Методика подбора подшипников качения

Методика подбора подшипников соответствует требованиям между­народных стандартов: ИСО (ТК4, Р76 и Р281; СЭВ РС2866—70 и РС2867—70 и ГОСТ 18854—73, 18855—73).

Подшипники качения рассчитывают (подбирают) по критерию статической или динамической грузоподъемности (грузоподъемной силы).

Расчет и последующий подбор подшипников осуществляют по специальным таблицам каталогов в зависимости от ряда характе­ристик их работы: размера и направления действующих на под­шипник нагрузок; характера нагрузки (спокойная, с толчками или ударами и др.); диаметра цапфы, на которую насаживается под­шипник; угловой скорости (частоты вращения) кольца подшипника; требуемого срока службы подшипника (его долговечности); окру­жающей среды и ее температуры; особых требований к подшипнику (самоустанавливаемости, свободы перемещения вала в осевом на­правлении, повышения жесткости и точности вращения и др.) и приемлемой его стоимости.

Подшипники качения, вращающиеся кольца которых имеют угло­вую скорость cd^0,105 рад/с или частоту вращения n^l мин~\ рассчитывают, а затем и подбирают по статической грузоподъемно­сти (грузоподъемной силе):

где Р₀—эквивалентная нагрузка подшипника, Н, определяемая по формуле

P₀ = X₀F_r + Y₀F_a> (208)

где F_r и F_a — соответственно радиальная и осевая нагрузки под­шипника; Х₀ и F₀ —коэффициенты радиальной и осевой нагрузок (см. табл. П40, П41, П42, П43). Значения допускаемой стати­ческой грузоподъемности С₀ указаны в каталоге (см., например, табл. П40...П44).

При частоте вращения кольца подшипника /г> 1 мин"¹ его под­бирают по динамической грузоподъемности (расчет на долговечность). Для этого вычисляют требуемое значение динамической грузоподъем­ности С_тр (Н или кН) и затем по таблице каталога подбирают подшипник, у которого табличное значение динамической грузо­подъемности С (см. табл. П40...П44) не ниже требуемой:

С_тр<С.

Требуемое значение динамической грузоподъемности (грузоподъем­ной силы) определяют по формуле

C_Tp = (XVF_r+ YF_a)K₆KA^'^bnL_h)^, (209)

В этой формуле

(XVF_r + YF_a)K₆K_T = P (210)

— эквивалентная динамическая нагрузка, Н; X—коэффициент ра­диальной нагрузки; F —коэффициент осевой нагрузки; /^ — факти­ческая радиальная нагрузка подшипника, Н (рис. 176, я...д; 177, а, б); F_a —осевая нагрузка подшипника, Н; У=1,0 ... 1,2 — коэффициент вращения (см. табл. П45). Коэффициенты К и Y (см. табл. П40, П42, П43) зависят от отношения Fj(VF_r), значения коэффициента влияния осевого нагружения е (см. табл. П40, П42,

Рис. 176

П43), а также от отношения осевой нагрузки подшипника к его статической грузоподъемности F_a/C₀. Для подшипников с короткими цилиндрическими роликами и для игольчатых подшипников Х=1, причем F_a = 0. Для упорных подшипников К=1, причем F_r = Q; Кв» 1»0 ... 3,0 — коэффициент безопасности, зависящий от типа механизма, в котором подшипник установлен, и характера действую­щей на него нагрузки (см. табл. П46); /С_х« 1,0 ... 2,0 —темпера­турный коэффициент, зависящий от температуры подшипника (см. табл. П47); п — частота вращения, мин"¹; L_h — желаемая или тре­буемая долговечность подшипника, ч (ресурс—наработка подшип­ника в часах). Для механизмов общего машиностроения обычно принимают L_h = {2.. .20) 10³ ч. Для подшипников редукторов реко­мендуется принимать L_A = (12.. .25) 10³ ч; ос —величина, зависящая от формы кривой контактной усталости: для шариковых подшипни­ков а = 3, для роликовых подшипников а= 10/3.

Под действием радиальных нагрузок F_r в радиально-упорных подшипниках (шариковых и роликовых) возникают осевые состав­ляющие S реакций (рис. 177), вычисляемые по формулам:

для шариковых радиально-упорных подшипников

S = eF_r, (211)

для конических роликовых подшипников

S = 0,83eF_r. (212)

Следовательно, при расчете радиально-упорных подшипников необходимо в формулы (208) и (209) вместо F_a подставлять сум­марную осевую нагрузку F_aA или F_aB (см. табл. 5 и рис. 177),

Рис. 177

отражающую влияние внешней осевой нагрузки F_a и осевых состав­ляющих реакций S_A и S_B (см рис. 177), вычисляемых по формулам (211) и (212).

Поскольку обычно подшипники, на которые опирается вал, имеют один и тот же типоразмер, их подбор ведут по наибольшей стати­ческой или динамической грузоподъемности (грузоподъемной силе).

К

Таблица 5. Определение суммарных осевых нагрузок радиально-упорных подшипников (см. рис. 177)

Условия нагружения	Суммарные осевые нагрузки
	FclA = Sa\ FaB=^$A-\-Fa
$A < sb> Fa<>sb — SA	^аЛ = 5д—Fa\ FaB=SB

ак уже отмечалось, при действии комбинированной нагрузки (радиальной F_r и осевой F_a) допускается применение радиальных шарикоподшипников. Эти подшипники рекомендуется применять при

(Wmax)100%<20...25%.

Основные размеры подшипников качения и значения их допускае­мых статических и динамических грузоподъемностей указаны в табл. П40...П44, являющихся извлечениями из соответствующих стандар­тов.

При определении радиальных реакций шариковых и роликовых радиально-упорных подшипников точку их приложения (на оси вала) считают в точке пересечения оси вала с нормалью, проведен­ной к середине контактной площадки подшипника. Расстояние а (рис. 177) от указанных точек до плоскости торцов подшипников определяют по формулам: для однорядных радиально-упорных шарико­подшипников

a = 0_f5[b + (d + D)tgz]; (213)

для двухрядных радиально-упорных шарикоподшипников

а = 0,5 [ 1,56 + (d + D) tg а]; (214)

для однорядных конических роликоподшипников

a=Q,5T + (e/3)(d + D)\ (215)

для двухрядных конических роликоподшипников

a = (3/4)T + (e/3)(d + D), (216)

где d_y D, by Г, а, е — табличные параметры (см. табл. П42, П43).