7.8. Подбор подшипников по статической грузоподъемности (гост 18854-94)

Подшипники подбирают по статической грузоподъемности в их неподвижном состоянии или при частоте вращения n < 1 мин ^-1.

При n > 1 мин ^-1 проверку на статическую грузоподъемность выполняют также для ПК, нагруженных резко переменной (ударной) нагрузкой.

Условие подбора:

P₀ < C₀, (7.3)

где C₀ – базовая статическая грузоподъемность, Н: радиальная C_0r; осевая C_0a. Это статическая радиальная (C_0r для радиальных и радиально-упорных ПК) или осевая (C_0а для упорных и упорно-радиальных ПК) нагрузка, которой соответствует расчетное контактное напряжение [σ_H] в центре наиболее нагруженной зоны контакта тела и дорожки качения, равное: для шариковых (кроме сферических) ПК 4200 МПа; для роликовых и сферических шариковых ПК 4000 МПа.

Возникающая при этом остаточная деформация приблизительно равна 0,0001 диаметра тела качения;

P₀ – статическая эквивалентная нагрузка, Н: радиальная P_0r; осевая P_0а. Это такая постоянная нагрузка, которая должна вызвать в зоне контакта такие же напряжения, как и в условиях действительного нагружения.

Для радиальных шариковых и радиально-упорных ПК

P_0r = X₀F_r + Y₀F_a ,

где X₀, Y₀ – коэффициенты статических соответственно радиальной и осевой нагрузок (по каталогу).

Если при вычислении получают P_0r < F_r, то для расчета принимают P_0r = F_r.

Для роликовых радиальных ПК P_0r = F_r; для упорных P_0а = F_а; для упорно-радиальных P_0а = 2,3F_rtgα + F_a.

7.9. Подбор подшипников по динамической грузоподъемности (гост 18855-94)

7.9.1. Исходные данные

Должно быть задано:

1. Внешние радиальные F_r1, F_r2 и осевая F_А нагрузки со стороны вала и

циклограмма нагружения, характеризующая переменность нагрузки.

2. Диаметр вала d под ПК и его частота вращения n, мин ^-1.

3. Ресурс (долговечность) [L] в млн. оборотов или [L_h] в часах. Надежность P_t ресурса. Если в задании P_t не оговаривается, то принимается базовая 90%-ная вероятность безотказной работы.

7.9.2. Основание подбора

Ресурс – продолжительность работы подшипника до появления признаков усталости (трещины, выкрашивание) материала колец и тел вращения.

На основании опытовых данных была установлена зависимость между действующей на ПК нагрузкой Р и его ресурсом L (рис. 7.10): Р_i ^pL_i = const.

Принимая Li = 1 млн оборотов и обозначая соответствующую нагрузку Pi через С, в соответ-ствии с уравнением кривой усталости можно записать Рi pLi = C p1. Опустив индекс i, получим в общем виде L = (C/P) p. (7.4) При оценке результатов испытаний подшипников используют значение L10 – ресурса при вероятности отказа Qt = 10% по усталостному разруше-

Рис. 7.10

нию подшипников (Q_t = (100 – P_t)%).

Ресурс L₁₀ называют базовый расчетный ресурс в миллионах оборотов, соответствующий 90%-ной надежности для конкретного ПК группы идентичных подшипников, изготовленных из обычного материала по обычной технологии и работающих в одинаковых обычных условиях эксплуатации.

Нагрузку С называют базовой динамической расчетной грузоподъем-

ностью. Для радиальных и радиально-упорных ПК – это базовая динамическая радиальная расчетная грузоподъемность С_r (для упорных и упорно-радиальных ПК – осевая С_а) – такая постоянная радиальная (осевая) нагрузка, которую может выдержать партия идентичных подшипников с неподвижным наружным кольцом при базовом расчетном ресурсе, равном 1 миллиону оборотов. Значения С приводятся в каталогах

В формуле (7.4) Р – эквивалентная динамическая нагрузка (Р_r – радиальная, Р_а – осевая) – это такая постоянная радиальная (Р_r для радиальных и радиально-упорных ПК) или осевая (Р_а для упорных и упорно-радиальных ПК), под воздействием которой подшипник будет иметь такой же ресурс, как и в условиях действительного нагружения:

P_r = (XVF_r + YF_a)K_БK_T, (7.5)

где F_r и F_a – радиальная и осевая нагрузки на подшипник, Н; X, Y –коэффициенты радиальной и осевой динамических нагрузок (по каталогу); V – коэффициент вращения: V = 1 – при вращении внутреннего кольца; V = 1,2 – при вращении наружного кольца; K_Б – коэффициент безопасности; зависит от характера нагружения и области применения ПК (по справочнику); K_T – температурный коэффициент; при t° < 100°C K_T = 1.

Показатель степени р кривой усталости в формуле (7.4):

р = 3 – для шариковых ПК; р = 10/3 – для роликовых ПК.

При отличии свойств материала или условий эксплуатации от обычных, а также при повышенных требованиях к надежности определяют скорректированный расчетный ресурс L_sa в миллионах оборотов:

L_sa = а₁а₂₃L₁₀ или L_sa = а₁а₂₃(С/Р)^р, (7.6)

где а₁ – коэффициент надежности (например, при Р_t = 90% a₁ = 1; Р_t = 99% a₁ = 0,21); а₂₃ – обобщенный коэффициент, учитывающий совместное влияние особых свойств металла и условий эксплуатации ПК.

Скорректированный расчетный ресурс подшипника в часах:

L_sah = 10⁶L_sa / (60n). (7.7)

Вместо индекса s в L_sa и L_sah записывают вероятность отказа Q_t = 100 – P_t. Так, при P_t = 90% – L_10a (L_10ah), при P_t = 96% – L_4a (L_4ah), при P_t = 99% – L_1a (L_1ah).