3. Расчёт подшипников

3.1. Критерии расчета

Усталостное выкрашивание является основным видом выхода из строя подшипников, работающих длительное время при значительных нагрузках в условиях хорошей изоляции от загрязнений. Для предупреждения выкрашивания подшипника в эксплуатации на этапе конструирования изделия проводят расчёт подшипника на долговечность (определение ресурса). Формулы расчёта ресурса справедливы при частотах вращения свыше 10 об/мин. до предельных по каталогу.

Образование вмятин на рабочих поверхностях происходит при динамических нагрузках и при статических нагрузках без вращения или при вращении с частотой менее 10 об/мин. Для предупреждения образования

ния вмятин производят расчёт подшипников по статической грузоподъ­ёмности.

Износ колец и тел качения подшипника происходит при его работе в абразивной среде или без смазки. Для предупреждения износа на этапе конструирования подшипникового узла предусматривают смазку подшип­ника и его защиту от абразива применением лабиринтных и других уп­лотнений.

Разрушение колец и тел качения происходит, в основном, из-за отно­сительного перекоса колец подшипника, возникающего при недостаточ­ной жёсткости валов или несоосности подшипниковых опор.

Разрушение сепараторов вызывается центробежными силами и воз­действием на сепаратор тел качения. При отсутствии перекоса колец под­шипника и при частоте вращения кольца подшипника меньше предельно­го по каталогу разрушение сепараторов не наблюдается.

Таким образом, основным критерием работоспособности подшипников, работающих при относительной частоте вращения колец об/мин., яв­ляется статическая несущая способность. Расчёт подшипника проводят только по статической грузоподъёмности.

Подшипники, работающие при относительной частоте вращения ко­лец п > 10 об/мин, выбирают по динамической грузоподъёмности, рассчитывая их ресурс при требуемой надёжности. Критерием работоспособности является долговечность подшипника. Их также следует проверять на статическую грузоподъёмность.

3.2 Расчет на долговечность

Пригодность подшипника к установке в изделие определяют, сравнивая требуемый ресурс [L] в млн. об. или [L_h] в часах с расчётным ресурсом подшипника L или L_h соответственно. В случае, если расчётный ресурс больше требуемого (L > [L] или L_h > [L_h]), то подшипник пригоден для установки в изделие. Однако следует избегать случаев, когда L >> [L] или L_h >> [L_h], т.к. тогда получим увеличенные габариты подшипникового узла и повышенную стоимость изделия, а действительный ресурс подшипника может оказаться меньше расчётного из-за абразивного износа.

3.2.1 Требуемый ресурс

Требуемый ресурс в часах можно определить по таблице 2 или рассчитать по формуле

(12)

где: Т- количество лет работы изделия;

К_г и К_с - коэффициенты использования в течение суток и в течение года соответственно.

Таблица 2

Рекомендуемые значения ресурсов для машин и оборудования

Машины, оборудование и условия их эксплуатации	Ресурс, ч
Приборы и аппараты, используемые периодически (демонстрационная аппаратура, бытовая техника, приборы)	300 ... 3000
Механизмы, используемые в течение коротких периодов времени (сельскохозяйственные машины, подъемные краны в сборочных цехах, легкие конвейеры, строительные машины и механизмы, электрический ручной инструмент)	3000 ... 8000
Ответственные механизмы, работающие с перерывами (вспомогательные механизмы на силовых станциях, конвейеры для поточного производства, лифты, нечасто используемые металлообрабатывающие станки)	8000 ... 12000
Машины для односменной работы с неполной нагрузкой (стационарные электродвигатели, редукторы общепромышленного назначения)	10000... 25000
Машины, работающие с полной нагрузкой в одну смену (машины общего машиностроения, подъемные краны, вентиляторы, распределительные валы, конвейеры, поли­графическое оборудование)	≈ 25000
Машины для круглосуточного использования (компрессоры, шахтные подъемники, стационарные электромашины, судовые приводы, текстильное оборудование)	40000
Непрерывно работающие машины с высокой нагрузкой (оборудование бумагоделательных фабрик, энергетические установки, шахтные насосы, оборудование торговых морских судов, карусельные печи)	≈100000

Если табличное значение ресурса больше значения ресурса, рассчитанного по формуле (12), то в качестве требуемого ресурса принимают значение, определённое по формуле 12.

Если табличное значение ресурса меньше значения ресурса, рассчитанного по формуле (12), то для изделий, у которых можно сравнительно быстро и легко заменить подшипник (редуктор, опоры вала) принимают значение ресурса, найденное по таблице. При этом на вал будет установлен подшипник меньшего размера, следовательно, более дешёвый. Однако, если замена подшипника связана с длительным простоем изделия и требует его глубокую разборку (подшипник в КПП автомобиля) или невозможна (луноход), то принимают значение ресурса найденное по формуле (12).