Материал: 12 ПОДШИПНИКИ КАЧЕНИЯ

Долговечность ПК может быть определена в часах работы L_h=L۰10 ⁶/60n

n - частота вращения кольца ПК, об/мин.

Динамическая грузоподъёмность С_r ПК зависит от вида контакта, размеров тел качения, числа рядов тел качения и числа тел качения в одном ряду.

При вращающемся внутреннем кольце и неподвижном наружном:

для ШПК , для РПК

f_c - коэффициент, зависящий от геометрии и материала деталей ПК, а также от точности изготовления; D_W - диаметр шарика; D_Wl - диаметр ролика; L_Wl - рабочая длина ролика; z - число тел качения в ряду; i - число рядов тел качения.

Для стандартных ПК C_r, и С_a установлены расчётом и подтверждены экспериментально. Значения C_r, и С_а для них даются в каталоге.

В таблице обозначено:

F_r - радиальная нагрузка на подшипник (радиальная реакция опоры);

F_a - расчетная осевая нагрузка на подшипник;

V - коэффициент вращения

(V=1 при вращении внутреннего кольца относительно вектора нагрузки; V=1,2 при вращении

наружного кольца относительно вектора нагрузки в радиальных и радиально-упорных ПК);

X и Y - соответственно коэффициенты радиальной и осевой нагрузки,

зависящие от типа ПК и отношения F_a /VF_r ,

К_Б - коэффициент безопасности, зависящий от величины динамических нагрузок, действующих на опору (для редукторов К_Б=1,3...1,5);

К_Т - температурный коэффициент.

(при рабочей температуре ПК t100⁰C К_Т=1,0, при t >100⁰C К_Т > 1,0).

K_H=(₃)^1/3 - коэффициент режима.

При возрастании нагрузки за время работы ПК от F_min до F_max по

линейному закону при n=const: K_H=( m+2)/3, где m = F_min/F_max

Выбор коэффициентов X и Y обусловлен предельным отношением F_a/VF_r , которое называется параметром осевого нагружения e, характеризующий степень влияния осевой нагрузки на грузоподьёмность ПК.

Параметр e для однорядных радиальных ШПК и радиально-упорных ШПК и РПК определяет ту минимальную осевую силу, которая начинает сказываться на долговечности ПК.

При F_a > VF_re динамическая эквивалентная нагрузка F_R = XVF_r+YF_a,

При F_a<VF_re X=1, Y=0 и F_R=VF_r, т.е. осевая сила не учитывается в расчёте.

Более того, осевая сила при этом играет положительную роль: обеспечивает участие большего числа тел качения в передаче радиальной силы.

У двухрядных ПК всех типов, а также у сдвоенных радиально-упорных, установленных узкими или широкими торцами наружных колец друг к другу, даже незначительные осевые силы влияют на долговечность ПК, и в случае F_a>VF_re в этих подшипниках работает только один ряд тел качения.

Динамическая эквивалентная нагрузка для этих подшипников всегда определяется по формуле F_R = XVF_r+YF_a , но X и Y при F_a>VF_re и при F_a<VF_re различны, причём в первом случае Y больше, чем во втором.

Взаимосвязь коэффициентов X, Y и e описывается выражениями:

• у всех однорядных радиальных и радиально-упорных ПК X+eY=1,

• у двухрядных радиальных сферических ШПК X+eY=1,63 ,

• у всех двухрядных радиальных и радиально-упорных РПК X+eY=1,67 .

10.1 Определение расчётной осевой силы.

Расчётные осевые силы F_a для радиально-упорных ПК определяют с учётом осевых составляющих F_e от радиальных нагрузок.

Осевые составляющие F_e зависят от:

1. радиального зазора в ПК

2. угла контакта α.

В ПК с нормальным радиальным зазором зона нагружения составляет около 120^о и радиальную нагрузку воспринимают тела качения, находящиеся в этой зоне.

Расчёты показывают, что у конических РПК осевая сила, равная сумме осевых составляющих от всех роликов, находящихся в зоне нагружения, в среднем равна

F_e=1,25 F_r tgα .

Учтя, что для этих ПК e=1,5tg получим:

Осевая составляющая от радиальной нагрузки в радиально-упорном РПК F_e=0,83 F_r e.

Ранее отмечалось, что при F_a>VF_re осевая сила влияет на долговечность однорядных подшипников. С учетом последней формулы можно сделать вывод о том, что на долговечность конического РПК влияет осевая сила F_a>1,2VF_e , т.е. превышающая осевую составляющую от F_r на 20% . В нагруженной зоне радиально-упорных ШПК углы контакта шариков с кольцами различны. Поэтому суммирование осевых составляющих от каждого из нагруженных шариков весьма затруднительно.

Найденное в результате сложных расчётов отношение осевой составляющей F_e к радиальной нагрузке F_r и получило название параметра осевого нагружения e.

Таким образом:

Осевая составляющая от радиальной нагрузки в радиально-упорном ШПК: F_e=eF_r.

На основании этой формулы можно заключить, что на долговечность радиально-упорного ШПК влияет осевая сила: F_a > VF_e .

Правило определения F_a: Расчётной осевой силой F_a для рассматриваемого подшипника является бóльшая по абсолютной величине из двух сил:

1. осевая составляющая F_e от его радиальной нагрузки F_r

или

2. алгебраическая сумма внешних осевых сил F_x и осевой составляющей F_e от радиальной нагрузки работающего с ним в паре другого подшипника.

Со знаком плюс при этом берут силы, нагружающие подшипник (уменьшающие в нём зазор), со знаком минус - разгружающие его.

10.2 Расчёт долговечности ПК с учётом уровня надёжности.

Подшипники одного типоразмера, работающие в одинаковых условиях, практически имеют различную долговечность, рассеивание которой может достигать 40-кратной величины. На рис. показана графическая зависимость рассеивания долговечности относительно средней величины.

Базовая долговечность L₁₀ является наименьшей для 90% ПК из данной партии. Из рис. видно, что L₁₀ в 5 раз меньше средней долговечности L_m и в 20 раз меньше максимальной L_max.

Скорректированная расчётная долговечность в млн. оборотов для надёжности (100-n)% определяется по формуле: L_n= L₁₀ a₁ ,

a₁ - коэффициент долговечности при надежности, отличной от 90%.

Долговечность в часах

L_h=10 ⁶L_n/60n

10.3 Подбор ПК по статической грузоподъёмности.

Если ПК воспринимает нагрузку без вращения колец или при частоте вращения

n <1 об/мин, то его подбирают по условию: F_0R(0A) f_S≤ C_0r(0a)

F_0R(0A) - соответственно эквивалентная статическая радиальная и осевая нагрузки;

C_0r(0a) - соответственно базовая статическая радиальная и осевая грузоподъёмности;