24 Оценка долговечности подшипника

Определение. Номинальной долговечностью подшипника вагонной буксы называется срок его службы, выраженной либо в оборотах колеса, либо в километрах пробега вагона, в течение которых не менее 90% из данной группы идентичных подшипников отрабатывают без признаков усталости металла.

Под характерными признаками усталости металла обычно понимается его выкрашивание на рабочих поверхностях, появление рифления, шелушения, раковин, глубоких рисок, отслоения и т.п. дефектов.

Для роликовых подшипников долговечность в миллионах оборотов при 90 % надежности обозначается L₁₀ и определяется величиной эквивалентной нагрузки Р и динамической грузоподъемности С. При этом она должна удовлетворять соотношению

Для шариковых подшипников

Базовая динамическая грузоподъемность определяется в зависимости от типа подшипника по специальным категориям.

В километрах пробега вагона долговечность подшипника пересчитывается по формулам

,

где – диаметр по кругу катания среднеизношенного колеса (при номинальном D_k = 0,95 м = 0,9 м). В соответствии с действующими нормативами долговечность роликовых подшипников должна составлять не менее 3 млн. км. для пассажирских вагонов и 1,5 млн. км. для грузовых.

При необходимости обеспечения надежности работы подшипника более 90% выбираются подшипники повышенного класса точности. При этом надежность подшипника L_n определяется равенством

где коэффициенты и берутся из таблиц 1 и 2

25 Обеспечение необходимой динамической грузоподъемности подшипника буксы

При расчетной оценке работоспособности подшипника рассматриваются две взаимосвязанные задачи:

1. Проверка долговечности данного типа (серии и размеров) подшипника;

2. Выбор подшипника по заданной долговечности.

В первом случае используются вышеприведенные формулы. Во втором случае используются формулы для динамической грузоподъемности С, описанные ниже.

Для радиальных роликовых подшипников

где – коэффициент, учитывающий свойства стали по справочнику

– коэффициент, учитывающий геометрию детали [3, прилож.7];

– число рядов тел качения (шариков, роликов);

– угол контакта подшипника;

Z – число тел качения в однорядном и одном ряду многорядного подшипника.

Для радиальных и радиально-упорных шариковых подшипников

при D_w 25,4 мм

при D_w 25,4 мм

где – коэффициент по таблице 1 детали [3];

– коэффициент по таблице 2 [3].

26 Проверка материала деталей подшипника на контактную прочность

На наиболее нагруженный ролик в типовом цилиндрическом подшипнике при числе роликов Z = 10…20 действует сила Р₀, определяемая по формуле

где Р_n – радиальная нагрузка, действующая на один подшипник от силы тяжести вагона брутто с учетом ее динамичности

– коэффициент безопасности [1]; (1,3 или 1,и для пассажирского и грузового вагона соответственно);

– статическая вертикальная сила, приходящая на одну буксу;

Для шарикового упорного подшипника, если действует осевая нагрузка на каждое тело качения действует сила

Контактные напряжения наиболее нагруженного ролика и колец подшипника вычисляют по применяемой роликовых подшипников формуле

,

а между взаимодействующими телами шарикового упорного подшипника

,

где – наибольшая радиальная или осевая нагрузка на ролик;

– расчетная длина контакта ролика с кольцом (фаска – не учитывается), м;

геометрические характеристики l, d, D, r определяются схемой контакта (а – роликовый, б – шариковый подшипник)

Минус в формуле соответствует выпуклой, плюс – охватывающей цилиндрической поверхности колец подшипника.

Полученные по формулам (7.15), (7.16) контактные напряжения не должны превышать допустимых = 3500 МПа для стали марки ШХ – 15СГ.