Подбор подшипников качения

При конструировании машин подшипники качения не конструируют, а выбирают из ряда стандартных. Методика выбора регламентирована ГОСТ. Долговечность в миллионах оборотов определяется по зависимости:

(1)

a - показатель степени;

a=3 для шарикоподшипников;

a=3,33 для роликоподшипников;

С – динамическая грузоподъемность – постоянная нагрузка, которую подшипник сможет выдержать в течении одного миллиона оборотов.

Для радиальных и радиально – упорных подшипников эта нагрузка - на подшипник с вращающимся внутренним кольцом.

Р – эквивалентная (приведенная) нагрузка;

а₁ – коэффициент надежности, вводится при необходимости повышения надежности;

а₂ – коэффициент совместного влияния качества металла и условий эксплуатации.

Различают три вида расчетных условий:

1) обычные условия;

2) отсутствие повышенных перекосов и наличие масляной пленки в контактах;

3) отсутствие повышенных перекосов и наличие масляной пленки в контактах при изготовлении колец и тел качения из электрошлаковой или вакуумной стали.

Долговечность в часах: час, (2)

n – частота вращения кольца подшипника.

Из (1) и (2) следует, что (3)

L принимают по справочникам.

Подшипники качения, как и все детали, работающие на усталость, имеют различный ресурс. Рассеивание ресурса у подшипника больше, чем у образцов, так как подшипники состоят из многих деталей, которые термообработаны, рассеивание размеров и шероховатости поверхности также влияют на ресурс. Рассеивание ресурса, то есть отношение наработки до отказа наиболее стойких подшипников к наработке наименее стойких в эксплуатации доходит до 30 и более раз.

При расчете или подборе подшипников принято за расчетный или гарантированный ресурс принимать такое число часов работы, которое выдерживают 90% всех подшипников. То есть 10% подобранных по нормам подшипников простоят в машине меньше заданного срока службы. Однако средний ресурс в 3 – 5 раз превышает расчетный, а максимальный еще в несколько раз превышает средний. То, что 10% подобранных подшипников простоят в машине меньше заданного срока службы, существенного значения не имеет, так как многие подшипники в машинах ненагружены и раньше времени выйдет из строя меньше 10% подшипников.

В каталогах указаны значения С для коэффициента надежности S =0,9.

Когда нужно повысить надежность, вводят коэффициент а₁.

Если S =0,9 а₁ =1,

S =0,97 а₁ =0,44.

Повышение S допускается для подшипников повышенных классов точности при высокой точности сопряженных с подшипником деталей, надежном смазывании и строго регламентированных режимах нагрузки и частот вращения.

При расчете динамической грузоподъемности узла, состоящего из сдвоенных подшипников, пару одинаковых подшипников рассматривают как один двухрядный подшипник. Расчет ведут через С_S:

для шариковых подшипников,

для роликовых подшипников,

i – число рядов тел качения,

С – динамическая грузоподъемность для одного подшипника.

Подбор подшипников на долговечность по динамической грузоподъемности производят при n³1 мин^-1, причем при n=1…10 мин^-1 подбор производят для n=10 мин^-1. При n>10 мин^-1 подбор производят для действительного числа оборотов.

Условие подбора: С£[С] и L_hрасч£L_{hтребуемое}.

Порядок подбора следующий:

1. Выбирают тип подшипника и задаются L_h.

2. Определяют приведенную нагрузку.

3. Определяют долговечность подшипника .

4. Определяют динамическую грузоподъемность подшипника .

5. Определяют действительный ресурс подшипника .

6. По диаметру вала и динамической грузоподъемности выбирают подшипник( перед формулой L_h).

Чаще в результате компоновки, ориентируясь на подшипники легкой или средней серии, назначают тип и размер подшипника, а затем проверяют его пригодность.

При частоте вращения n£1 мин^-1 подшипники выбирают по статической грузоподъемности. Условие подбора: Р₀£[С₀], Р₀ – эквивалентная статическая нагрузка; [С₀] - допускаемая статическая грузоподъемность(по каталогу).

Под допускаемой статической грузоподъемностью понимается такая статическая нагрузка, которой соответствует общая остаточная деформация тел качения и колец в наиболее нагруженной точке контакта, равная 0,0001 диаметра тела качения.

Эквивалентная( приведенная) статическая нагрузка определяется как большее из двух значений

или .

X₀, Y₀ – коэффициенты радиальной и осевой нагрузок в этом случае;

F_r – радиальная нагрузка;

F_a – осевая нагрузка.