Грузоподъемность подшипников

3468

 Внимание покупателей подшипников

Уважаемые покупатели, отправляйте ваши вопросы и заявки по приобретению  подшипников и комплектующих на почту или звоните сейчас:
     +7(499)403 39 91  
       [email protected]
   
  Доставка подшипников  по РФ  и зарубежью.
  Каталог подшипников на сайте Podshipnik.info
 
 

Современные механизмы требуют компактных и надежных соединений вращающихся деталей (валов) с неподвижными частями. Валы могут передавать значительные усилия или скорости вращения с помощью специальных технологических изделий — подшипников.

Для оценки надежности подшипников используют принятый во всем мире способ — расчет на номинальную долговечность, динамическую и статическую грузоподъемность. Статья содержит сведения о силах, действующих в сопрягаемых узлах, методах расчета и понятия надежности работы подшипника.

Силы, действующие на подшипник

Для того, чтобы правильно понимать суть темы, необходимо определиться с некоторыми терминами: так, радиальное направление — это вектор силы направленный перпендикулярно оси подшипника; осевое — это направление, которое направлено вдоль оси кольца или подшипника.

Силы, действующие на подшипник
Рис. 1. Силы, действующие на подшипник. 1- радиальная, 2- осевая, 3- смешанная нагрузка.

Сила, действующая вдоль оси, называется осевой, по направлению радиального вектора — радиальной. Если на узел действует обе силы, то такое действие называется смешанным. Направление сил, действующих на подшипник можно увидеть на рисунке 1.


Одним из основных показателей долговечности в работе является сопротивление усталостному выкрашиванию и пластической деформации. В первом случае дефект вызывает статическая нагрузка, во втором динамическая. Работоспособным подшипник остается если под действием нагрузки у него не происходит деформация тел качения, например, ролика или шарика, не более чем на одну десятитысячную долю миллиметра (0,0001 мм).

Методы расчета

Расчет на долговечность выполняются для подшипников, у которых скорость вращения более 1 об/мин (ω ≥ 0,105 рад/с). Статические (не вращающиеся) или вращающиеся медленнее чем 1 об/мин (ω < 0,105 рад/с) рассчитывается по способу статической грузоподъемности.

Все основные стадии расчёта регламентируются межгосударственным стандартом на подшипники качения по расчёту динамической грузоподъемности подшипника и его расчётного ресурса (долговечности ) ГОСТ 18855-2013. Этот стандарт устанавливает также методы вычисления базового расчетного ресурса, соответствующего 90% надежности.

Статическая грузоподъемность

Если подшипниковый узел нагружен статической нагрузкой — подшипник находится в неподвижном состоянии, вращается менее 1 об/мин или совершает медленные колебательные движения, то это действует статическая грузоподъемность подшипника.

Основное условие, прочности узла, которое должно обязательно выполняться, выражено формулой:

Ро < Со,

где: Ро — эквивалентная статическая нагрузка (радиальная нагрузка); Со — статическая грузоподъемность (выбирается в каталогах на подшипники).

При заданном коэффициенте запаса S0:

S0 = Со / Ро ,

где: S0 — статический коэффициент запаса.

Статическая грузоподъемность — это нагрузка при которой остаточная деформация тел качения или обойм составляет 0,0001мм. диаметра тел качения.

Эта величина определяется по следующей формуле:

Ро = X0∙Fr + Y0∙Fa. (кН); ( см. Рис.1)

где: Хо и Yo — коэффициенты радиальной и осевой статических нагрузок и
подбираются по каталогу. (см. Табл.1)

Таблица1.

Значения коэффициентов радиальной Хо и осевой Yo нагрузок

Тип подшипникаОднорядные подшипникиДвухрядные подшипники
X0Y0X0Y0
Шарикоподшипники радиальные0,60,50,60,5
Шарикоподшипники радиально-упорные с α:
180,50,4310,86
190,50,4310,86
200,50,4210,84
250,50,3810,76
260,50,3710,74
300,50,3310,66
350,50,2910,58
360,50,2810,56
400,50,2610,52
Шарикоподшипники самоустанавливающиеся и роликоподшипники самоустанавливающиеся
и конические
0,50,22 ctgα10,44 ctgα
Для пары одинаковых однорядных радиально-упорных подшипников, установленных узкими или широкими торцами колец друг к другу, следует применять те же значения коэффициентов X0  и Y0, что и для одного двухрядного. Для двух и более одинаковых однорядных радиально-упорных шарикоподшипников, установленных последовательно следует применять те же значения коэффициентов X0  и Y0, что и для одного такого же подшипника.

Строго радиальная нагрузка в реальных подшипниковых узлах встречается редко, зачастую нагрузка бывает переменной от P min до Р max. При этих условиях величина статической грузоподъемности (при условии постоянной частоты изменения амплитуды) определяется:

Ро = (P min + Р max) / 3; (кН.).;

где — P min, Р max — величина изменяющейся силы.

Динамическая грузоподъемность подшипника и долговечность (ресурс) подшипника

Динамическая грузоподъемность указана в паспортах на каждый подшипник или группу, эта величина устанавливается экспериментально и выражается в постоянной нагрузке, которую подшипник выдерживает течение одного миллиона (1 млн.) оборотов без появления деформации любого вида у 90% из числа испытуемых подшипников. Например, из партии 1000 изделий — 900 выдерживают нагрузку без возникших дефектов. Эта зависимость приводится в каталогах для каждого вида подшипников:

Долговечность подшипников L в зависимости и отношения C/P для шариковых подшипников
Долговечность подшипников L в зависимости и отношения C/P для шариковых подшипников
Долговечность подшипников L в зависимости и отношения C/P для роликовых подшипников
Долговечность подшипников L в зависимости и отношения C/P для роликовых подшипников

Динамическая грузоподъемность и долговечность связаны между собой зависимостью, которая получила название — эмпирическая зависимость, выражается формулой:

L = (С/Р),

где: L — ресурс в млн. оборотов; С — величина динамической нагрузки.

Силы, действующие на радиальные и радиально-упорные шариковые и роликовые подшипники, расчет эквивалентной нагрузки

Для компенсации осевых нагрузок, действующих на валах, применяются упорные подшипники. Осевая нагрузка — Fx воспринимается роликами, находящимися в обоймах, наклоненных под углом, таким образом передавая нагрузку N на детали корпуса.

Осевая нагрузка и силы действующее на упорный подшипник.
Рис. 2. Осевая нагрузка и силы действующее на упорный подшипник.

Для устойчивой и надежной работы узла с такими действующими на подшипник силами необходимо выполнение условия: Fr 1 ≥ Fx + S2 и Fr 2 ≥ S1+ Fx.

Эквивалентная нагрузка определяется по формуле:

Р0 = (X∙V∙Fr + Y∙Fa)∙Kb∙KT, с по

где: Fr и Fa- радиальная и осевая нагрузки на подшипник;

V- коэффициент вращения кольца (V =1 при вращении внутреннего кольца, V =1,2 — при вращении наружного кольца);

Kb — коэффициент, учитывающий величину нагрузки;

KT — температурный коэффициент.
С последующими выполнением Ро < Со.

Все значения коэффициентов получены экспериментально и приведены в справочных пособиях.

В таблице ниже приведена зависимость серий шариковых радиально — упорных подшипников от нагрузки.

Зависимость серий шариковых радиально -упорных подшипников от нагрузки.

Зависимость серий шариковых радиально -упорных подшипников от нагрузки.