7.9.3. Особенности подбора подшипников

1. В соответствии с установившейся практикой проектирования и эксплуатации намечают тип подшипников и схему установки их на валу.

Предварительно выбирают ПК легкой серии, выписывают для него из каталога паспортные данные (в том числе С, С₀, X, Y, e).

Согласно схеме установки на валу по заданным внешним нагрузкам находят расчетные осевые силы на опорах: F_a1, F_a2.

2. Если F_a = 0 или F_a / (VF_r) < е, где е – параметр осевого нагружения, то осевая сила F_a не оказывает существенного влияния на ресурс ПК и ее не учитывают; принимая в формуле (7.5) X = 1, Y = 0, получим P_r = VF_rK_БK_T.

Если F_a / (VF_r) > е, то используют способ попыток (проб). По формуле (7.5) вычисляют P_r1, P_r2, а по формулам (7.6), (7.7) скорректированный расчетный ресурс L_sah, ч.

Подшипник удовлетворяет требуемому ресурсу [L_h] при заданных условиях работы, если

L_sah > [L_h].

Если это условие не удовлетворяется или получается большой запас отношения L_sah [L_h], то изменяют серию или типоразмер подшипника и повторяют расчет.

3. В общем случае на обеих опорах вала ставят одинаковые подшипники. Расчет ведут по опоре, имеющей наибольшую нагрузку Р.

4. При отношении F_a / (VF_r) < 0,3 рекомендуется применять шариковые однорядные радиальные ПК, у которых под действием силы F_a за счет выборки радиальных зазоров и относительного осевого смещения колец возникает рабочий угол α контакта до 28°. Это способствует восприятию осевой нагрузки F_a.

5. Переменный режим нагружения представляют циклограммой нагружения (рис.7.11). Расчетом определяют эквивалентную постоянную нагрузку P_E (P_Er или P_Ea):

P_E = [(P₁³L₁ + P₂³L₂ +…+ P_n³L_n) / (L₁ + L₂ +…+ L_n)]^1/3,

где Р_i (i = 1, 2…n) – постоянные эквивалентные динамические нагрузки, действующие в течение L_i (i = 1,2…n) миллионов оборотов. Если продолжительность работы L_hi на каждом режиме задана в часах, то ее пересчитывают в млн оборотов с учетом:

L _i = 60n_iL_hi / 10⁶.

6. При сдваивании радиально-упорных под-шипников по схемам “О” или “Х” их установок они рассматриваются как один двухрядный подшипник. В формулы (7.6) и (7.8) вместо Сr подставляют суммарное значение СrΣ: для шарикоподшипников СrΣ = 1,625Сr; для роликоподшипников СrΣ = = 1,714Сr; в формулу (7.5) вместо С0 подставляют С0rΣ = 2С0r, где Сr и С0 – грузоподъемности одного

подшипника.

7. При задании частоты вращения подшипника в интервале n = 1…10 мин ^-1 в формулу (7.7) следует подставлять n = 10 мин ^-1.

8. Повышение надежности ресурса с 90% до более высокой (до 99%) связано с выбором ПК повышенного класса точности, обеспечением высокой точности сопряженных с подшипником деталей, надежной смазкой и строго регламентированными режимами нагрузки и вращения.

При заданной надежности s = 0,9…0,99 L_sa = а₁а₂₃(С/Р) ^р,

где а₁ = (lgs/lg0,9)^1/k, здесь k = 1,5 – параметр формы кривой распределения Вейбулла для ПК.

Если, например, при s = 0,9, а₁ = 1 имеем L_10ah = 10000 ч, то при s = 0,99, а₁ = 0,21 гарантией этой надежности (99%) будет L_1ah всего лишь 2100 ч.

9. Подшипники с высокими частотами вращения нередко выходят из строя в результате теплового заклинивания, аварийного износа под действием центробежных сил, разрыва сепаратора.

Для оценки допустимого предела частоты вращения n_max, до которого справедливы паспортные данные ПК в каталоге, используют скоростной параметр d_mn (мм · мин ^-1), где d_m = (d + D)/2 – средний диаметр подшипника, мм; n – рабочая частота вращения, мин ^-1. Значения d_mn приводятся в справочниках.

Предельно допускаемая частота вращения

n_max = [d_mn] / d_m, мин ^-1.

При d > 10 мм высокоскоростными являются ПК, у которых d_mn > > 4,5·10⁵ мм·мин ^-1.

Превышение параметра быстроходности требует замены штампованного

обычного сепаратора массивным и применения подшипников более высокой

точности. С массивным точеным сепаратором из латуни или бронзы параметр быстроходности d_mn может быть увеличен до двух раз.