Лекция № 9 Подшипники

9.1 Понятие грузоподъемности стандартных подшипников

Проектирование подшипникового узла начинают с выбора типа подшипника.

Тип подшипника (радиальный, радиально-упорный) выбирают в зависимости от соотношения между осевой и радиальной нагрузками.

Если отношение F_a/F_r < 0,35, то применяют радиальные подшипники, в противном случае используют радиально-упорные.

Условно различают 2 режима работы подшипников качения:

– режим работы со статической нагрузкой при частоте вращения вала

n ≤ 1 об/мин,

– режим работы с динамической нагрузкой при - n >1 об/мин.

В первом режиме при действии относительно больших статических нагрузок на рабочих поверхностях колец и тел качения могут возникать местные пластические деформации. Чтобы избежать подобных явлений, подшипники рассчитывают по статической грузоподъемности.

При втором режиме работы в результате многократного воздействия циклических нагрузок происходит усталостное выкрашивание рабочих поверхностей подшипников. В этом режиме расчет ведется по динамической грузоподъемности.

Основные характеристики подшипников (долговечность, жесткость, точность, виброустойчивость и т.п.), в конечном счете, определяются расположением оси подшипника (горизонтальное или вертикальное) и направлением действия внешних нагрузок (F_r и F_a).

9.2 Грузоподъемность подшипников качения

Статическая грузоподъемность подшипника качения – допускаемая статическая нагрузка, под которой для радиальных и радиально–упорных подшипников понимают постоянную радиальную нагрузку, вызывающую общую остаточную деформацию тел качения и колец в наиболее нагруженной точке контакта, равную 0,0001 диаметра шарика.

Динамическая грузоподъемность – такая постоянная радиальная нагрузка, которую подшипник (с вращающимся внутренним кольцом) может выдержать в течение нормального срока службы, исчисляемого в млн. оборотов внутреннего кольца без проявления признаков усталости материала колец или шариков менее чем у 90% группы подшипников, подвергаемых испытанию.

9.3 Выбор подшипников по статической грузоподъемности

При подборе подшипников по статической грузоподъемности проверяется условие:

C_0расч ≤ С_0табл,

Расчетные значения определяются по формуле:

С_0расч = K_НP_o,

где K_Н – коэффициент надежности; K_Н = 0,5…2,5;

P_o – эквивалентная статическая нагрузка.

Эквивалентная (приведенная) статическая нагрузка рассчитывается по формуле:

P_o = X_oF_r + Y_oF_a,

где X_o,Y_o – табличные коэффициенты.

Табличные значения статической грузоподъемности С_0табл определяются из справочных таблиц с учетом рассчитанных ранее величин диаметров валов и диаметров посадочных мест под подшипники.

Если условие выполняется – подшипник выбран правильно.

9.4 Выбор подшипника по динамической грузоподъемности

По справочнику на стандартные подшипники выбирают подшипник, соответствующий серии, для которого выполняются условия:

При подборе подшипников по динамической грузоподъемности используют эмпирическую зависимость:

где L и L_h – долговечность в млн.оборотов или в часах соответственно,

С - динамическая грузоподъемность, Н;

Р – эквивалентная динамическая нагрузка, Н;

n – частота вращения подвижного кольца, об/мин.

Обычно долговечность всего прибора определяется долговечностью наиболее ответственного элемента конструкции, например, в электромеханических приводах - долговечностью двигателя.

Если долговечность является известной или заданной величиной, то динамическая грузоподъемность определяется по формуле:

Эквивалентную динамическую нагрузку для однорядных радиальных и радиально-упорных подшипников определяют по формуле:

где V – коэффициент вращения;

(V=1 – вращение внутреннего кольца, V=1,2 – вращение наружного кольца),

X,Y – коэффициенты радиальной и осевой нагрузки;

K_б – коэффициент безопасности, учитывающий динамические нагрузки;

K_т – температурный коэффициент, учитывающий влияние температурного режима работы на долговечность подшипника.

Значения коэффициентов выбираются из таблиц.

Расчетную величину динамической грузоподъемности определяют по формуле:

По справочнику на стандартные подшипники выбирают подшипник, соответствующий серии, для которого выполняются условия: