Динамика подшипника

Здесь

Кинематика подшипника

На рис.14.4 изображен план скоростей для случая вращения внутреннего кольца.

u₁ = w (D₁/2); u₀ = u₁/2.

Угловая скорость шарика (ролика) вокруг своей оси

(14.15)

Угловая скорость шарика вокруг оси вала – она же угловая скорость сепаратора

(14.16)

Итак, сепаратор вращается в ту же сторону, что и вал, с угловой скоростью, равной приближенно половине угловой скорости вала.

Формула (14.16) позволяет отметить, что в в точном выражении угловая скорость сепаратора зависит от размеров шарика. Чем больше d_ш при постоянном

D1, тем меньше wс, и наоборот. При неточном изготовлении шариков крупные из них будут тормозить, а мелкие ускорять сепаратор. Между сепаратором и шариками могут возникнуть значительные давления и силы трения. С этим связаны износ шариков и сепараторов, увеличение потерь в подшипнике и случаи поломки сепараторов. Это подчеркивает также высокие требования к точности изготовления деталей

Рис.14.4

подшипника и ответственность сепаратора как одной из этих деталей.Контакт шарика с кольцами осуществляется по некоторой дуге aba. окружные скорости точек a и b при вращении шарика вокруг своей оси различны. Если допустить, что в точках a (aa - мгновенная ось) нет скольжения, то оно будет в точке b. Таким образом, в шариковых подшипниках наряду с трением качения наблюдается трение скольжения. Это создает дополнительный износ и потери в шариковых подшипниках. В роликовых подшипниках все точки контакта равно удалены от оси роликов. Здесь наблюдается чистое качение. Потери и износ в роликовых подшипниках меньшие, чем в шариковых.

Каждый шарик или ролик подшипника (рис.14.5,а) прижимается к наружному кольцу центробежной силой

Р_цб = mw_c²D₀ / 2, (14.17)

где m – масса шарика или ролика.

Контактные напряжения у внешнего кольца меньше, чем у внутреннего, поэтому дополнительная нагрузка центробежными силами практически не влияет на работоспособность подшипника. Это положение остается справедливым только до некоторых значений частот вращения, которые считаются нормальными для данного подшипника.

Рис.14.5

У высокоскоростных подшипников влияние центробежных сил возрастает. Центробежные силы особенно неблагоприятны для упорных подшипников (рис.14.5). здесь они расклинивают кольца и могут давить на сепаратор – повышаются трение и износ.

Кроме центробежных сил, на шарики упорного подшипника действует гироскопический момент, связанный с изменением направления оси вращения шариков в пространстве (см.рис.14.5,б),

Т_г = Iw_ш w_с, (14.18)

где I – момент инерции шарика относительно своей оси.

Под действием гироскопического момента шарик стремится повернуться в направлении, перпендикулярном к направлению качения. Вращение будет возможно, если

Т_г > T_т = Рfd_ш (14.19)

где T_т – момент сил трения между шариком и кольцами; Р – нагрузка на шарик.

Вращение шариков под действием Т_г сопровождается дополнительными потерями и износом.

В радиальных подшипниках направление оси вращения шариков или роликов в пространстве не изменяется. Поэтому на них не действуют гироскопические моменты.

Радиально-упорные подшипники занимают промежуточное положение. Для них

Т_г = Iw_ш w_с sin a (14.20)

где a - угол давления (см.рис.14.1).

Таким образом, вредное влияние динамических факторов больше всего проявляется в упорных подшипниках. Поэтому допускаемые частоты вращения (см. таблицы в [ ]) для упорных подшипников значительно ниже, чем для радиальных и радиально-упорных. При высоких частотах вращения упорные подшипники рекомендуют заменять радиально-упорными.

Дата добавления: 2014-01-07