91. Расчет подшипников качения на долговечность

Подшипник качения, опора вращающейся части механизма или машины, работающая в условиях преобладающего трения качения, обычно состоящая из внутреннего и наружного колец, тел качения и сепаратора, разделяющего тела качения и направляющего их движение.

Расчет долговечности подшипника производится исходя из его динамической грузоподъемности.

Под динамической грузоподъемностью радиальных и радиальио-упорных подшипников понимается постоянная радиальная нагрузка, которую группа идентичных подшипников с неподвижным наружным кольцом сможет выдержать в течение расчетного срока службы, исчисляемого в 1 млн. оборотов внутреннего кольца. В однорядных радиально-упорных подшипниках динамическая грузоподъемность относится к радиальной составляющей нагрузки, вызывающей радиальное смещение колец подшипника относительно друг друга.

Под динамической грузоподъемностью упорных и упорно-радиальных подшипников понимается постоянная центральная осевая нагрузка, которую группа идентичных подшипников может выдержать в течение расчетного срока службы, исчисляемого в 1 млн. оборотов одного из колец подшипника, действующие на подшипник нагрузки и не вводить в расчет произвольных коэффициентов, завышающих действующие усилия.

Долговечность подшипника определяется как срок службы подшипника (число оборотов или рабочих часов при заданной постоянной частоте вращения) до появления признаков контактной усталости металла на любом из колец или тел качения.

Под номинальной долговечностью (расчетным сроком службы) понимается срок службы партии подшипников, в котором не менее 90 % одинаковых подшипников, при одной и той же нагрузке и частоте вращения должны отработать без появления признаков усталости металла на рабочих поверхностях в виде раковин и отслаивания.

Долговечность подшипника зависит как от внешних факторов (величины и направления нагрузки, частоты вращения, смазочного материала, теплоотвода и т. д.), так и от его динамической грузоподъемности. Зависимость между номинальной долговечностью, динамической грузоподъемностью и действующей на подшипник нагрузкой определяется следующей формулой:

L=a2a3 (C/P)P или L=a23 (C/P)p

где L - номинальная долговечность, млн. оборотов; С - динамическая грузоподъемность, Н; Р - эквивалентная динамическая нагрузка, Н; р - показатель степени в формуле долговечности (для шариковых подшипников р = 3, для роликовых подшипников р= 10/3); а2 - коэффициент, учитывающий качество металла колец и тел качения; a3 - коэффициент, учитывающий условия эксплуатации (наличие гидродинамической пленки масла, между контактирующими поверхностями колец и тел качения, наличие перекосов и др.)

Так как коэффициенты а2 и а3 взаимосвязаны, используется обобщенный коэффициент a23, характеризующий совместное влияние качества металла деталей и условий эксплуатации на долговечность подшипника.

Рекомендуются три вида условий использования этого коэффициента:

1) обычные условия применения подшипников;

2) условия, характеризующиеся наличием гидродинамической пленки масла между контактирующими поверхностями колец и тел качения (Л боле или равно 2,5) и отсутствием повышенных перекосов в узле;

3) когда кольца и тела качения изготовлены из электрошлаковой или вакуумной сталей и подшипники работают в условиях наличия гидродинамической пленки масла между контактирующими поверхностями колец и тел качения и отсутствия повышенных перекосов в узле.

Если частота вращения подшипника постоянная, удобнее считать номинальную долговечность в рабочих часах:

Lh=а23 (С/Р)Р (10 в 6 степени/б0n)

Из формул следует, что при увеличении эквивалентной нагрузки вдвое расчетная долговечность уменьшится для шарикоподшипника в 8 раз, а для роликоподшипника в 10 раз. Поэтому необходимо, как можно точнее, определять действующие на подшипник нагрузки и не вводить в расчет произвольных коэффициентов, завышающих действующие усилия.