Выбор и расчет подшипников качения

Различают два случая – медленно вращающиеся подшипники с частотой вращения меньше 1 об/мин, n < 1 об/мин, N < N_Б. Они рассчитываются на статическую грузоподъемность.

Подшипники с n > 1 об/мин за срок службы испытывают значительное число нагружений и рассчитываются на динамическую грузоподъемность.

Рассмотрим расчет на статическую грузоподъемность.

Статическая грузоподъемность – статическая нагрузка, вызывающая остаточную деформацию, равную 0,0001d_k.

d_k – диаметр тела качения.

Как показали исследования, статическая грузоподъемность рассчитывается следующим образом:

d_k – диаметр тела качения

z – число тел качения

I – число рядов шариков (роликов)

f₀ – коэффициент, зависящий от величины К

Статическая грузоподъемность приводится в каталогах подшипников.

Чтобы выбрать подшипники по статической и динамической грузоподъемности, надо рассчитать эквивалентную нагрузку.

Р ≤ с – условие выбора подшипника

F_r – радиальная нагрузка

F_a – аксиальная нагрузка

X и Y – учитывают чувствительность подшипника к восприятию аксиальной и радиальной нагрузки.

Расчет на динамическую грузоподъемность заключается в следующем.

Это такая нагрузка, которую может воспринять подшипник за срок службы, соответствующий одному миллиону оборотов внутреннего колеса.

Она определяется расчетом на выносливость. Обозначается динамическая грузоподъемность С.

Если бы подшипник за срок службы делал 1 млн. оборотов, то нагрузку надо было сопоставить с С – которая дается в каталогах. Но обычно производится расчет на выносливость, в основе которого лежит уравнение:

q – число нагружений дорожки качения за 1 оборот внутреннего кольца

δ_c – контактное напряжение от нагрузки, равной динамической грузоподъемности

δ_p – контактные напряжения, возникающие от внешней нагрузки Р;

N_h – число нагружений дорожки за заданный срок службы в часах;

N_h =60· L_h·nq

L_h – заданная долговечность работы в часах

Подставим в уравнение выносливости и получим:

Зная нагрузку на подшипник Р и долговечность С, можно найти долговечность и наоборот, зная Р и L, можно определить С.

Под величиной Р понимают эквивалентную нагрузку:

F_r – радиальная нагрузка на подшипник;

F_a – аксиальная нагрузка на подшипник;

X и Y – коэффициенты чувствительности подшипника к радиальной и аксиальной нагрузкам, они выбираются из каталога в зависимости то конструкции подшипника;

V – коэффициент вращения, учитывающий, какое кольцо вращается, какое неподвижно:

V = 1 если вращается внутреннее кольцо,

V = 1,2 если вращается наружное кольцо.

смысл V определяется величиной q;

К_Б – коэффициент безопасности, учитывает динамичность внешней нагрузки в зависимости от типа машины К_Б = 1 ÷ 3,0;

К_Т – температурный коэффициент, зависящий от температуры, при которой работает подшипник, влияние температуры сказывается в двух аспектах : меняются зазоры в подшипнике и меняются свойства смазки.

К_Т = 1÷ 4,0 (t = 20⁰ ÷250⁰)

Эта формула справедлива при условии, когда отношение:

e – коэффициент актальной нагрузки.

Если это условие не удовлетворяется, т.е. это соотношение меньше e

то аксиальная нагрузка в расчет не принимается