3 Расчет подшипников и выбор их по госту

Подшипники качения выходят из строя по следующим причинам:

1. Усталостное выкрашивание рабочих поверхностей контактирующих деталей от переменных напряжений.

2. Образование вмятин на беговых дорожках колец от действия динамических нагрузок,

3.3 Износ колец и тел качения при работе подшипника в абразивной среде. Усталостное выкрашивание - основной вид выхода из строя подшипников качения после длительной работы их в нормальных условиях.

1) Поэтому подшипники качения с частотой n < 1 об/мин в соответствии с ГОСТ 3189-89 рассчитывают на долговечность по динамической грузоподъемности,

2) Не вращающиеся подшипники качения и медленно вращающиеся с частотой вращения кольца n < 1 об/мин рассчитывают только на статическую грузоподъемность.

Рассмотрим расчет подшипников качения на долговечность, который производят следующим образом:

1. Номинальной долговечности (расчетному сроку службы) L подшипников, представляющей собой срок службы подшипников, в течение которого не менее 90% подшипников из данной группы при одинаковых условиях должны проработать без проявления признака усталости. При расчете учитывают эквивалентную динамическую нагрузку Р для подшипника и его динамическую грузоподъемность С.

Динамической грузоподъемностью С радиального или радиально - упорного подшипника называется такая постоянная радиальная нагрузка, которую группа идентичных подшипников при неподвижном наружном кольце может выдержать в течение расчетного срока службы, исчисляемого в 1 миллион оборотов внутреннего кольца.

2.Эквивалентной динамической нагрузкой подшипников качения называется такая постоянная нагрузка, которая при действии на подшипник с вращающимся внутренним кольцом с неподвижным наружным обеспечивает ту же долговечность, которую данный подшипник имеет при действительных условиях нагружения вращения. Зависимость между долговечностью L, эквивалентной динамической нагрузки Р и динамической грузоподъемностью С имеет вид:

(345)

где L - долговечность, миллионов оборотов;

Р - эквивалентная нагрузка, И;

С - динамическая грузоподъемность, Н;

р = 3 - для шарикоподшипников;

р = 3,33 - для роликоподшипников.

Долговечность подшипников может быть определена в часах:

, откуда или , (346)

где - долговечность в часах;

- в миллионах оборотов;

- частота вращения, об/мин.

Числовые значения долговечности L в зависимости от величины С/Р и h и приводятся в таблице справочников.

Действующие на подшипники нагрузки необходимо определять более точно, так как от этого зависит срок их службы.

Эквивалентная нагрузка Р вычисляется по следующим уравнениям:

1) для радиальных шарикоподшипников и радиально-упорных шариковых и роликовых подшипников:

Р = (XVF₂ +YFa)krk_T, (347)

2) для радиальных роликовых подшипников:

P=VF_rk_σk_T, (348)

3) для упорных подшипников:

P=F_aK_σK_Т, (349)

где F_aF_r - радиальная и осевая нагрузки на подшипник, Н;

X, Y- коэффициент радиальной и осевой нагрузки, учитывающие их значения; V- коэффициент вращения, учитывающий какое кольцо вращается, внутреннее или наружное;

к _σ - коэффициент безопасности, учитывающий характер нагрузки;

к_Т - температурный коэффициент, учитывающий рабочую температуру

нагрева подшипника, если она превышает 100°С.

Осевая нагрузка F _а на радиально - упорный подшипник определяется с учетом осевой составляющей s радиальной нагрузки F_г:

где е - коэффициент осевого нагружения, зависящий от угла контакта подшипника.

Для конического роликоподшипника s=0,83 eF _r;

для радиальных и радиально-упорных подшипников 5=0,83 eF _г.

Значения коэффициентов X, Г даны в ГОСТе 18855-83 или даются в справочниках по подшипникам. Коэффициент вращения для внутреннего кольца V=1

Коэффициент вращения для наружного кольца F=l,2.

Коэффициент безопасности: при спокойной нагрузке к_σ =1.

При нагрузке с умеренными толчками к_σ =1,3... 1,8.

При нагрузке с сильными толчками к_σ — 2...3,

Температурный коэффициент зависит от рабочей температуры подшипника, при t=125^о,k_т=1; при t=125...250^оС, к_T =05... 1,4.

Приняв тип подшипника, по вычисленной эквивалентной нагрузке Р и требуемому ресурсу определяют требуемую динамическую грузоподъемность (проектный расчет):

(350)

где С_тр- требуемая динамическая грузоподъемность подшипника Н;

С_табл- табличное значение динамической нагрузки выбранного подшипника или для 1-й группы подшипников, Н. Динамическая нагрузка определяется по формуле:

(351)

или

(352)

Расчет подшипников качения на долговечность и подбор его по ГОСТу рекомендуется проводить в следующем порядке:

1. Сначала исходя из условий эксплуатации и конструкции подшипного узла, а так же значений, действующих на подшипник радиальной и осевой нагрузок, режима нагружения, диаметра (подшипник) и частоты вращения вала, намечают тип подшипника

2. По соответствующим формулам вычисляют эквивалентную динамическую нагрузку Р и динамическую грузоподъемность С подшипника (Табл. 13).

3. Затем по диаметру d вала под подшипник и динамической грузоподъемности по ГОСТу выбирают соответствующий подшипник.

Минимальная долговечность подшипников качения редукторов общего назначения согласно ГОСТ 16162-78 должна быть для зубчатых 10000 ч, для червячных 5000 ч.

При выборе подшипников качения преимущество отдают:

1. Шариковым подшипникам, как наиболее дешевым;

2. Подшипникам нормальных классов точности как более простым в исполнении;

3. Подшипникам, имеющим расчетную долговечность в пределах норм (в зависимости от режима работы и оборудования задается в _,тыс. ч.).

Таблица 19 Рекомендации по выбору подшипников по отношению