Вопрос 55. Подшипники качения. Классификация. Расчёт подшипников качения

Преимущества:

‑ меньше зависят от смазки

‑ упрощаются система смазки и обслуживания подшипника

‑ уменьшается возможность разрушения при кратковременных перебоях в смазке

‑ конструкция подшипников качения позволяет изготовлять их в массовых количествах как стандартную продукцию, что значительно снижает стоимость производства.

Недостатки:

‑ отсутствие разъемных конструкций

‑ сравнительно большие радиальные габариты

‑ ограниченная быстроходность

‑ низкую работоспособность при вибрационных и ударных нагрузках и при работе в агрессивных средах.

Основные типы подшипников качения:

По форме тел качения

‑ шариковые

‑ роликовые

По направлению воспринимаемой нагрузки

‑ радиальные

‑ упорные

‑ радиально-упорные

‑ упорно-радиальные.

Радиальные шариковые подшипники ‑ наиболее простые и дешевые, допускают небольшие перекосы вала (до 0,25°) и могут воспринимать осевые нагрузки, но меньшие радиальных.

Радиальные роликовые подшипники допускают значительно большие нагрузки, чем шариковые, не воспринимают осевые нагрузки и плохо работают при перекосах вала.

В роликовых цилиндрических и конических подшипниках с бочкообразными роликами концентрация нагрузки от неизбежного перекоса вала существенно снижается. Аналогичное сравнение можно провести и между радиально-упорными шариковыми и роликовыми подшипниками.

Самоустанавливающиеся шариковые и роликовые подшипники применяют в тех случаях, когда допускают значительный перекос вала (до 2…3°), имеют сферическую поверхность наружного кольца и ролики бочкообразной формы. Эти подшипники допускают небольшие осевые нагрузки.

Игольчатые подшипники позволяет уменьшить габариты (диаметр) при значительных нагрузках, воспринимают только осевые нагрузки и плохо работают при перекосе оси.

Практический расчет (подбор) подшипников качения

Выбор подшипников по динамической грузоподъемности С (по заданному ресурсу или долговечности) выполняют при частоте вращения мин^-1. При от 1 до 10 мин^-1 в расчет принимают 10 мин^-1.

Условие подбора:

Базовая динамическая грузоподъемность ‑ это такая постоянная стационарная сила, которую подшипник может теоретически воспринимать в течение 1 млн. оборотов без появления признаков гадости не менее чем у 90% из определенного числа подшипников, подвергающихся испытаниям.

Величина С для каждого подшипника приводится в ГОСТах

При этом под С понимают радиальную силу для радиальных и радиально-упорных подшипников (с невращающимся наружным кольцом), осевую силу F_а для упорных и упорно-радиальных (при вращении одного из колец).

Динамическая грузоподъемность рассчитывается по формуле:

где ‑ ресурс подшипника, млн. оборотов;

‑ эквивалентная динамическая нагрузка;

р = 3 для шариковых р = для роликовых подшипников;

‑ коэффициент долговечности, зависящий от надёжности (в ГОСТе указана при = 0,9);

‑ обобщенный коэффициент совместного влияния качества металла, особенностей технологии производства, конструкции и условий эксплуатации (зависит от типа подшипника и условий эксплуатации).

Если частота вращения п постоянна, ресурс определяют по формуле:

где ‑ требуемое количество часов работы механизма.

Эквивалентная динамическая нагрузка для радиальных и радиально-упорных подшипников есть такая условная постоянная стационарная радиальная сила которая при приложении ее к подшипнику с вращающимся внутренним кольцом и с неподвижным наружным обеспечивает такую же долговечность, какую подшипник имеет при действительных условиях нагружения и вращения.

Для упорных и упорно-радиальных подшипников соответственно будет ‑ постоянная центральная осевая сила при вращении одного из колец:

где , ‑ радиальная и осевая силы;

, ‑ коэффициенты радиальной и осевой сил (указываются в ГОСТе);

‑ коэффициент вращения, зависящий от того, какое кольцо подшипника вращается относительно внешней нагрузки (при вращении внутреннего кольца = 1, наружного = 1,2);

‑ коэффициент безопасности, учитывающий характер нагрузки: