольцо, так как в этом случае, число циклов напряжений в опасной точке а будет меньше, чем в точке в (см. рис. 11.6 и рис. 11.7).

Нетрудно понять, что распределение нагрузки в значительной степени зависит от размера зазора в подшипнике и точности геометрической формы его деталей. Поэтому к точности изготовления подшипников качения предъявляют высокие требования. Зазоры увеличиваются от износа подшипника в эксплуатации. При этом прогрессивно ухудшаются условия работы вплоть до разрушения подшипника.

Дата добавления: 2014-01-20