3. Особенности работы и причины выхода из строя

Радиальная нагрузка R_r действующая на под­шипник, нагружает тела качения неравномерно ( рис.11). Одна половина подшипника вообще не на­гружена, а в другой нагрузка R_r распределяется между те­лами качения в зависимости от угла γ, радиального за­зора в подшипнике и точ­ности геометрической формы его деталей.

При работе подшипника в каждой точке контакта тел качения с внутренним и на­ружным кольцами возникают контактные напряжения, ко­торые измеряются по отнулевому циклу. Нетрудно заметить, что при равной нагрузке R_г0 напряжения в точке a внутреннего кольца больше, чем в точке b наружного кольца, так как в точке а шарик соприкасается с выпуклой поверхностью (меньше площадка контакта, а в точке b с вогнутой (больше площадка контакта).

Для того чтобы уравнять напряжения колец, необходимо, чтобы опасная точка а вращалась вместе с кольцом. Тогда при движении по верхней половине траектории она разгружается совершенно, а при движении по другой половине на нее действуют напряжения с переменной амплитудой. Таким образом, для повышения долговечности под­шипников целесообразно иметь вращающееся вну­треннее кольцо и неподвижное наружное кольцо. Чтобы улучшить условия работы точки b, ре­комендуется обеспечить такую посадку наружного кольца, которая допускает небольшое проворачи­вание его в корпусе.

Радиальная нагрузка R_г, приложенная к радиально-упорным подшипникам, из-за наклона контактных линий вызывает появление осевых составляющих сил R_a, направленных от вершины конуса (рис.12). Значение этих сил зависит от типа подшипника (шариковый, роликовый), углов наклона контактных линий, значений радиальных нагрузок, а также от того как отрегулированы подшипники. Если подшипники собраны с большим зазором, то R_a=R_rtgα. В этом случае всю нагрузку восп­ринимает только один ша­рик (или два) или ролик. Условия работы подшипни­ков при больших зазорах крайне неблагоприятны. Обычно подшипни­ки

Рис.11 рис.12

регулируют так, чтобы осевая игра при установив­шемся температурном ре­жиме была близка к нулю (нормальный радиальный зазор). В этом случае при действии на подшипник радиальной силы под нагруз­кой находится примерно половина тел качения и значение осевой составляющей силы R_a, определяют по другим формулам: для конических роликопод­шипников

R_a = 0,83еR_г;

для шарикоподшипников радиально-упорных

R_a = еR_r,

где е — коэффициент, определяющий то минимальное значение осевой силы, при котором она начинает сказываться на долговечности подшипника. Нагрузки R_r и R_а приложены в точке пересечения оси вала с нормалью к середине линии контакта наружного кольца и тела качения. Эта точка может быть определена графически или по расстоянию а от торца наружного кольца подшипника: для роликоподшипников конических

а = 0.5Т+(d+D)е/6,

где Т—монтажная высота роликоподшипников конических; для шарикоподшипников радиально- упорных

а = 0,5[B+0,5(d+D)tgα].

Значения Т, В, d , e и α приводятся в каталогах.

Причинами выхода из строя подшипников качения являются.

1. Пластические (остаточные) деформации. Пласти­ческие деформации в виде вмятин (лунок) на дорож­ках качения колец, нарушающие работоспособность подшипника, наблюдаются в невращающихся и тихо­ходных подшипниках (n≤1 об/мин) при действии на них больших статических или ударных нагрузок. Поэтому основным критерием работоспособности невращающихся и тихоходных подшипников является расчет на базовую статическую грузоподъемность по остаточным деформациям.

2. Усталостное выкрашивание. Усталостное выкраши­вание рабочих поверхностей тел качения и дорожек качения колец подшипников в виде раковин или отслаивания (шелушения) происходит вследствие действия на них циклического контактного напряже­ния. Наблюдается у подшипников после длительной их работы в нормальных условиях при n ≥ 10 об/мин и сопровождается повышенным стуком и вибрация­ми. Поэтому основным критерием работоспособности подшипников, работающих в нормальных условиях при n≥10 об/мин, является расчет на базовую долго­вечность по усталостному выкрашиванию.

3. Абразивное изнашивание наблюдается при недоста­точной защите подшипников от пыли, грязи (абразив­ных частиц). Это основной вид разрушения подшип­ников автомобильных, тракторных, строительных, горных и многих подобных машин.

4. Раскатывание колец и тел качения. Этот вид разрушения связан с ударами и вибрационными перегрузками, неправильным монтажом, вызывающим перекосы колец, заклинивание тел качения.

При нормальной эксплуатации этот вид разрушения не наблюдается. Разрушение сепараторов. Характерно для быстроходных подшипников.

Происходит от действия центробежных сил и воздействия на сепаратор тел качения.