Розрахунок підшипників кочення

Розрахунок підшипників кочення базується на двох критеріях:

1. Розрахунок на ресурс (довготривалість) по викришуванню від втоми.

2. Розрахунок на статичну вантажопідйомність по остаточним деформаціям,

При проектуванні підшипники підбирають з числа стандартних. Розрізняють підбір підшипників по динамічній вантажопідйомності для запобігання руйнування від втоми (викришування) (при n ≥ 10 мин^–1) та по статичній вантажопідйомності для запобігання остаточним деформаціям.

Умова підбора по динамічній вантажопідйомності:

С _потріб ≤ С _{паспорт}. (5.1)

Паспортна динамічна вантажопідйомність – це таке постійне навантаження, яке підшипник може витримати протягом 1 млн. оборотів без виявлення ознак втоми не менш, ніж у 90% із визначеної кількості підшипників (приведена в каталозі).

Під навантаженням приймають радіальне для радіальних та радіально-упорних підшипників (нерухоме зовнішнє кільце), осьову – для упорних та упорно-радіальних (при обертанні одного з кілець).

Динамічна вантажопідйомність:

, (5.2)

де L – ресурс підшипника, млн. оборотів.

Р – еквівалентне навантаження,

р =3 (для шарикових), р » 3,33 (для роликових),

а₁ – коефіцієнт надійності [1],

а₂ – узагальнений коефіцієнт сумісного впливу якості металу та умов експлуатації (табл. 16.3, [1]).

Еквівалентне навантаження для радіальних на радіально упорних підшипників – це таке умовне постійне навантаження, яке при прикладенні його до підшипника, в якому обертається внутрішнє кільце, забезпечує ту ж саму довговічність, яку підшипник має при дійсних умовах навантаження та обертання:

, (5.3)

де F_r, F_а – радіальне та осьове навантаження,

X, Y – коефіцієнти радіального та осьового навантаження (табл.16.5, [1]),

V – коефіцієнт обертання, залежить від того, яке кільце обертається (при обертанні внутрішнього V=1, зовнішнього V=1,2),

К_б – коефіцієнт безпеки, який враховує характер навантажень: при спокійному навантаженні К_б = 1, при помірних поштовхах К_б = 1,3...1,5, при сильних ударах К_б = 2,5...3,

К_Т – температурний коефіцієнт (при t до 100⁰С К_Т = 1, при t= 125...250⁰С К_Т = 1,05...1,4).

Для упорних і радіально-упорних підшипників відповідно – постійне центральне осьове навантаження при обертанні одного з кілець:

. (5.4)

Значення X та Y залежить від відношення , що пояснюється тим, що в деяких межах (≤ е) додаткове осьове навантаження не погіршує умови роботи підшипника, воно зменшує радіальний зазор у підшипниках та вирівнює розподілення навантаження по тілам кочення.

При змінних навантаження враховують еквівалентну довговічність:

, (5.5)

де L_h – сумарний час роботи підшипника, год,

K_HE – коефіцієнт режиму навантаження.

Умова перевірки чи підбору по статичній вантажопідйомності:

, (5.6)

де Р₀ – еквівалентне статичне навантаження,

С₀ – статична вантажопідйомність.

Статична вантажопідйомність – таке статичне навантаження, якому відповідає загальна остаточна деформація тіл кочення та кілець в найбільш навантаженій точці контакту (0,0001 діаметра тіл кочення).

Еквівалентне статичне навантаження:

, (5.7)

де X₀, Y₀ –коефіцієнти радіального та осьового навантаження:

X₀ = 0,6, Y₀ = 0,5 – радіальні шарикопідшипники однорядні і дворядні,

X₀ = 0,5, Y₀ = 0,47...0,28 (при a=12...36⁰ відповідно) – радіально-упорні шарикопідшипники,

X₀ = 0,5, Y₀ = 0,22сtga – конічні та самоустановлювальні шарикопідшипники та роликопідшипники.

Методику розрахунку радіальних шарикопідшипників наведено в [4].