Трение в подшипнике качения

Лекция № 10

Выбор подшипника по динамической грузоподъемности

По справочнику на стандартные подшипники выбирают подшипник, соответствующий серии, для которого выполняются условия:

При подборе подшипников по динамической грузоподъемности используют эмпирическую зависимость:

где L и L _h – долговечность в млн.оборотов или в часах соответственно,

С - динамическая грузоподъемность, Н;

Р – эквивалентная динамическая нагрузка, Н;

n – частота вращения подвижного кольца, об/мин.

Обычно долговечность всего прибора определяется долговечностью наиболее ответственного элемента конструкции, например, в электромеханических приводах - долговечностью двигателя.

Если долговечность является известной или заданной величиной, то динамическая грузоподъемность определяется по формуле:

Эквивалентную динамическую нагрузку для однорядных радиальных и радиально-упорных подшипников определяют по формуле:

где V – коэффициент вращения;

(V =1 – вращение внутреннего кольца, V =1,2 – вращение наружного кольца),

X,Y – коэффициенты радиальной и осевой нагрузки;

K _б – коэффициент безопасности, учитывающий динамические нагрузки;

K _т – температурный коэффициент, учитывающий влияние температурного режима работы на долговечность подшипника.

Значения коэффициентов выбираются из таблиц.

Расчетную величину динамической грузоподъемности определяют по формуле:

По справочнику на стандартные подшипники выбирают подшипник, соответствующий серии, для которого выполняются условия:

При вращении внутреннего кольца подшипника с угловой скоростью ω и при неподвижном наружном кольце относительным движением шарика является его вращение вокруг мгновенного центра вращения – точки K2 касания шарика с наружным кольцом.

Рассмотрим соотношения скоростей между телами качения и дорожками подшипника в соответствии с обозначениями рисунка. Сепаратор вращается в том же направлении, что и внутреннее кольцо.

где - окружные скорости точки шарика К ₁ и центра шарика О, d _в – внутренний диаметр внутреннего кольца; d _о – диаметр окружности, проходящий через центры шариков;

d _ш – диаметр шарика; ω _ш – угловая скорость шарика при вращении вокруг своей оси;

ω ₀ – угловая скорость шарика при вращении вокруг вала.

Погрешности в диаметрах шариков приводит к изменению значений ω _0, при этом крупные шарики тормозят, а мелкие ускоряют движение. Между шариком и сепаратором возникают силы трения, увеличивающие износ. Кроме того, при действии радиальных нагрузок контакт шарика с внутренними кольцами происходит не в точке, а по некоторой площадке аК1а. При этом v_AK > v_{А ш}. В результате имеет место трение скольжения между шариком и внутренним кольцом.

Составляющие трения в подшипнике качения:

- трение качения – трение шарика при качении по кольцу;

- трение скольжения;

- трение о смазку.

Зависимость изменения работы, затрачиваемой на преодоление трения от радиального усилия, представлена на рисунке. Отрезок ab соответствует трению от наличия смазки (кривая 1), отрезок bc – трению о сепаратор (кривая 2), отрезок cd – трению тел качения о беговые дорожки колец (кривая 3). Из рисунка видно, что момент трения определяется в основном перекатыванием шариков по беговым дорожкам.

Предположим, что вращается внутреннее кольцо под действием внешнего момента М

с ω = const. При перекатывании шариков и действии нагрузок F _i на площадках аK ₁ a и бK2б контакта шарика с кольцами возникает нормальное давление. Нормальные давления F _Ni смещены относительно K ₁ и К ₂ в зоны возрастания упругих деформаций. Смещение равно коэффициенту трения К. В условиях трения без скольжения возникают касательные силы трения. При установившемся режиме движения внешний момент равен моменту трения.

Точный расчет M _тр очень сложен и затруднен наличием многих факторов, поэтому в инженерной практике пользуются эмпирическими зависимостями.

При радиальной нагрузке:

,

При осевой нагрузке:

,

.

M ₀ = 0,004 D _0,

Где f – коэффициент трения качения:

при радиальной нагрузке f = 0,01 – 0,02;

при осевой нагрузке f = 0,03 – 0,04.

В упорных подшипниках:

Дата добавления: 2014-01-11