Розрахункове еквівалентне навантаження на підшипники кочення

Розрахунковим еквівалентним навантаження для радіальних та радіально-упорних підшипників називається така постійна радіальна сила, яка при її дії на підшипник (зовнішнє кільце нерухоме, а внутрішнє обертається) забезпечує довговічність, що даний підшипник буде мати при дійсних умовах навантаження і обертання. Для упорних та упорно-радіальних підшипників – це постійна центральна осьова сила при обертанні кільця, закріпленого на валу, і нерухомому кільці у корпусі.

Розрахункове еквівалентне навантаження на радіальні кулькові та радіально-упорні кулькові і роликові підшипники визначається за залежністю

В інших частинних випадках розрахункове еквівалентне навантаження знаходять за більш простими формулами: для радіальних кулькових та роликових підшипників, не навантажених осьовою силою (R_a = 0 і X = 1),

для упорних кулькових та роликових підшипників (R_T = 0; V = 1)

для упорно-радіальних кулькових та роликових підшипників

У формулах взяті такі позначення: R_r, R_a – радіальне та осьове зовнішні навантаження на підшипник відповідно; X і Y – коефіцієнти радіального та осьового навантаження відповідно; V – коефіцієнт обертання (V = 1 – якщо відносно до вектора навантаження внутрішнє кільце обертається і V = 1, 2 – якщо не обертається); К_б – коефіцієнт безпеки ( = 1 – при спокійному навантаженні; К_б – 1,2 – при легких поштовхах і короткочасних перевантаженнях до 125 %; = 1,5 – при помірних поштовхах і перевантаженнях до 150 %; = 2 – при значних поштовхах та вібраціях і перевантаженнях до 200 %; – 3 – при ударному навантаженні та перевантаженнях до 300 %); – температурний коефіцієнт (якщо робоча температура опори 100 °С, то = 1; якщо t = 125 °С, то = 1,05; якщо t = 150 °С, то = 1,1).

Значення коефіцієнтів X і Y вибирають на основі порівняння відношення R_a/VR_r і параметра осьового навантаження е . Це пов’язано з тим, що через наявність радіального зазора у підшипнику при відсутності осьового навантаження має місце підвищена нерівномірність навантаження тіл кочення. Зі збільшенням осьового навантаження при постійному радіальному відбувається зменшення зазору і навантаження на тіла кочення розподіляється більш рівномірно.

Рекомендації щодо вибору підшипників кочення

Для опор валів циліндричних зубчастих передач перевагу слід надавати радіальним кульковим підшипникам як найдешевшим та простим в експлуатації, їх успішно застосовують для опор валів, де осьове навантаження становить менше 35 % від сумарного радіального (F_a/(VR_r) < 0,35). Якщо відношення F_a/(VR_r > 0,35, то рекомендується використовувати інші типи підшипників, наприклад кулькові радіально-упорні, але їх вибір повинен бути обґрунтованим. Початкове слід орієнтуватись на підшипники легкої серії. Якщо ж розрахункова довговічність виявиться недостатньою, то беруть підшипники середньої серії.

Конічні та черв’ячні колеса повинні бути точно і жорстко зафіксовані в осьовому напрямі. Кулькові радіальні підшипники мають малу осьову жорсткість. Тому у силових передачах для опор валів конічних та черв’ячних коліс використовують роликові конічні підшипники, переважно при значних динамічних навантаженнях та високих короткочасних перевантаженнях.

Опори черв’яка у силових черв’ячних передачах навантажені значними осьовими силами. Це вимагає застосування конічних роликових підшипників, здатних сприймати великі осьові навантаження. При довгочасній неперервній роботі черв’ячної передачі, з метою зменшення її нагрівання, для опор черв’яка використовують також кулькові радіально-упорні підшипники зі збільшеним кутом контакту тіл кочення типів 46 000 і 66 000. Під час вибору підшипників кочення слід враховувати їхні граничні швидкості обертання. 3 ростом швидкості обертання різко зменшується довговічність підшипників кочення, збільшується температура у навантаженому контакті тіл кочення і кілець. Зростають при цьому втрати на тертя між тілами кочення та сепаратором і буртиками кілець.