Тема 6. Расчет подшипников качения [1, 2, 3, 4]

Подшипники качения – это опоры валов или осей, содержащие в своей конструкции тела качения (шарики или ролики). В большинстве конструкций подшипник качения состоит из наружного и внутреннего колец, тел качения и сепаратора.

Подбор и расчет подшипников качения по динамической грузоподъемности проводят в следующем порядке:

1. предварительно назначают тип подшипника и схему его установки;

2. для выбранного подшипника выписывают данные: для шариковых радиальных – значения динамической С,Н, и статической С₀, Н, грузоподъемностей; для радиально-упорных – значение динамической грузоподъемности С, Н, значение коэффициентов радиальной Х и осевой Y нагрузок, значение коэффициента осевого нагружения – е; для упорных – значение динамической грузоподъемности С, Н, значение коэффициентов осевой Y нагрузок, значение коэффициента осевого нагружения – е;

3. определяют осевые составляющие S и осевые силы F_а;

4. сравнивают значение F_а/(F_r V) с коэффициентом е и окончательно принимают значения коэффициентов Х и Y: при F_а/(F_r V) ≤ е принимают Х = 1 и Y = 0; при F_а/(F_r V) ≥ е принимают ранее выбранные значения Х и Y (из табл. 6.1); V = 1 – коэффициент вращения внутреннего кольца подшипника;

5. вычисляют эквивалентную динамическую нагрузку Р,Н;

6. оценивают пригодность выбранного подшипника по расчетной долговечности L_h, час.

Таблица 6.1

Тип подшипника		≤ е		≥ е		е
		Х	Y	Х	Y
Радиальный шарикоподшипник однорядный	0,014 0,056 0,11 0,28 0,56	1	0	0,56	2,30 1,71 1,45 1,15 1,00	0,19 0,26 1,30 0,38 0,44
Радиально-упорный шарикоподшипник однорядный	0,014 0,057 0,11 0,29 0,57	1	0	0,45	1,81 1,46 1,22 1,14 1,00	0,30 0,37 0,45 0,52 0,54
Упорный шарикоподшипник однорядный		0	1	0	1

Задание 1. Выбрать радиальный шарикоподшипник средней серии вала редуктора по исходным данным табл. 6.2: d_вн , мм – внутренний диаметр подшипника качения; F_r, Н – радиальная нагрузка, действующая на подшипник; n, об/мин – частота вращения вала; L_h , час – номинальная долговечность подшипника, С, кН – динамическая грузоподъемность. Определить эквивалентную нагрузку Р,Н, действующую на подшипник:

,

где F_r – радиальная нагрузка, Н;

V – кинематический коэффициент, отражающий снижение долговечности подшипника при вращении его внешнего кольца, при вращении внутреннего кольца равен 1;

k_σ = 1,3…1,5 – коэффициент динамичности нагрузки, зависящий от характера действующей на подшипник нагрузки, для подшипников редукторов всех конструкций;

k_τ = 1,05 – коэффициент, отражающий влияние повышения температуры подшипника на его долговечность, при рабочей температуре до 125°С.

Таблица 6.2

Вариант	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
dвн, мм	40	45	50	55	60	65	30	35	35	20
Fr, Н	2750	2800	2820	2750	2680	2820	2750	2750	2680	2700
n, об/мин	800	900	850	800	850	900	800	850	900	800
Lh , час	104	104	104	104	104	104	104	104	104	104
С, кН	31,9	37,8	48,5	56,0	64,1	72,7	22,0	26,2	26,2	12,5

Задание 2. Вычислить расчетную долговечность подшипника с учетом его динамической грузоподъемности С, Н (из табл. 6.2):

Подшипник подобран правильно, если расчетная долговечность равна или превышает номинальную.

Задание 3. Выбрать радиально-упорный шарикоподшипник средней серии, по исходным данным табл. 6.3: d_вн , мм – внутренний диаметр подшипника качения; F_r, Н – радиальная нагрузка, действующая на подшипник; F_а, Н – осевая нагрузка на валу; n, об/мин – частота вращения вала; L_h , час – номинальная долговечность подшипника, С, кН – динамическая грузоподъемность; Х – коэффициент радиальной нагрузки; Y – коэффициент осевой нагрузки. Определить эквивалентную нагрузку Р,Н, действующую на подшипник:

где k_σ = 1,3; k_τ = 1,05.

Таблица 6.3

Вариант	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
dвн, мм	40	45	50	55	60	65	30	35	35	20
Fа, Н	550	600	700	750	650	720	700	650	600	500
Fr, Н	2250	2560	2800	2700	2550	2600	2450	2400	2500	2400
n, об/мин	800	900	850	800	850	900	800	850	900	800
Lh , час	104	104	104	104	104	104	104	104	104	104
С, кН	39,2	48,1	56,3	68,9	78,8	89,0	25,6	33,4	33,4	14,0

Задание 4. Вычислить расчетную долговечность подшипника с учетом его динамической грузоподъемности С, Н (из табл. 6.3):

Подшипник подобран правильно, если расчетная долговечность равна или превышает номинальную.

Задание 5. Выбрать упорный шарикоподшипник средней серии, по исходным данным табл. 6.4: d_вн , мм – внутренний диаметр подшипника качения; F_r, Н – радиальная нагрузка, действующая на подшипник; F_а, Н – осевая нагрузка на валу; n, об/мин – частота вращения вала; L_h , час – номинальная долговечность подшипника, С, кН – динамическая грузоподъемность; Х – коэффициент радиальной нагрузки; Y – коэффициент осевой нагрузки. Определить эквивалентную нагрузку Р,Н, действующую на подшипник:

,

где k_σ = 1,3; k_τ = 1,05.

Таблица 6.4

Вариант	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
dвн, мм	40	45	50	55	60	65	30	35	35	25
Fа, Н	500	650	750	700	600	700	620	600	550	500
Fr, Н	2250	2560	2800	2700	2550	2600	2450	2400	2500	2400
n, об/мин	800	900	850	800	850	900	800	850	900	800
Lh , час	104	104	104	104	104	104	104	104	104	104
С, кН	51,3	59,2	71,8	82,0	92,1	104,0	32,9	40,8	40,8	25,7

Задание 6. Вычислить расчетную долговечность подшипника с учетом его динамической грузоподъемности С, Н (из табл. 6.4):

Подшипник подобран правильно, если расчетная долговечность равна или превышает номинальную.