Практический расчет (подбор) подшипников качения

Различают подбор подшипников по динамической грузоподъемности для предупреждения усталостного разрушения, по статической грузоподъемности для предупреждения остаточных деформаций.

Выбор подшипников по динамической грузоподъемности С (по заданному ресурсу или долговечности) выполняют при частоте вращения n≥10 мин ^-1. При n от 1 до 10 мин^-1 в расчет принимают n=10мин^-1.

Условие подбора:

С (потребная) ≤С (паспортная). (5.27)

Паспортная динамическая грузоподъемность С—это постоянная сила, которую подшипник может воспринимать в течение 1 млн. оборотов без появления признаков усталости не менее чем у 90% из определенного числа подшипников, подвергающихся испытаниям. Значения С приведены в каталогах. Пример приведен в табл. 5.3

Таблица 5.3 Значения С для шариковых радиальных однорядных подшипников средней серии 300, ГОСТ 8338—75.

Под С понимают радиальную силу для радиальных и радиально-упорных подшипников (с невращающимся наружным кольцом; осевую силу для упорных и упорно-радиальных.

Динамическая грузоподъемность и ресурс определяются зависимостью

или (5.28)

где L—ресурс, млн. оборотов; Р—эквивалентная нагрузка; р=3 для шариковых и р=10/3≈3,33 для роликовых подшипников; a₁—коэффициент надежности; а₂ — обобщенный коэффициент совместного влияния качества металла и условий эксплуатации (табл. 5.4).

Таблица 5.4

Для подшипников большинства изделий принимают S=0,9. При малых ресурсах ограничивают Р≤0,5С, иначе возможно усталостное разрушение.

Если частота вращения n постоянна, номинальную долговечность (ресурс) удобнее считать в часах:

или

(5.29)

Рекомендуемые значения L_h приведены в табл. 5.5.

Таблица 5.5 Рекомендуемые значения L_h

Эквивалентная динамическая нагрузка Р для радиальных и радиально-упорных подшипников. Это условная постоянная радиальная сила Р_r, которая при приложении ее к подшипнику с вращающимся внутренним кольцом и с неподвижным наружным обеспечивает такую же долговечность, какую подшипник имеет при действительных условиях нагружения и вращения.

Для упорных и упорно-радиальных подшипников соответственно будет Р_а—постоянная центральная осевая сила при вращении одного из колец:

P_r=(XVF_r+YF_a)K_бK_т

P_a=(XF_r+YF_a)K_бK_т, (5.30)

где F_r F_a — радиальная и осевая силы; X, Y — коэффициенты радиальной и осевой сил; V—коэффициент вращения, зависящий от того, какое кольцо подшипника вращается (при вращении внутреннего кольца V=1, наружного К=1,2); К_б- коэффициент безопасности, учитывающий характер нагрузки: спокойная К_б=1, умеренные толчки К_б=1,3...1,5, с сильными 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). В табл. 5.6 представлены значения X и Y в зависимости от отношения F_a/(VF_r).

Таблица 5.6 Значения X и Y в зависимости от отношения F_a/(VF_r).

Учет переменности режима нагрузки принято выполнять путем замены нагрузки Р в формуле (5.28) эквивалентной нагрузкой

(5.31)

где P_i—по формуле (5.30) для каждого уровня нагрузки; L_i—число млн. оборотов при нагрузке Р_i.

Учитывая линейную зависимость N_H и L_h, для подшипников формулу в виде

L_hE=µ_HL_h, (5.32)

где L_hE—эквивалентная долговечность, ч; L_h—суммарное время работы подшипника, ч; µ_H - коэффициент режима нагрузки. При известном L_hE по формуле (5.29) находим

L_E=60·10^-6nL_hE млн. об. (5.33)

Значение L_E используют при расчете по формуле (5.28), принимая L=L_E и Р равной максимальной из расчетных нагрузок.

Проверка и подбор подшипников по статической грузоподъемности.

Статическую грузоподъемность используют для подбора подшипников при малых частотах вращения n<1 мин^-1, когда число циклов нагружений мало и не вызывает усталостных разрушений и для проверки подшипников, рассчитанных по динамической грузоподъемности. Условие проверки и подбора

P₀≤C₀,

где Р₀—эквивалентная статическая нагрузка; С₀—статическая грузоподъемность.

Значения С₀ указаны в каталогах для каждого типоразмера подшипника.