5. «Подбор подшипников качения»

При проектировании машин подшипники не конструируют и не рассчитывают, а подбирают из числа стандартных. В соответствии с критериями работоспособности подшипники подбирают по стати­ческой и динамической грузоподъемности.

Подбор подшипников по статической грузоподъемности. Невращающиеся подшипники и вращающиеся с частотой n ≤ 1 об/мин подбирают по статической грузоподъемности.

Статическая грузоподъемность – это статическая нагрузка, которой соот­ветствует общая остаточная деформация тел качения и колец в наиболее нагру­женной точке контакта, равная 0,0001 диаметра тела качения. Такая остаточная деформация не оказывает значительного влияния на работу подшипника. Значение С₀ в килоньютонах приводится в каталогах.

Подбор подшипников по динамической грузоподъемности. Выпол­няют при частоте вращения n ≥ 10 об/мин (при n = 1…10 об/мин принимают n = 10 об/мин). В основу подбора положена формула (1).

Работоспособность подшипников зависит от многих факторов, в том числе от отношения осевой нагрузки к радиальной, характера и частоты вращения колец, характера приложения нагрузки и тем­пературы. Влияние этих факторов на работоспособность учитывается тем, что подшипники подбирают не по действительным нагруз­кам, а по эквивалентной нагрузке R_э.

Для радиальных шариковых и радиально-упорных шарико- и роликоподшипников

R_э = (XК_кR_r + YR_a)К_бК_т

Для радиальных подшипников с короткими цилиндрическими роликами

R_э = К_кR_rК_бК_т

Для упорных шариковых и роликовых подшипников

R_э = R_aК_бК_т

где R_r – радиальная нагрузка на подшипниках (суммарная радиальная опорная реакция), кН;

R_a – осевая нагрузка подшипника, кН;

К_к – коэффициент, учитывающий вращение колец:

- при вращении внутреннего кольца К_к = 1,0,

- при вращении наружного кольца К_к = 1,2;

К_б – коэффициент безопасности, учитывающий характер нагрузки:

- при спокойной нагрузке без толчков К_б = 1,

- с умеренными толчками (редукторы всех конструкций) К_б = 1,3…1,5,

- при ударной нагрузке К_б = 2…3;

Кт – температурный коэффициент:

- при температуре подшипника t ≤ 100°С Кт = 1,

- при t = 125…200°С Кт = 1,05…1,25;

X и Y – коэффициенты радиальной и осевой нагрузок.

При выборе типа подшипника предпочтение следует отдавать более дешевым, шариковым радиальным подшипникам. Их применяют в механизмах и машинах, где осевая нагрузка составляет менее 35% от радиальной (F_а/(К_кR_r)≤0,35). Если отношение F_а/(К_кR_r)>0,35, то рекомендуется применять шарикоподшипники радиально-упорные или роликоподшипники конические .

Выбор типоразмера подшипника производят, исходя из расчетного диаметра вала под подшипники. Для быстроходных и промежуточных валов редуктора рекомендуются подшипники средних серий, а для тихоходных – легких. Конкретный типоразмер подшипника устанавливают после определения расчетной долговечности L_h.

Требуемая долговечность подшипников L_h определяется сроком службы машины между капитальными ремонтами. В общем маши­ностроении принимают L_h = 2500…20 000 ч. Для редукторов желательно, чтобы L_h быларавна долговечности редуктора, которая составляет для зубчатых редукторов 36 000 ч и для червячных – 20 000 ч; допускается минимальное значение L_h соответственно 10 000 и 5000 ч. Если расчетное значение L_h получилось меньше требуемого, то применяют другой типоразмер подшипника и повторяют расчет.