4.1 Подшипники качения

Применение подшипников качения позволило заменить трение скольжения трением качения. Трение качения существенно меньше зависит от смазки. Условный коэффициент трения качения мал и близок к коэффициенту жидкостного трения в подшипниках скольжения. При этом упрощаются система смазки и обслуживание подшипника, уменьшается возможность разрушения при кратковременных перебоях в смазке (например, в периоды пусков, резких изменений нагрузок и скоростей). Конструкция подшипников качения позволяет изготовлять их в массовых количествах как стандартную продукцию, что значительно снижает стоимость производства. Отмеченные основные качества подшипников качения обеспечили им широкое распространение. К недостаткам подшипников качения следует отнести отсутствие разъемных конструкций, сравнительно большие радиальные габариты, ограниченную быстроходность, связанную с кинематикой и динамикой тел качения (центробежные силы, гироскопические моменты и пр.), низкую работоспособность при вибрационных и ударных нагрузках и при работе в агрессивных средах.

На рис.4.1 изображены основные типы подшипников качения. По форме тел качения они разделяются на шариковые и роликовые, по направлению воспринимаемой нагрузки — на радиальные, упорные, радиально-упорные и упорно-радиальные.

Радиальные шариковые подшипники —наиболее простые и дешевые. Они допускают небольшие перекосы вала и могут воспринимать осевые нагрузки, но меньшие радиальных. Эти подшипники широко распространены в машиностроении. Радиальные роликовые подшипники благодаря увеличенной контактной поверхности допускают значительно большие нагрузки, чем шариковые. Однако они не воспринимают осевые нагрузки и плохо работают при перекосах вала. В роликовых цилиндрических и конических подшипниках с комбинированными (бочкообразными) роликами концентрация нагрузки от неизбежного перекоса вала существенно снижается. Все подшипники качения изготовляют из высокопрочных подшипниковых сталей с термической обработкой, обеспечи¬вающей высокую твердость.

Большое влияние на работоспособность подшипника оказывает качество сепаратора. Сепараторы разделяют и направляют тела качения. В подшипниках без сепаратора тела качения набегают друг на друга. При этом кроме трения качения возникает трение скольжения, увеличиваются потери и износ подшипника. Установка сепаратора значительно уменьшает потери на трение, так как сепаратор является свободно плавающим и вращающимся элементом. Большинство сепараторов выполняют штампованными из стальной ленты.

Рис. 4.1 Подшипники качения: а, б, в, г, д, е — радиальные подшипники; ж, з — радиально-упорные подшипники; и, к — упорные подшипники; 1 — внутреннее кольцо; 2 — тело качения; 3 — наружное кольцо; 4— сепарато

4.2 Расчет подшипников качения на долговечность

Через буксовые узлы осуществляется взаимодействие колесной пары с рамой тележки непосредственно или через упругие элементы. При этом взаимодействии ограничивается перемещение колесной пары относительно рамы в продольном и поперечном направлениях.

Оценка работоспособности типовых подшипников качения производится по долговечности, которая выражается в млн.км пробега. Для грузовых вагонов Lп 1,5 млн.км