Подшипники качения.

Наиболее часто на практике используются подшипники качения. Опора, работающая, преодолевая силу трения качения, называется подшипником качения. Достоинствами подшипников качения являются малая по сравнению с силой трения скольжения сила трения качения, возможность использования стандартных покупных изделий (т.е. возможность взаимозаменяемости) и малые осевые габариты; недостатки – большие радиальные габариты, некоторая сложность при монтаже и возможность внезапного разрушения.

Рис. XI. 6

Подшипник качения имеет внутреннюю 1и наружную2обоймы, комплект тел качения3(Рис. ХI. 6). Во избежание соприкосновения тел качения они отделяются друг от друга сепаратором4. Некоторые подшипники снабжаются защитными шайбами.

По форме тел качения подшипники подразделяются на шариковые(Рис. ХI. 7) ироликовые(Рис. ХI. 8). Последние, в свою очередь, делят по форме роликов на подшипники с короткими (Рис. ХI. 8, а) и длинными (Рис. ХI. 8, д) цилиндрическими роликами, с коническими (Рис. ХI. 8, г), бочкообразными (Рис. ХI. 8, б) и игольчатыми (Рис. ХI. 8, в) роликами.

а) б) в) г) д) е)

Рис. XI. 7

По числу рядов тел качения (расположенных по ширине подшипника) подшипники делят на однорядные (Рис. ХI. 7, а, в – е и ХI. 8, а, в – д), двухрядные (Рис. ХI. 7, б и ХI. 8, б) и четырехрядные.

а) б) в) г) д)

Рис. XI. 8

Принцип действия подшипника качения основан на обкатывании тела качения 3на внутренней обойме1вокруг собственной оси и перекатывании его по наружной обойме2(Рис. ХI. 9).

Рис. XI. 9

Кинематика работы подшипника несколько усложнена тем, что тело качения совершает плоско-параллельное движение, поэтому подшипник не может быть рассчитан строго теоретически. Надежность и долговечность работы подшипника качения позволяют обеспечить экспериментальные данные и рекомендации. Экспериментально определяется кривая выносливостиподшипника качения (Рис. ХI. 10), которая аналогично кривой усталостной прочности показывает функциональную зависимостьприведенной радиальной нагрузкиR_Епри динамическом нагружении подшипника отдолговечностиLподшипника:

,

где m– показатель выносливости, равный 3 для шариковых подшипников и 10/3 – для роликовых (ролик выдерживает большую нагрузку).

Рис. XI. 10

В паспорт (каталог) подшипника выносится динамическая нагрузка(илигрузоподъемность) С, которую данный подшипник выдержит при долговечностиL=1 млн. оборотов. Следовательно:

,

тогда любая динамическая нагрузка Срассчитывается по формуле:

,

где L– долговечность подшипника в млн. оборотов.

В задачах обычно долговечность L_hзадается в часах, следовательно:

,

где:

.

Приведенная нагрузка R_Eподшипника рассчитывается по формуле:

,

где Х,Y– коэффициенты радиальнойR_rи осевойR_анагрузок соответственно;

V– коэффициент вида работы, равный 1 при вращении внутренней обоймы и 1,2 – при вращении наружной обоймы;

К_б– эксплутационный коэффициент нагруженности, определяемый сроком службы;

К_tтемпературный коэффициент, изменяющийся с увеличением температурыtºподшипникого узла.

Радиальная R_rи осеваяR_анагрузки определяются с учетом добавки осевого усилияSот самого подшипника (Рис.XI. 11), зависящим от угла γ конусности данного подшипника.

Рис. XI. 11

По вычисленной приведенной нагрузкеR_Еопределяют требуемую динамическую грузоподъемностьС_тр:

и исходя из условия:

подбирается подшипник качения.