11.3.1 Практический расчёт (подбор) подшипников качения
Критерии работоспособности ПК:
– усталостное выкрашивание. Наблюдается у ПК после длительного времени работы в нормальных условиях;
– износ – наблюдается при недостаточной защите ПК от абразивных частиц;
– разрушение сепаратора – наблюдается у быстроходных ПК;
– раскалывание колец и тел качения от действия вибрационных и ударных нагрузок;
– пластические деформации на дорожках качения в виде вмятин, лунок – наблюдаются у тихоходных, тяжелонагруженных ПК.
При проектировании
машин ПК не конструируются и не
рассчитываются по действительным
напряжениям, а подбираются по динамической
и статической
грузоподъёмности.
Подбор ПК по динамической грузоподъёмности
Номинальная долговечность
– это срок службы (ресурс) подшипников,
в течение которого не менее 90 % подшипников
из данной партии при одинаковых условиях
должны работать без проявления
усталостного разрушения. Расчёт
выполняется исходя из частоты вращения
мин-1. Условие подбора:
.
(11.14)
где
– принятая динамическая грузоподъёмность
ПК, предварительно выбранного при
расчёте валов;
– требуемая динамическая грузоподъёмность
ПК, определяемая в настоящем расчёте.
Последовательность расчёта.
1. Определяют эквивалентную динамическую нагрузку :
,
(11.15)
где
,
– радиальная и осевая силы;
,
– коэффициенты радиальной и осевой сил
(указываются в каталоге);
– коэффициент вращения, зависящий от
того, какое кольцо подшипника вращается
относительно внешней нагрузки (при
вращении внутреннего кольца
,
наружного
);
– коэффициент безопасности, учитывающий
характер нагрузки: спокойная
,
умеренные точки
,
с сильными точками (ударами)
;
– температурный коэффициент (для стали
ШХ15 при
до 100
С
= 1,05…1,4 соответственно).
Формула (11.15) применяется для радиальных шарикоподшипников и радиально-упорных шарико- и роликоподшипников. При определении осевой нагрузки на радиально-упорный ПК учитывают осевые составляющие от радиальных нагрузок. Подробнее это изложено в [5].
2. Определяют долговечность ПК при нормативном сроке службы машины. Долговечность, млн. об.,
,
(11.16)
где
– частота вращения ПК, мин-1;
–
нормативный срок службы машины в часах
(рекомендации приведены в [5]).
Вычисленное уточняют по формуле
,
(11.17)
где
– коэффициент долговечности;
– обобщённый коэффициент влияния
качества металла, особенностей технологии
производства, конструкции и условий
эксплуатации. Рекомендации по выбору
коэффициентов
,
приведены в [5].
3. Определяют требуемую динамическую грузоподъёмности :
,
(11.18)
где
– эквивалентная динамическая нагрузка,
кН;
для роликовых ПК;
– для шариковых.
Если
(условие
11.14 не выполняется) то, не изменяя диаметра
вала, по стандарту принимают более
тяжёлую серию ПК. Если это не выполняется,
то диаметр посадочного места под ПК
увеличивают на 5 мм и определяют новую
серию ПК.
Подбор ПК по статистической грузоподъёмности
Производится при частоте вращения менее 1 об/мин.
Порядок подбора.
Определяют
эквивалентную статистическую нагрузку
.
При действии на ПК радиальной
и осевой
нагрузок для шариковых радиальных,
шариковых и роликовых радиально-упорных
ПК её принимают по наибольшему из двух
следующих выражений:
и
,
(11.19)
где
– коэффициенты радиальной и осевой
статистической нагрузок. Значения
приведены в ГОСТ 18854–82 и в других
справочниках.
Выбранный подшипник проверяют по условию:
,
(11.20)
где
– статистическая грузоподъёмность ПК
предварительно выбранного при расчёте
вала.