Выбор подшипников качения. Расчет стандартных подшипников качения на грузоподъемность

 

Каждый тип подшипника имеет характерные особенности, зависящие от конструкции, что делает его более или менее пригодным для определенных условий применения. Например, радиальные шарикоподшипники способны воспринимать умеренные радиальные нагрузки так же, как и осевые. Они имеют малое трение, могут изготавливаться с высокой точностью в малошумных исполнениях. Поэтому они хорошо подходят для небольших и средних электродвигателей.

 

Сферические и тороидальные роликоподшипники могут воспринимать очень большие нагрузки и являются самоустанавливающимися. Эти качества сделали их применение очень популярным в тяжелом машиностроении, где часто встречаются большие нагрузки, деформации и перекосы валов.

 

Но во многих случаях при выборе типа подшипника отдельные факторы имеют большее значение и перевешивают другие, так что трудно дать общие рекомендации.

 

Информация, приведенная ниже, содержит наиболее важные моменты, на которые следует обращать особое внимание при выборе стандартного типа подшипника, обеспечивая, таким образом, правильный выбор в зависимости от:– имеющегося пространства,

– нагрузки,

– перекоса,

– точности,

– частоты вращения,

– шумности,

– жесткости,

– смещения оси,

– сборки и разборки,

– встроенных уплотнений.

 

 

Полный обзор подшипников стандартных типов, их конструктивных характеристик и пригодности для конкретного применения можно найти в таблице(матрице).

 

Более подробная информация о подшипниках определенного типа, включая их характеристики и варианты конструктивного исполнения, может быть найдена в соответствующем разделе. Те типы подшипников, которые не включены в таблицу, как правило, имеют ограниченное специфическое применение.

 

Таблица позволяет произвести только поверхностный, относительный выбор типа подшипника. Ограниченный набор символов не позволяет произвести точное разделение, в тоже время, некоторые черты не зависят напрямую от конструкции подшипника. Например, жесткость подшипникового узла, в который установлен радиально-упорный шарикоподшипник или конический роликоподшипник, также зависит от величины предварительного натяга и частоты вращения, которые, в свою очередь, зависят от точности подшипника и его деталей, в том числе и от конструкции сепаратора. Несмотря на все ограничения, таблица позволяет сделать определенный выбор типа подшипника. Также необходимо учитывать, что полная стоимость подшипникового узла и оборудования также может повлиять на выбор.

 

Другие важные критерии, которые необходимо учитывать при создании подшипникового узла, включая грузоподъемность, ресурс, трение, допустимую частоту вращения, внутренний зазор или предварительный натяг, смазочные материлы и уплотнения, подробно описаны в отдельных разделах данного каталога.

 

При выборе типа и размеров подшипников учитывают: значение величины и характер изменения нагрузки;

 

частоту вращения колец;

 

требуемый расчетный ресурс и надежность;

 

условия работы (рабочая температура, возможные перекосы колец, способ смазывания и т.д.);

 

особые требования к опоре (жесткость, точность вращения, уровень шума, стойкость против коррозии).

Статическую нагрузку, превышение которой вызывает появление недопустимых остаточных деформаций в деталях подшипника, называют базовой статической грузоподъемностью. Опыт показывает, что при статическом нагружении подшипника, т.е. при отсутствии взаимного поворота колец, общая остаточная деформация в контактах менее 0,0001 диаметра тела качения не влияет на работоспособность подшипника. Поэтому при определении статической грузоподъемности за расчетные принимают максимальные контактные напряжения, которые вызывают общую остаточную деформацию кольца и тела качения в наиболее нагруженной зоне контакта, приблизительно равную 0,0001 диаметра шарика Dw или расчетного диаметра ролика Dwe

 

Базовую статическую грузоподъемность вычисляют по формулам Герца. Например, для радиальных и радиально-упорных шарикоподшипников формулы для вычисления базовой статической радиальной грузоподъемности после преобразований имеют вид

 

Cor=foiZD2wcosa

 

а для радиальных и радиально-упорных роликоподшипников -

 

Cor=foiZLweDwecosa

 

Здесь fQ - коэффициент, зависящий от принятого уровня контактных напряжений и геометрии подшипника, МПа; i - число ря дов тел качения, Z - число тел качения в одном ряду, a - угол контакта, Lwe - длина контактной линии ролика.

 

Аналогично для упорно-радиальных и упорных подшипников находят базовую статическую осевую грузоподъемность Coa

 

Базовые радиальная статическая грузоподъемность Соr н осевая статическая грузоподъемность Соа вычислены для всех стандартных подшипников и указаны в каталогах при следующих значениях расчетных контактных напряжений: 4000 МПа - для роликоподшипников, 4200 МПа - для шарикоподшипников (кроме сферических двухрядных) и 4600 МПа - для сферических двухрядных.

 

При действии на радиальные и радиально-упорные подшипники одновременно радиальной Fr и осевой Fa нагрузок расчеты

 

ведут по эквивалентной радиальной статической нагрузке Роr, которая вызывает такие же контактные напряжения, как и действительная нагрузка:

 

Рor = max{Х0Fr + Y0Fa, Fr},

 

а для упорно-радиальных и упорных подшипников - по эквивалентной осевой статической нагрузке

 

Рoa = Xo Fr +YoFa

 

где Х0 - коэффициент статической радиальной нагрузки, Y0 - коэффициент статической осевой нагрузки