Условия подбора (расчета) подшипников качения с учетом их работоспособности

Динамическая грузоподъемность.

Работоспособность подшипников качения определяется отсутствием усталостного микровыкрашивания и износа канавок колец и тел качения при длительной работе. Износ, разрушения сепараторов, вмятины на беговых дорожках укорачивают срок службы подшипников. Эти явления учитываются современными методами расчета. По условию недопущения остаточных деформаций определяется статическая грузоподъемность подшипника, расчет ресурса (долговечности) делается из соображений ограничения усталостных явлений.

Статическая грузоподъемность С₀ (Н или кН) и используется для подбора подшипника в случае качательного движения или при частоте вращения п< 1 мин^-1 = 0,1 рад/с. Во всех остальных случаях следует учитывать ожидаемые в работе п > 1 мин^-1, и подбор делается по динамической грузоподъемности С (Н или кН).

Динамическая грузоподъемность является, пожалуй, основным параметром, определяющим нагрузочную способность и долговечность подшипника. Экспериментально получена зависимость, связывающая динамическую грузоподъемность подшипника С с эквивалентной нагрузкой Р и расчетным сроком службы L, млн оборотов:

А по последней уточненной методике.

где а_ьа₂ — уточняющие коэффициенты.

Фактически С соответствует нагрузке, выдерживающей 90…95% подшипников данной серии в течение накрутки ресурса 1 млн оборотов, т. е. L= 1, когда уточняющие коэффициенты д, = 1 и а₂ ~ 0,95… 1. Показатель степени р = 3 для шариковых подшипников и р ~ 10/3 = 3,33 для роликовых. Полученное значение С и фигурирует в каталогах подшипников наряду со статической грузоподъемностью С₀ и условиями улучшенного жидкостного смазывания рабочих поверхностей подшипника. Они уточняются предприятиями-изготовителями в процессе производства и поэтому, хотя и стандартизованы с учетом международных рекомендаций ИСО, но могут несколько отличаться для одного и того же номера подшипника в зависимости от времени издания справочника ИСО. В качестве примера в табл. 13.1 приведены данные для некоторых шарикоподшипников средней серии.

Долговечность L_h подшипника можно выразить в часах работы для частоты вращения п> мин^-1, но если п< 10 мин^-1, то принимается значение как для 10 мин^-1. Итак,

Примечание. 1. В таблице указаны следующие размеры: d — посадочный диаметр внутреннего кольца на вал; D — посадочный диаметр наружного кольца в расточку корпуса или другой детали; В — ширина подшипника; г— радиус закруглений обойм подшипника в местах посадок.

2. Аналогичные данные в каталогах по подшипникам приводятся для всех видов и серий подшипников качения. Номер подшипника может иметь большее число цифр.

В табл. 13.1 показаны ограничения предельной частоты вращения для пластичной (консистентной) смазки «к» и жидкостной «ж», превышать которые не следует.

Эта основная таблица дополняется вспомогательными сведениями по уточняющим коэффициентам а, учитывающему надежность эксплуатации, и а₂, характеризующему условия работы (табл. 13.2).

В зависимости от показателя надежности коэффициент д, имеет следующие значения:

Таблица 13.2

Эти данные заимствованы из работ доц. Водейко В. Ф. и согласуются с принятой уточненной методикой. Для упрощения предварительных расчетов иногда значения я, и а₂ не учитываются, считая я,^[1] а₂^[1] 1.

Иначе говоря, для повышения надежности работы подшипника приходится при одинаковых его размерах существенно увеличивать требуемую динамическую грузоподъемность, что приводит к значительному удорожанию подшипника. Если для массового производства принять стоимость обычного 0-го класса точности за единицу, то с изменением класса точности от 6-го до 2-го стоимость возрастает в 8… 10 раз, а в случае прецезионного исполнения — на два порядка, т. е. в 100 раз. Такие дорогие и надежные подшипники можно рекомендовать лишь для специальных механизмов, авиационных газотурбинных двигателей и т. п.

• [1] Для подшипников узлов, работающих в приводах общего назначения, установившаяся температура / = 70… 125 °C и К, = I.
• [2] Для подшипников узлов, работающих в приводах общего назначения, установившаяся температура / = 70… 125 °C и К, = I.