24. Розрахунок підшипників котіння на довговічність і підбор їх за стандартом

Основні критерії працездатності і розрахунку. Можна відзначити наступні основні причини втрати працездатності підшипників котіння. Усталене викришування спостерігається у підшипників після тривалого часу їхньої роботи в нормальних умовах. Знос спостерігається при недостатньому захисті від абразивних часток (пилу і бруду). Знос є основним видом руйнування підшипників автомобільних, тракторних, гірничих, будівельних і багатьох подібних машин. Руйнування сепараторів дає значний відсоток виходу з ладу підшипників котіння й особливо швидкохідних. Розколювання кілець і тіл котіння зв'язано з ударними і вібраційними перевантаженнями, неправильним монтажем, що викликає перекоси кілець, заклинювання і т.п. При нормальній експлуатації цей вид руйнування не спостерігається. Залишкові деформації на бігових доріжках у виді лунок і вм'ятин спостерігаються у важко навантажених тихохідних підшипників.

Сучасний розрахунок підшипників котіння базують тільки на двох критеріях: 1) розрахунок на статичну вантажопідйомність по залишкових деформаціях; 2) розрахунок на ресурс (довговічність) по усталеному викришуванню. Розрахунки за іншими критеріями не розроблені тому, що ці критерії зв'язані з цілим рядом випадкових факторів, які важко піддаються обліку.

Стандартом обмежене число типів і розмірів підшипників. Це дозволило розрахувати й експериментально установити вантажопідйомність (працездатність) кожного типорозміру підшипників.

При проектуванні машин підшипники котіння не конструюють і не розраховують, а підбирають з числа стандартних за умовними формулами. Методика підбирання стандартних підшипників також стандартизована – ДЕСТ 18854-73 і ДЕСТ 18855-73.

Розрізняють підбирання підшипників: за динамічною вантажопідйомностю для попередження усталеного руйнування (викришування), за статичною вантажопідйомністю для попередження залишкових деформацій.

Вибір підшипників за динамічною вантажопідйомністю С (за заданим ресурсом чи довговічностю). Виконують при п 10 хв^-1 і Р 0,5 С (див. нижче). Умова підбирання:

С (потрібна) С (паспортна). (24.1)

Паспортна динамічна вантажопідйомність С – це таке постійне навантаження, яке підшипник може витримати протягом одного мільйона обертів без появи ознак утоми не менш чим у 90% і з визначеного числа підшипників, що піддаються іспитам. Значення С приведені в каталогах, приклади див. таблицю 24.1 (для кулькових радіальних однорядних підшипників середньої серії 300, ДЕСТ 8338-75). При цьому під навантаженням розуміють: радіальну для радіальних і радіально-упорних підшипників (з не обертовим зовнішнім кільцем), вісьову для упорних і упорно-радіальних (при обертанні одного з кілець).

Таблиця 24.1. Параметри підшипників серії 300

Розміри, мм (див. рис. 16.13)				Динамічна вантажопідйом-ність С, Н	Статична вантажопідйом-ність С0, Н	Гранична частота обертання, хв^-1 Смазка
						Змащення
d	D	В	r
						пластична	рідинна
12	37	12	1.5	7630	4730	16000	20000
60	130	31	3,5	64100	49400	4000	5000
100	215	47	4	136000	133000	2500	3150

У такий спосіб розрахунок (підбирання) підшипників по С є розрахунком з урахуванням імовірності неруйнування, рівної 0,9. Виправлення розрахунку при інших значеннях імовірності див. нижче.

Динамічна вантажопідйомність і ресурс зв'язані емпіричною залежністю

L=(C/P)^ρ чи C=P , (24.2)

де L – ресурс, млн. оборотів; Р – еквівалентне навантаження (див. нижче); р=3 для кулькових і р = 10/3  3,33 для роликових підшипників.

На практиці для розрахунків С інших подібних типорозмірів підшипників використовують напівемпіричні залежності. Наприклад, для кулькових радіальних і радіально-упорних підшипників:

C=f_с(i cosα)^0,7 ,

де С – коефіцієнт, що залежить від типу підшипника; i – число рядів кульок; z – число кульок у ряді; , – діаметр кульки; а – кут контакту.

Ресурс у годинах

L_h=10⁶L/(60n), (24.3)

де п – частота обертання, хв^-1.

Еквівалентне динамічне навантаження Р для радіальних і радіально-упорних підшипників є таке умовне постійне радіальне навантаження Р_r, що при додатку її до підшипника з обертовим внутрішнім кільцем і з нерухомим зовнішнім забезпечує таку ж довговічність, яку підшипник має при дійсних умовах навантаження й обертання. Для упорних і упорно-радіальних підшипників відповідно буде Р_a – постійне центральне, осьове навантаження при обертанні одного з кілець:

(24.4)

де F_r, F_a – радіальне й вісьове навантаження; X, Y – коефіцієнти радіального й вісьового навантажень (вказуються в каталозі); V – коефіцієнт обертання, що залежить від того, яке кільце підшипника обертається (при обертанні внутрішнього кільця V=1, зовнішнього V=1,2); К_б коефіцієнт безпеки, що враховує характер навантаження; К_T – температурний коефіцієнт (для сталі ШХ15 при t = 100° С К_T = 1, при t = 125 ... 250° С К_T = 1,05...1,4 відповідно).