Определение нагрузочной способности подшипников качения

Основными критериями работоспособности подшипников качения являются динамическая (С) и статистическая грузоподъемность (С_о).

Подбор подшипников по динамической грузоподъемности С (по заданному ресурсу или долговечности) выполняется при частоте вращения n ≥ 10 мин^-1.

Условия подбора: С_{(потребная)} ≤ С_{(паспортная)}.

Паспортная динамическая грузоподъемность С – это такая постоянная нагрузка, которую могут выдержать 90% испытуемых подшипников в течение 1 млн. оборотов без появления признаков усталостного повреждения. Значения С _{(паспортная)} приведены в каталогах.

Динамическая грузоподъемность и ресурс подшипника связаны эмпирической зависимостью С _{(потребная)} = Р ^р√L,

где L – ресурс подшипника в млн.оборотов;

р – коэффициент, для шариковых подшипников р = 3

для роликовых подшипников р = 3,3;

Р – эквивалентная нагрузка для радиальных и радиально-упорных подшипников – это 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 вычисления ресурса подшипника в млн.оборотов (L) необходимо знать (задаться) ресурсом подшипника в часах (L_h) и частотой вращения вала (n):

L_h= 5000 – 10000 часов n = 1000 мин^-1

тогда L = 60·n· L_h / 10⁶ (млн.оборотов)

Величину эквивалентной нагрузки находим из уравнения

Р = (Х·V·F_r+Y·F_a)· K_б· К_Т

K_б – коэффициент безопасности, учитывающий характер нагрузки;

К_Т – температурный коэффициент;

V – коэффициент кольца;

Х – коэффициент радиальной нагрузки;

Y – коэффициент осевой нагрузки.

Все коэффициенты устанавливаем по справочным таблицам и проверяем справедливость неравенства

С_{(потребная)} ≤ С_{(паспортная)}.

Условием проверки и подбора подшипников по статистической грузоподъемности является неравенство Р_О ≤ С_О

где Р_О – эквивалентная статистическая нагрузка,

С_О – статистическая грузоподъемность (приведена в каталогах для каждого типоразмера подшипника).

Под статистической грузоподъемностью С_О понимают такую статистическую нагрузку, которой соответствует общая остаточная деформация тел качения и колец в наиболее нагруженной точке контакта, равная 0,0001 диаметра тел качения. Под нагрузкой понимают радиальную

для радиальных и радиально-упорных подшипников, осевую для упорных и упорно-радиальных.

Эквивалентная динамическая нагрузка растет с уменьшением ресурса (L) и не имеет ограничения. Фактически нагрузка ограничена потерей статистической прочности, или так называемой статистической грузоподъемности. Статистическая грузоподъемность используется для подбора подшипников при малой частоте вращения (n < 1 мин^-1), когда число циклов нагружений мало и не вызывает усталостных разрушений, а также, если необходимо, для проверки подшипников, рассчитанных по динамической грузоподъемности.

Эквивалентная статистическая нагрузка Р_о = Х_оF_r + Y_oF_a, но не меньше Р_о = F_r ,

где F_r – радиальная нагрузка,

F_a – осевая нагрузка,

Х_о – коэффициент радиальной статистической нагрузки,

Y_o – коэффициент осевой статистической нагрузки.

Коэффициенты Х_о и Y_o выбирают по справочным таблицам.

Порядок выполнения работы

1. Получить набор основных типов подшипников, сделать их эскизы.

2. Ознакомиться с конструкциями подшипников.

3. Установить размеры подшипников скольжения, подсчитать максимальную допускаемую радиальную нагрузку из условия износостойкости и теплостойкости.

4. Установить размеры подшипников качения, определить по справочнику тип подшипников и рассчитать нагрузочную способность из условия динамической грузоподъемности.

Контрольные вопросы

1. Каково назначение подшипников?

2. Каково классификация подшипников?

3. Когда следует выполнять расчет подшипников качения по статистической грузоподъемности?

4. Какие нагрузки воспринимает роликовый конический однорядный подшипник?

5. Из каких материалов изготавливают вкладыш подшипников скольжения?

6. Назовите типы смазки для подшипников скольжения.

7. Назовите достоинства и недостатки подшипников скольжения.

8. Назовите достоинства и недостатки подшипников качения.

9. Назовите область применения подшипников скольжения.

10. Назовите область применения подшипников качения.

11. Что означают две цифры справа в маркировке подшипников качения?

12. Какая цифра в маркировке подшипников качения обозначает его серию?