Машиностроение и механика

Подбор подшипников по динамической грузоподъемности С (по заданному ресурсу или долговечности)

Этот подбор выполняют при частоте вращения n≥ 10 мин^-1. При n от 1 до 10 мин^-1 в расчет принимают n = 10 мин^-1. Условие подбора:

С (потребная) ≤ С (паспортная). (14.1)

Паспортная динамическая грузоподъемность С – это такая постоянная нагрузка, которую может выдержать подшипник в течение 1 млн оборотов без появления признаков усталостного повреждения не менее чем у 90% из числа подшипников, подвергающихся испытаниям. Значения С приведены в каталогах для подшипников качения. При этом под нагрузкой понимают радиальную для радиальных и радиально-упорных подшипников (с невращающимся наружным кольцом), осевую для упорных и упорно-радиальных (при вращении одного из колец).

Динамическая грузоподъемность и ресурс связаны эмпирической зависимостью

или (14.2)

где L – ресурс, млн. оборотов; Р – эквивалентная динамическая нагрузка (см. ниже); р = 3 – для шариковых и р = ≈3,33 – для роликовых подшипников; a₁ – коэффициент надежности. В каталогах указаны значения С (паспортная) с коэффициентом надежности S = 0,9. В тех случаях, когда необходимо увеличить надежность, значения a_l принимают:

а₂ – обобщенный коэффициент совместного влияния качества металла и условий эксплуатации. При обычных условиях применения: для шарикоподшипников (кроме сферических) а₂ = 0,7...0,8; для роликоподшипников конических а₂ = 0,6...0,7.

Формула (14.2) получена в результате испытаний на усталость подшипников качения. На основании испытаний строят кривую усталости с заданной вероятностью неразрушения. Эта кривая подобна кривой на рис. 11.17, но отличается тем, что практически не имеет горизонтального участка, а за координаты приняты: по оси абсцисс – L (млн. оборотов) вместо числа циклов N_H; по оси ординат – нагрузка Р вместо напряжений . Кривая аппроксимируется зависимостью P^PL = const. Константу определяют, приняв L = 1, и обозначают С^p. Тогда Р^РL = С^p и далее записывают в виде формулы (14.2). Значение С зависит не только от прочности материала, но также от конструктивных и технологических характеристик подшипника.

Если частота вращения п постоянна, номинальную долговечность (ресурс) удобнее определять в часах:

. (14.3)

Для редукторов общего назначения L_h ≥ 10000 ч.

Эквивалентная динамическая нагрузка Р для радиальных и радиально-упорных подшипников есть такая условная постоянная радиальная нагрузка Р_r, которая при приложении ее к подшипнику с вращающимся внутренним кольцом и неподвижным наружным обеспечивает такую же долговечность, какую имеет подшипник при действительных условиях нагружения и вращения. Для упорных и упорно-радиальных подшипников соответственно будет Р_а – постоянная центральная осевая нагрузка при вращении одного из колец:

(14.4)

где F_r – радиальная нагрузка; F_a – осевая нагрузка;

X – коэффициент радиальной нагрузки;

Y – коэффициент осевой нагрузки (X и Y указываются в справочнике для подшипников качения);

V – коэффициент вращения, зависящий от того, какое кольцо подшипника вращается (при вращении внутреннего кольца V= 1, наружного V = 1,2);

К_б – коэффициент безопасности, учитывающий характер нагрузки: спокойная К_б = 1, умеренные толчки К_б =1,3...1,5, с сильными ударами (толчками) К_б = 2,5...3;

К_Т – температурный коэффициент (для стали ШХ15 при t до 100°С К_Т = 1, при t = 125...250°С К_Т = 1,05...1,4 соответственно).

значения X и Y различны в зависимости от отношения . Объясняется это тем, что до некоторых пределов, равных коэффициенту этого отношения е, дополнительная осевая нагрузка не ухудшает условия работы подшипника. Она уменьшает радиальный зазор в подшипнике и выравнивает распределение нагрузки (в том числе радиальной) по телам качения.