Види руйнувань і розрахунок підшипників кочення на довговічність

Види руйнувань. Під­шипники кочення втрачають свою роботоздатність внаслідок руйну­вання їхніх деталей, яке проявляється в різних формах.

Втомне викришування робочих повер­хонь відбувається в результаті дії циклічно змінних контактних напружень на бігових доріжках кілець і спостерігається у довгочасно працюючих у нормальних умовах підшипників. Здебільшого викришу­вання починається на доріжках кочення найбільш напружених кілець: у більшості підшипників – на внутрішніх, а у сферичних – на зов­нішніх кільцях

Спрацьовування кілець та тіл кочення спостерігається при недостатньому захисті підшипників від впливу зовнішнього абразивного середовища. Спрацьовування підшипників можна зменшити, забезпечивши достатнє змащування та використо­вуючи надійні конструкції ущільнень.

Руйнування кілець підшипника та тіл кочення пов'язане з ударними перевантаженнями, неправильним монтажем опори, який може спричинити перекоси кілець і заклиню­вання підшипника.

Руйнування сепараторів – результат дії відцент­рових сил та навантаження сепаратора з боку тіл кочення.

Залишкові деформації на бігових доріж­ках кілець виникають внаслідок динамічних та ударних наван­тажень у формі місцевих ямок та вм'ятин Спостерігаються у важко навантажених тихохідних підшипниках

Підбір підшипників за динамічною вантажністю. Динамічно навантаженими вважають такі підшипники, у яких рухоме кільце обер­тається зі швидкістю ω > 0,1 рад/с, до того ж при 0,1 < ω < 1 рад/с у розрахунках беруть ω = 1 рад/с Динамічно навантажені підшипни­ки підбирають за фактичною їхньою довговічністю в заданих умовах експлуатації за умови відсутності проявів втомного руйнування.На основі експериментальних досліджень бу­ла встановлена залежність між навантаженням на підшипник та його довговічністю:

L = a₁a₂₃(C_r/R)^p. (8)

Тут L – довговічність підшипника до появи ознак втоми, млн об;

a₁ і a₂₃ – коефіцієнти; С_г – базова динамічна вантажність; R – роз­рахункове еквівалентне навантаження на підшипник; p – показник степеня, який згідно з результатами експериментів для кулькових підшипників дорівнює 3, а для роликових підшипників – 10/3.

Базова динамічна вантажність С_г для всіх підшипни­ків кочення наводиться в каталогах. Підбір підшипників кочен­ня за динамічною вантажністю зводиться до визначення їх­ньої довговічності в конкретних умовах роботи.

Якщо відома кутова швидкість ω, рад/с, рухомого кільця підшип­ника, то за добутим із формули (8) значенням L довговічність L_h, год, можна визначити за співвідношенням

L_h = 10⁶πL/( 1800ω) = 1745L/ω. (9)

Потрібна довговічність підшипників L_h визначається строком служби машини між капітальними ремонтами. В машино­будуванні беруть L_h = (3000...50 000) год.

Стандарти запроваджують довговічність підшипників: L_h = 10 000 год для зубчастих редукторів; L_h = 5000 год для черв'ячних редукторів.

Коефіцієнти a₁ і a₂₃ у формулі (8) уведені за рекомендацією ISO.

Коефіцієнт a₁ враховується в разі потреби мати підшипники підвищеної надійності: а₁ = 1 при 90 %–й надійності; а₁ = 0,62 при 95 %–й; а₁ = 0,44 при 97 %–й; а₁ = 0,33 при 98 %–й. Коефіцієнт а₂₃ враховує якість матеріалу деталей підшипника та умови експлуата­ції. Для звичайних умов роботи серійних підшипників: кулько­вих, крім сферичних, а₂₃ = 0,7...0,8; кулькових сферичних і ролико­вих із циліндричними роликами а₂₃ = 0,5...0,6; роликових конічних а₂₃ = 0,6...0,7.Якщо довговічність підшипників, що розрахована за базовою дина­мічною вантажністю, незадовільна, то слід підібрати підшипник біль­шого типорозміру.