5. Методика подбора подшипников качения.

При проектировании подшипники качения подбирают по каталогу в зависимости от: диаметра d цапфы вала; величины, направления и характера нагрузки (спокойная, ударная, переменная); назначения узла; угловой скорости вращающегося кольца (с учетом того, какое из колец вращается); требуемой долговечности подшипника (числа часов работы).

Подбор подшипника проводится по следующей схеме:

1. По назначению узла выбирают тип подшипника. Так, например, если на подшипник действует только радиальная нагрузка, то можно выбирать любой радиальный подшипник.

2. Если подшипник находится под действием комбинированной нагрузки (значительной осевой и радиальной), то применяют радиально-упорные подшипники. Если же осевая нагрузка больше радиальной, то устанавливают упорный подшипник в комбинации с радиальным или упорно-радиальный подшипник. При действии одной осевой нагрузки устанавливают упорные подшипники.

3. Основным критерием для выбора подшипника служит его динамическая грузоподъемность. Если подшипник воспринимает нагрузку в неподвижном состоянии или его вращающееся кольцо имеет частоту вращения не более 1 об/мин, то подшипник выбирают по статической грузоподъемности без проверки его долговечности.

Вопрос: Какого типа подшипники следует выбрать для редуктора с шевронными зубчатыми колесами? Почему?

- Для редуктора с шевронными колесами можно применять любой тип радиальных подшипников, т.к. в этом случае не подшипник действуют только радиальные нагрузки и( в зубчатой шевронной передаче осевая нагрузка не возникает).

Расчет по динамической грузоподъемности.

Под динамической грузоподъемностью для радиальных и радиально-упорных подшипников понимают постоянную радиальную нагрузку, которую может выдержать группа идентичных подшипников с неподвижным наружным и вращающимся внутренним кольцом до возникновения усталостного разрушения рабочих колец и тел качения в течение 1 млн. оборотов без появления повреждений не менее 90% из числа подшипников, подвергшихся испытаниям.

Условие для выбора подшипников качения:

, (11.1)

где - требуемая динамическая грузоподъемность, Н;

- табличное (каталожное паспортное) значение динамической грузоподъемности подшипника выбранного типоразмера, Н.

Требуемое значение динамической грузоподъемности определяют по формулам:

(11.2)

где - приведенная (эквивалентная) нагрузка ( должна быть подставлена в тех же единицах, что и параметр;- требуемая долговечность вращающегося подшипника, млн. об, ( принимается 0,5-30000 млн.об);- то же, ч;- коэффициент, зависящий от характера кривой усталости (для шариковых подшипников; для роликовых);- частота вращения кольца, об/мин;= коэффициент надежности,(безотказная работа);- коэффициент качества, обычно(шариковые);(роликовые конические).

Эквивалентную динамическую нагрузку вычисляют по формуле:

(11.3)

где - коэффициент радиальной нагрузки;- коэффициент осевой нагрузки;- коэффициент вращения (при вращении относительно вектора нагрузки внутреннего кольца, наружного кольца);

, - радиальная и осевая нагрузки, Н;- коэффициент безопасности (для редукторов);- температурный коэффициент (придо 100⁰С, (см. рис. 11.4,б, А).

Расчет по формуле (11.3) для цилиндрических подшипников,; для упорных подшипников;; для шариковых радиальных, радиально-упорных и конических роликовых подшипниковых,, если,- вспомогательный коэффициент, указанный в каталоге, то расчет ведется только по радиальной нагрузке, если- значения коэффициентовиопределяются по таблице.

При определении осевых нагрузок , действующих на радиально-упорные подшипники, помимо внешней осевой силыА следует учитывать осевые составляющие реакций подшипников, возникающие под действием радиальных нагрузок . Эти составляющие вычисляются по формулам: для радиально-упорных шарикоподшипников; для конических роликоподшипников(рис. 11.4,б, Б).

Расчет по статической грузоподъемности. Подшипники грузовых крюков, домкратов, нажимных устройств прокатных станов и других машин периодически подвержены нагрузкам при очень медленном вращении. «Невращающиеся» подшипники рассчитывают только по статической грузоподъемности.

Под статической грузоподъемностью понимают такую нагрузку на «невращающийся» подшипник (об/мин), под действием которой в нем не возникает остаточных деформаций, ощутимо влияющих на дальнейшую работу подшипника.

Условие для выбора подшипников:

(11.3)

где - эквивалентная статическая нагрузка;- базовая статическая радиальная грузоподъемность;- базовая динамическая радиальная грузоподъемность. Значение приведенной статической нагрузки для радиальных и радиально-упорных шарико- и роликоподшипников определяют:

где ,- коэффициенты соответственно радиальной и осевой нагрузок (зависят от характера нагрузки – спокойная, с легкими толками, с умеренными толчками, с сильными ударами);- радиальная нагрузка;- осевая нагрузка.

Вопрос: В каком случае выбор подшипника производят по статической грузоподъемности?

- По статической грузоподъемности подбирают подшипники, частота вращения которых не превышает 1 об/мин (рад/с) или, в случае, когда подшипник воспринимает внешнюю нагрузку в неподвижном состоянии.

Расчет подшипников на долговечность.

Часто подшипники предварительно выбирают по конструктивным соображениям. Тогда расчетом проверяют их на долговечность (ресурс). Под номинальной долговечностью (расчетным сроком службы) понимают срок службы подшипников, в течение которого не менее 90% из данной группы при одинаковых условиях должны проработать без появления признаков усталости металла.

Долговечность подшипника зависит от величины и направления действия нагрузки, частоты вращения, смазки и т.д., а также и от его динамической грузоподъемности. Из формулы (11.2) долговечность подшипника:

здесь принимают по каталогу,определяют по выше изложенной методике.