Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
КУРС ЛЕКЦИЙ ПО ДМ.doc
Скачиваний:
31
Добавлен:
26.09.2019
Размер:
28.84 Mб
Скачать

14.2. Виды повреждений, критерии работоспособности и расчета

Потеря работоспособности подшипников качения вызывается следующими причинами.

Усталостное выкрашивание рабочих поверхностей деталей, вызываемое переменными напряжениями, наблюдается у подшипников после длительного времени их работы в нормальных условиях.

Износ колец и тел качения при работе подшипников в абразивной среде и недостаточной защите их от грязи (транспортные, сельскохозяйственные, горные, строительные и т. п. машины).

Раскалывание колец и тел качения связано с ударными и вибрационными перегрузками, неправильным монтажом, вызывающим перекосы колец, заклинивание тел качения и т. п. При нормальных условиях эксплуатации этот вид разрушения не наблюдается.

Остаточные деформации на беговых дорожках в виде лунок и вмятин наблюдаются у тяжело нагруженных тихоходных подшипников.

Современный расчет подшипников качения базируется только на двух критериях:

  1. Расчет на статическую грузоподъемность по остаточным деформациям.

  2. Расчет на ресурс (долговечность) по усталостному выкрашиванию.

Расчеты по другим критериям не разработаны, так как эти критерии связаны с рядом случайных факторов, трудно поддающихся учету.

При проектировании машин подшипники качения подбирают из числа стандартных по условным формулам. Методика подбора стандартных подшипников гостирована.

Различают подбор подшипников по динамической грузоподъемности для предупреждения усталостного разрушения (выкрашивания), и по статической грузоподъемности для предупреждения остаточных деформаций.

14.3. Подбор подшипников по динамической грузоподъемности с (по заданному ресурсу или долговечности)

Этот подбор выполняют при частоте вращения n≥ 10 мин-1. При n от 1 до 10 мин-1 в расчет принимают n = 10 мин-1. Условие подбора:

С (потребная) ≤ С (паспортная). (14.1)

Паспортная динамическая грузоподъемность С – это такая постоянная нагрузка, которую может выдержать подшипник в течение 1 млн оборотов без появления признаков усталостного повреждения не менее чем у 90% из числа подшипников, подвергающихся испытаниям. Значения С приведены в каталогах для подшипников качения. При этом под нагрузкой понимают радиальную для радиальных и радиально-упорных подшипников (с невращающимся наружным кольцом), осевую для упорных и упорно-радиальных (при вращении одного из колец).

Динамическая грузоподъемность и ресурс связаны эмпирической зависимостью

или (14.2)

где L – ресурс, млн. оборотов; Р – эквивалентная динамическая нагрузка (см. ниже); р = 3 – для шариковых и р = ≈3,33 – для роликовых подшипников; a1 – коэффициент надежности. В каталогах указаны значения С (паспортная) с коэффициентом надежности S = 0,9. В тех случаях, когда необходимо увеличить надежность, значения al принимают:

а2 – обобщенный коэффициент совместного влияния качества металла и условий эксплуатации. При обычных условиях применения: для шарикоподшипников (кроме сферических) а0,7...0,8; для роликоподшипников конических а2 = 0,6...0,7.

Формула (14.2) получена в результате испытаний на усталость подшипников качения. На основании испытаний строят кривую усталости с заданной вероятностью неразрушения. Эта кривая подобна кривой на рис. 11.17, но отличается тем, что практически не имеет горизонтального участка, а за координаты приняты: по оси абсцисс – L (млн. оборотов) вместо числа циклов NH; по оси ординат – нагрузка Р вместо напряжений . Кривая аппроксимируется зависимостью PPL = const. Константу определяют, приняв L = 1, и обозначают Сp. Тогда РРL = Сp и далее записывают в виде формулы (14.2). Значение С зависит не только от прочности материала, но также от конструктивных и технологических характеристик подшипника.

Если частота вращения п постоянна, номинальную долговечность (ресурс) удобнее определять в часах:

. (14.3)

Для редукторов общего назначения Lh10000 ч.

Эквивалентная динамическая нагрузка Р для радиальных и радиально-упорных подшипников есть такая условная постоянная радиальная нагрузка Рr, которая при приложении ее к подшипнику с вращающимся внутренним кольцом и неподвижным наружным обеспечивает такую же долговечность, какую имеет подшипник при действительных условиях нагружения и вращения. Для упорных и упорно-радиальных подшипников соответственно будет Ра постоянная центральная осевая нагрузка при вращении одного из колец:

(14.4)

где Fr радиальная нагрузка; Faосевая нагрузка;

X коэффициент радиальной нагрузки;

Y – коэффициент осевой нагрузки (X и Y указываются в справочнике для подшипников качения);

Vкоэффициент вращения, зависящий от того, какое кольцо подшипника вращается (при вращении внутреннего кольца V= 1, наружного V = 1,2);

Кб коэффициент безопасности, учитывающий характер нагрузки: спокойная Кб = 1, умеренные толчки Кб =1,3...1,5, с сильными ударами (толчками) Кб = 2,5...3;

КТ – температурный коэффициент (для стали ШХ15 при t до 100°С КТ = 1, при t = 125...250°С КТ = 1,05...1,4 соответственно).

В табл. 14.1 значения X и Y различны в зависимости от отношения . Объясняется это тем, что до некоторых пределов, равных коэффициенту этого отношения е, дополнительная осевая нагрузка не ухудшает условия работы подшипника. Она уменьшает радиальный зазор в подшипнике и выравнивает распределение нагрузки (в том числе радиальной) по телам качения.

Таблица 14.1

Тип подшипника

е

Х

Y

X

Y

Радиальный

Шариковый

однорядный

0

0,014

0,028

0,056

0,084

0,11

0,17

0,28

0,42

0,56

1

0

0,56

2,30

1,99

1,71

1,55

1,45

1,31

1,15

1,04

1,00

0,19

0,22

0,26

0,28

0,30

0,34

0,38

0,42

0,44

Радиально-упорный шариковый однорядный

1

2

0,014

0,029

0,057

0,086

0,11

0,17

0,29

0,43

0,57

1

0

0,45

1,81

1,62

1,46

1,34

1,22

1,13

1,14

1,01

1,00

0,30

0,34

0,37

0,41

0,45

0,48

0,52

0,54

0,54