21.8.Определение приведенной нагрузки и подбор подшипников качения

Подшипники часто подвергаются действию осевой и радиальной нагрузок. А сама нагрузка может быть статической или динамической. Вращаться может наружное или внутреннее кольцо, а температура подшипника может быть нормальной, повышенной или пониженной. Все эти факторы должны быть учтены при выборе приведенной нагрузки.

Приведенную нагрузку (радиальную) для радиальных шарикоподшипников и радиально-упорных шарико- и роликоподшипников определяют по формуле

Q = (X·K_k·F_r + Y·F_a)K_б·К_Т.

где F_r – постоянная по величине и направлению радиальная нагрузка на подшипник;

F_a – постоянная по величине и направлению осевая нагрузка на подшипник;

Х, Y – коэффициенты радиальной и осевой нагрузки;

K_k – коэффициент вращения: K_k = 1 (вращается внутреннее кольцо), K_k = 1,2 (вращается наружное кольцо).

К_Т – температурный коэффициент. Вводится только при tº > 100º.

К_Т 1,05 1,1 1,25

tºС 1,25 150 200

Для подшипников с короткими цилиндрическими роликами приведенная нагрузка равна:

Q = F_r·K_б·К_Т·К_к.

Приведенная осевая нагрузка для упорно-радиальных шарико- и роликоподшипников:

Q = (X· F_r + Y·F_a)K_б·К_Т.

При расчете радиально-упорных шарико- и роликоподшипников необходимо читывать, что в них радиальном нагружении и отсутствии осевого зазора и натяга возникает дополнительная осевая сила. Тогда, осевая нагрузка F_a действующая на радиально-упорный подшипник определяется с учетом осевой составляющей S радиальной нагрузки F_r, действующей на опоры.

Рис. 21.104. Схема нагружения радиально-упорного подшипника

Для радиальных и радиально-упорных шарикоподшипников

S= е F_r.

Для конических роликоподшипников

S= 0,83 е F_r.

где е – вспомогательный коэффициент.

Величина коэффициента е выбирается по таблицам каталога подшипников в зависимости от соотношения ,

где А – осевая нагрузка (А = F_a);

С₀ – статическая грузоподъемность подшипника

Отношение выбирается согласно типу предварительно принятого подшипника по таблице каталога подшипников.

Зная S₁ = е F_r1 и S₂ = е F_r2, можно определить расчетные осевые нагрузки F_a1 и F_a2 с учетом значений S₁ и S₂.

Величины F_a1 и F_a2 определяют по формулам в зависимости от схемы нагружения принятых подшипников.

Например, для радиально-упорных подшипников.

Условия нагружения	Осевые нагрузки
1. S1 > S2; Fa > 0	Fa1 = S1; Fa2 = S1+ Fa (Fa = А)
2. S1 < S2; Fa ≥ S1 – S2
3. S1 < S2; Fa ≤ S1 – S2	Fa1 = S2 – Fa Fa2 = S2

21.9.Подбор подшипников качения

По вычисленной приведенной нагрузке (Q) и расчетному ресурсу миллионов оборотов на основе исходной зависимости определяемую требуемую динамическую грузоподъемность:

,

– ресурс подшипника, в час.

Зная «С» по каталогу выбирают подшипник.

Часто подшипники подбирают по конструктивным соображениям, тогда расчетом проверяют их ресурс

,

где L_h – ресурс подшипника в часах

n – частота вращения, об/мин.

В общем машиностроении ресурс подшипника принимают L_h = 2500…10000 час.

Подшипники, работающие при переменных режимах подбирают по эквивалентной нагрузке. Под эквивалентной нагрузкой понимают нагрузку, которая вызывает такой же эффект усталости, что и весь комплекс действительных нагрузок.

,

где Q₁ – постоянная нагрузка, действующая в течение L₁ миллионов оборотов;

Q₂ – постоянная нагрузка, действующая в течение L₂ миллионов оборотов;

L – общее число миллионов оборотов, в течение которого действуют нагрузки Q₁, Q₂, …, Q_n.

Суммирование производят по числу режимов работы.

Если нагрузка на подшипник изменяется по линейному закону от Q_min до Q_max , то

.