Вопрос 3.

Основные причины потери работоспособности подшипников качения.

1.Усталостное выкрашивание – наблюдается у подшипников после длительного времени их работы в нормальных условиях.

2.Износ – пыль, грязь (автомобили, горные, строительные и дорожные машины).

3.Разрушение сепараторов.

4.Раскалывание колец и тел качения – ударные и вибрационные перегрузки, неправильный контакт, заклинивание.

5.Остаточные деформации (вмятие, лунки на рабочих поверхностях) – тяжелонагруженные тихоходные подшипники, коррозия, повышенная температура, местные дефекты материала.

Современный расчет подшипников качения базируют только на двух критериях:

1.Расчет на статическую грузоподъемность по остаточным деформациям.

2.Расчет на ресурс (долговечность) по усталостному выкрашиванию.

При проектировании машин подшипники качения не конструируют и не рассчитывают, а подбирают из числа стандартных по условным формулам. Различают подбор подшипников по динамической грузоподъемности для предупреждения усталостного разрушения (выкрашивания), по статической грузоподъемности для предупреждения остаточных деформаций.

Проверка и подбор по статической грузоподъемности.

Нагрузка, действующая на подшипник, ограничена потерей статической прочности, или , так называемой, статической грузоподъемностью. Статическую грузоподъемность используют для подбора подшипников прималых частотах вращения n < 1 мин^—1, когда число циклов нагружения мало и не вызывает усталостных разрушений. Условие проверки и подбора по статической грузоподъемности: Р₀ ≤ С₀ /4/

где С₀ – статическая грузоподъмность – такая нагрузка, которой соответствует общая остаточная деформация тел качения и колец в наиболее нагруженной точке контакта, равная 0.0001 диаметра тела качения. Значения С₀ указаны в каталогах для каждого типоразмера подшипника.Р₀ – эквивалентная статическая нагрузка: Р₀= Х₀F_r+ Y₀F_a /5/,

где F_r и F_a – радиальная и осевая нагрузки (задаются условиями работы), X₀ и Y₀ – коэффициенты радиальной и осевой статических нагрузок ( в каталогах подшипников)

Вопрос 4.

Подбор подшипников по динамической грузоподъемности С (по заданному ресурсу или долговечности) выполняют при частоте вращения n≥10 мин^-1. Условие подбора: С_потр≤ С /6/, где С – паспортная динамическая грузоподъемность, такая постоянная нагрузка, которую подшипник может выдержать в течение 1 млн оборотов без проявления признаков усталости, подвергающихся испытаниям. Значения С приведены в каталогах. Потребная динамическая грузоподъемность и ресурс в часах связаны эмпирической зависимостью:

С_потр = Р ^Р√L_h60n/(10⁶a₁a₂) /7/ , где Р – эквивалентная динамическая нагрузка, L_h – долговечность в часах (задается или принимается по рекомендуемым табличным значениям), а₁ – коэффициент надежности , равен 1 ( в каталогах S=0.9), а₂ – обобщенный коэффициент совместного влияния качества металла и условий эксплуатации. При обычных условиях:

Шарикоподшипники – 0.7…0.8 , роликоподшипники цилиндр. и шарикоподшипники сферические двухрядные - 0.5…06, роликоподшипники конические – 0.6…0.7 , роликоподшипники сферические двухрядные – 0.3…0.4. Р – показатель степени: для шарикоподшипников р=3, для роликоподшипников р=10/3 =3.3. Эквивалентная динамическая нагрузка Р для радиальных и радиально-упорных - это условная постоянная радиальная нагрузка Р = Р_r = (XVF_r +YF_a)К_бК_т /8/

X , Y – коэффициенты радиальной и осевой нагрузок (табл. из каталога), V – коэффициент вращения ( V=1, если вращается внутреннее кольцо, V=1.2 , если вращается наружнее кольцо), К_б – коэффициент безопасности, учитывает характер нагрузки : К_б=1 – спокойная, К_б=1.3…1.5 – умеренные толчки, К_б=2.5…3 – сильные толчки, удары, К_т – температурный коэффициент (до 100^оС К_т=1).

Эквивалентная динамическая нагрузка для упорных и упорно-радиальных подшипников – это условная постоянная центральная осевая нагрузка при вращении одного из колец: Р=Р_а= (XF_r+YF_a)К_бК_т /9/

L_h=500 (механизмы для закрывания дверей, демонстрационная аппаратура, бытовые приборы).

L_h›4000 – механизмы, используемые в течение короткого периода времени (сельхозмашины, подъемные краны в сборочных цехах).

L_h›8000 – ответственные механизмы, работающие с перерывами ( вспомогательные механизмы, лифты).

Машины, агрегаты:

L_h›12000 – односменная работа с неполной нагрузкой.

L_h›20000 – односменная с полной нагрузкой (подъемные краны).

L_h≥40000 – для круглосуточного использования (компессоры, насосы, шахтные подъемники).

L_h›100000 – непрерывно работающие с высокой нагрузкой (энергетические установки).

X , Y выбираются следующим образом. Предварительно определяется отношение F_a/C_o, по нему определяют е, а потом X и Y,- С_о – статическая грузоподъемность, причем для F_a/VF_r‹ е , то X=1, Y=0, то есть осевая нагрузка не ухудшает условия работы. Если F_a/VF_r› е, то уже учитывается F_a коэффициентом Y, причем Y› X.

L_h=a₁a₂(С/Р)^р[10⁶/60n] L = a₁a₂(С/Р)^р