Подшипники

       Для малых нагрузок и больших  скоростей вращения принимают  шариковые однорядные подшипники  легких серий. Подшипники более  тяжелых серий обладают большей  грузоподъемностью, но допускаемая  угловая скорость их меньше. При  одновременном действии радиальной  и осевой нагрузок выясняют, достаточно  ли одного или необходимо, чтобы  каждая из нагрузок воспринималась  отдельными подшипниками.

       При ударных или переменных  нагрузках с большой кратковременной  пиковой нагрузкой предпочтительны  двухрядные роликовые подшипники. Следует иметь в виду, что шариковые  подшипники менее требовательны  к смазке, чем роликовые.

       Расчет радиальных и радиально-упорных  подшипников основан на базовой  динамической грузоподъемности  подшипника, представляющей постоянную  радиальную нагрузку, которую подшипник  может воспринять при базовой  долговечности, составляющей 106 оборотов.

       На основании теоретических и  экспериментальных исследований  установлено, что расчетная динамическая  грузоподъемность подшипника 

       

     где для радиальных и радиально-упорных  подшипников:RE =(XVRr+YRа)KбКТ (3.2.4), для упорных подшипников: RE=RаКбКТ  (3.2.5),

     

     

     Последовательность  расчета (подбора) подшипников качения  на долговечность

       Исходные данные:

      1. Расчетная схема вала с указа¬нием значения и направления нагрузок

      2. Угловая скорость вала.

      3. Диаметр цапф вала.

      4. Условия работы подшипникового  узла.  

     Алгоритм  расчета подшипников качения

      1. Определяют радиальные опорные  реакции в вертикальной и горизонталь-ной плоскостях, а затем суммарные реакции, для каждой опоры:

       

     При определении опорных реакций  радиально-упорных под¬шипников пролетом между опорами считают расстояние с учeтом угла контакта. Тип подшипника выбирают исходя из условий работы, действующих нагрузок и намечаемой конструкции подшипникового узла. 2. По каталогу, ориентируясь на легкую серию, по диаметру цапфы подбирают подшипник и выписывают характеризующие его данные:

       а) для шарикового радиального  и радиально-упорного с уг¬лом контакта а<18° значения базовых динамической, и статической, радиальных грузоподъемностей;

       б) для шарикового радиально-упорного  значения С, и по (или каталогу) значение коэффициента.

      3. Для шариковых радиально-упорных  и роликовых кониче¬ских подшипников определяют для обеих опор осевые составляющие от радиальных сил, а затем по формулам вычисляют расчетные осевые силы

       Задаются расчетными коэффициентами  в зависимости от условий работы.

      4. Для шариковых радиальных и  шариковых радиально-упорных подшипников  определяют отношение и принимают  значение коэффициента. Сравнивают  отношение с коэффициентом и  принимают значения коэффициентов.

      5. Вычисляют эквивалентную динамическую  нагрузку.

      6. Определяют расчетную динамическую  грузоподъемность подшипника и  оценивают пригодность намеченного  подшипника по условию 

       Сr расч<Сr

     

     

       Если расчетное значение больше  значения базовой динамической  грузоподъемности для принятого  подшипника, то переходят к более  тяжелой серии или принимают  другой тип подшипника (например, вместо шарикового — роликовый) и расчет повторяют. В отдельных случаях увеличивают диаметр цапфы вала с целью перехода на следующий типоразмер подшипника. В этом случае в конструкцию вала вносят изменения. В отдельных случаях пригодность намеченного подшипника качения оценивают сопоставлением базовой и требуемой долговечности.

       В этом случае в п. 6 определяют  базовую долговечность подшипника. 

       

       Требуемая долговечность подшипников  Lh определяется сроком службы машины между капитальными ремонтами. В общем машиностроении принимают Lh = 3000…50000 и более.

     Достоинства подшипников качения:

      1. Сравнительно малая стоимость  вследствие массового производства  подшипников.

      2. Малые потери на трение и  незначительный нагрев (потери на  трение при пуске и установившемся  режиме работы практически одинаковы).

      3. Высокая степень взаимозаменяемости, что облегчает монтаж и ремонт  машин.

      4. Малый расход смазочного материала.

      5. Не требуют особого внимания  и ухода. 

      6. Малые осевые размеры.

       Недостатки подшипников качения:

      1. Высокая чувствительность к ударным и вибрационным нагрузкам вследствие большой жесткости конструкции подшипника.

      2. Малонадежны в высокоскоростных  приводах из-за чрезмерного нагрева  и опасности разрушения сепаратора  от действия центробежных сил.

       3. Сравнительно большие радиальные размеры.

      4. Шум при больших скоростях.

     Буксы с подшипниками качения более  надежны, не требуют повседневного  наблюдения, обладают меньшим сопротивлением движению.

     Для обеспечения нормальной и долговечной  работы подшипников качения к  качеству их изготовления и термической  обработке тел качения и колец  предъявляют высокие требования.

     По  сравнению с подшипниками качения  подшипники скольжения требуют повышенного  расхода смазочного материала, который  должен поступать непрерывно, так  как иначе происходит быстрый  нагрев и заклинивание подшипникового узла.

     Подшипники  качения по сравнению с подшипниками скольжения требуют, как правило, меньшего расхода энергии, удобнее в эксплуатации, не требуют постоянного ухода (смазывание их производится периодически), имеют  незначительный рабочий радиальный зазор, значительно меньший расход цветных материалов; более высокая  точность и меньшая стоимость  вследствие стандартизации и централизованного  массового производства.

     

     Вследствие  незначительной ширины колец подшипников  качения достигается компактность узла, что важно при стесненных габаритных размерах в осевом направлении. По этим и многим другим причинам подшипники качения имеют самое широкое применение в современном машиностроении, и в большинстве случаев они вытеснили подшипники скольжения.