Причини поломок і критерії розрахунку підшипників
Головна особливість динаміки підшипника - знакозмінні навантаження.
Циклічне перекочування тіл кочення може привести до появи стомлюючої мікротріщини. Тіла кочення, що постійно, прокочуються, вдавлюють у цю мікротріщину змащення. Пульсуючий тиск змащення розширює і розхитує мікротріщину, приводить до втомлюючого викрашування і, зрештою, до поломки кільця. Найчастіше ламається внутрішнє кільце, тому що воно менше зовнішнього і отже там, вище питомі навантаження. Втомлююче викрашування - основний вид виходу з ладу підшипників кочення.
У підшипниках також можливі статичні і динамічні перевантаження, що руйнують як кільця, так і тіла кочення.
Отже, при проектуванні машини необхідно визначити, по-перше, кількість обертів (циклів), що гарантовано витримає підшипник, а, по-друге - максимально припустиме навантаження, що витримає підшипник.
Висновок: працездатність підшипника зберігається при дотриманні двох критеріїв:
довговічність.
вантажопід’ємність.
Розрахунок номінальної довговічності підшипника
Номінальна довговічність це число циклів (або годин), які підшипник повинен проробити до появи перших ознак втоми. Існує емпірична (знайдена з досвіду) залежність для визначення [млн. обертів], номінальної довговічності
де С – вантажопідйомність, Р – еквівалентне динамічне навантаження, = 0,3 для кульок, = 0,33 для роликів.
Номінальну довговічність можна обчислити і у годинах
де n – частота обертання вала.
Еквівалентне динамічне навантаження це таке постійне навантаження, при якому довговічність підшипника та ж, що і при реальних умовах роботи. Тут для радіальних і радіально упорних підшипників мається на увазі радіальне навантаження, а для упорних і упорно-радіальних - центральне осьове навантаження.
Еквівалентне динамічне навантаження обчислюється по емпіричній формулі
P = ( V X Fr + Y Fa ) KБ KТ,
де Fr , Fa – радіальна й осьова реакції опор;
V – коефіцієнт обертання вектора навантаження (V = 1 якщо обертається внутрішнє кільце, V = 1,2 якщо обертається зовнішнє кільце)
X, Y – коефіцієнти радіального і осьового навантаження, що залежать від типу підшипників, визначаються по довіднику;
КБ – коефіцієнт безпеки, що враховує вплив динамічних умов роботи
(КБ = 1 для передач, КБ = 1,8 для рухливого состава),
КТ – коефіцієнт температурного режиму (до 100оС КТ =1).
Вантажопідйомність це постійне навантаження, яке група ідентичних підшипників витримає протягом одного мільйона обертів. Тут для радіальних і радіально упорних підшипників мається на увазі радіальне навантаження, а для упорних і упорно-радіальних - центральне осьове навантаження. Якщо вал обертається повільніше одного оберту за хвилину, то мова йде про статичну вантажопідйомність C0, а якщо обертання швидше одного оберту за хвилину, то говорять про динамічну вантажопідйомність C. Величина вантажопідйомності розраховується при проектуванні підшипника, визначається на експериментальній партії підшипників і заноситься в каталог.