Практический расчет (подбор) подшипников качения

Стандартом ограничены число типов и размеров подшипников. Это позволило рассчитать и экспериментально установить грузоподъемность (работоспособность) каждого типоразмера подшипников.

При проектировании машин подшипники качения не конструируют и не рассчитывают, а подбирают из числа стандартных по условным формулам.

Различают подбор подшипников:

1. по статической грузоподъемности, предупреждающей остаточные деформации;

2. по динамической грузоподъемности, предупреждающей усталостные разрушения (выкрашивание).

Подбор подшипников по статической грузоподъемностивыполняют при частоте вращенияn1 об/мин по условию

Р₀ С₀, (14.21)

где Р₀ - эквивалентная статическая нагрузка, кгс; С₀– статическая грузоподъемность, кгс.

Под допускаемой статической грузоподъемностью понимается такая статическая нагрузка (радиальная для радиальных и радиально-упорных подшипников, центральная осевая – для упорных и упорно-радиальных подшипников), которой соответствует общая остаточная деформация тел качения и колец в наиболее нагруженной точке контакта, равная 0,0001 диаметра тела качения.

Значения С₀указаны в каталогах для каждого типоразмера подшипника.

Эквивалентная статистическая нагрузка

Р₀= Х₀F_r+₀F_, но не меньше, чем Р₀=F_r(14.22)

где F_rиF_- радиальная и осевая нагрузки, кгс; Х₀и₀– коэффициенты радиальной и осевой статической нагрузок – см.каталог.

Например:

1. Х₀= 0,6 и₀= 0,5 – радиальные шарикоподшипники однорядные и двухрядные;

2. Х₀= 0,5 и₀= 0,430,26 (при= 1840⁰соответственно) – радиально-упорные однорядные шарикоподшипники;

3. Х₀= 0,5 и₀= 0,22ctg- конические роликовые и самоустанавливающиеся однорядные шарико- и роликоподшипники.

Для двухрядных подшипников по пунктам 2 и 3 величины Х₀и₀удваиваются.

Подбор подшипников по динамической грузоподъемности(по заданному

ресурсу или сроку службы) выполняют при n> 1 об/мин.

Условие подбора:

С (расчетная)  С (номинальная-каталожная).(14.23)

Номинальная динамическая грузоподъемность С для радиальных и радиально-упорных подшипников есть такая постоянная радиальная нагрузка, которую подшипник (с невращающимся наружным кольцом) может выдержать в течение номинального срока службы, исчисляемого в один миллион оборотов внутреннего кольца без появления признаков усталости материала любого кольца или тела качения не менее чем у 90% из определенного числа подшипников, подвергающихся испытаниям.

Для упорных и упорно-радиальных подшипников соответственно будет – постоянная центральная, осевая нагрузка при вращении одного из колец подшипника.

Номинальная динамическая грузоподъемность и номинальный срок службы связаны эмпирической зависимостью

L= (C/P)^pилиC=P, (14.24)

где L– номинальная долговечность, млн.оборотов; С – номинальная динамическая грузоподъемность, кгс; дается в каталогах, см.также [ ]; Р – эквивалентная нагрузка, кгс (см.ниже); р = 3 для шариковых и р = 10/3 = 3,33 для роликовых подшипников (для определенияLпри таких значениях р в каталогах предусмотрены таблицы).

Номинальная долговечность в часах

L_h= 10⁶L/60n(14.25)

где n– частота вращения, об/мин.

Формулы (14.24) и (14.25) справедливы при n10 об/мин; приnот 1 до 10 расчет выполняют, как дляn= 10 об/мин. Расчетное значение динамической грузоподъемности [в формуле ( )] определяют по формулам (14.24) и (14.25) в соответствии с заданной долговечностьюL_h.

Примеры рекомендуемых значений:

L_h8000 ч – механизмы , работающие с перерывами ( например, лифты);L_h12000 ч – механизмы для односменной работы при переменном режиме нагрузки;L_hоколо 20000 ч – механизмы, работающие с полной нагрузкой в одну смену;L_h40000 ч – механизмы при круглосуточной работе и среднем режиме нагрузки.

Эквивалентная нагрузка Рдля радиальных и радиально-упорных подшипников есть такая условная постоянная радиальная нагрузка, которая при приложении ее к подшипнику с вращающимся внутренним кольцом и неподвижным наружным обеспечивает такую же долговечность, какую подшипник будет иметь при действительных условиях нагружения и вращения. Для упорных и упорно-радиальных подшипников соответственно будет – постоянная центральная, осевая нагрузка при вращающемся кольце, закрепленном на валу, и неподвижном кольце в корпусе.

Р = (ХVF_r+F_)K_бК_т, (14.26)

Таблица 14.1