10. Подбор стандартных пк

по динамической грузоподъёмности.

Методика выбора состоит из пяти этапов:

1. Вычисляется требуемая долговечность подшипника исходя из частоты вращения и заданного заказчиком срока службы машины.

2. По найденным ранее реакциям опор выбирается тип подшипника (радиальный, радиально-упорный, упорно-радиальный или упорный), из справочника находятся коэффициенты радиальной и осевой нагрузок Х, У.

3. Рассчитывается эквивалентная динамическая нагрузка.

4. Определяется требуемая грузоподъёмность.

5. По каталогу, исходя из требуемой грузоподъёмности, выбирается конкретный типоразмер ("номер") подшипника, причём должны выполняться два условия:

• грузоподъёмность по каталогу не менее требуемой;

• внутренний диаметр подшипника не менее диаметра вала.

При выборе ПК учитывают:

• величину и направление нагрузки;

• характер нагрузки (постоянная, переменная, ударная);

• частоту вращения колец;

• требуемый срок службы;

• требования, определяемые особенностями конструкции (самоустановка при перекосах, посадка, способ монтажа и регулировки);

• необходимость осевого перемещения при тепловых деформациях;

• температуру окружающей подшипник среды и т. д.

Подбор ПК базируется на основной зависимости C_тр =F_R ۰L_тр^1|p≤ С_r

С_тр - требуемая динамическая грузоподъёмность подшипника;

С_r - базовая динамическая грузоподъёмность подшипника (по каталогу);

L_тр=60L_h n/10 ⁶ - требуемая долговечность ПК в млн. оборотов;

L_h - требуемая долговечность, в часах.

n - частота вращения вращающегося кольца или относительная частота вращения колец в об/мин.

Примечание: при 1≤n≤10 об/мин, в формулу следует подставлять n=10 об/мин.

Фактическая расчётная долговечность данного типоразмера ПК

L_h=(С_r/F_R) ^р۰10 ⁶/60n, час.

В таблице приведены формулы для определения F_R и F_A.

Тип подшипника	FR (FA)
ШПК рад. и рад.-упорный РПК рад.-упорный.	FR = (XVFr+YFa)КБ КТ KH
Роликовый радиальный	FR = V FrКБ КТ KH
Шариковый и роликрвыи упорный.	FA = FaКБ КТ KH
Шариковый и роликовый упорно- радиальный	FA = (XFr+YFa)КБ КТ KH

В таблице обозначено:

F_r - радиальная нагрузка на подшипник (радиальная реакция опоры);

F_a - расчетная осевая нагрузка на подшипник;

V - коэффициент вращения (V=1 при вращении внутреннего кольца относительно вектора нагрузки; V=1,2 при вращении наружного кольца относительно вектора нагрузки в радиальных и радиально-упорных ПК; V=1 в любом случае для шариковых и роликовых радиальных сферических, магнетных (разъёмных радиально-упорных шариковых) и упорных и упорно-радиальных ПК);

X и Y - соответственно коэффициенты радиальной и осевой нагрузки, зависящие от типа ПК и отношения F_a/VF_r,

К_Б - коэффициент безопасности, зависящий от величины динамических нагрузок, действующих на опору (для редукторов К_Б=1,3...1,5);

К_Т - температурный коэффициент (при рабочей температуре ПК

t раб,°С	≤ 100	150	200	250
KT	1,0	1,10	1,25	1,4

t100⁰C К_Т=1,0, при t >100⁰C К_Т > 1,0). Суть введения температурного коэффициента К_Т состоит в том, что при высоких температурах

(t>100⁰С) заметно снижается вязкость смазочного материала и прочностные показатели материалов деталей ПК.

K_H=(₃)^1/3 - коэффициент режима.

При возрастании нагрузки за время работы ПК от F_min до F_max по линейному закону при n=const: K_H=( m+2)/3, где m = F_min/F_max

Физический смысл коэффициента V заключается в следующем. При вращении наружного кольца относительно вектора нагрузки с некоторой частотой число циклов повторных напряжений, испытываемых в единицу времени любой точкой дорожки качения внутреннего кольца, больше чем при вращении внутреннего кольца с той же частотой. Числю же циклов повторных напряжений в единицу времени в любой точке наружного кольца меньше чем при вращении внутреннего кольца с той же частотой. Поэтому в радиальных и радиально-упорных подшипниках, внутренние кольца которых испытывают  _Hmax при вращении относительно вектора нагрузки наружного кольца V=1,2 . В подшипниках, где более нагруженным является контакт тела качения с наружным кольцом (сферические ПК), V=1 при любом вращающемся кольце. В упорных и упорно-радиальных ПК условия нагружения колец практически не зависят от того, какое из колец вращается, поэтому V=1 в обоих случаях.

Выбор коэффициентов X и Y обусловлен предельным отношением F_a/VF_r , которое называется параметром осевого нагружения e, характеризующий степень влияния осевой нагрузки на грузоподьёмность ПК.

Параметр e для однорядных радиальных ШПК и радиально-упорных ШПК и РПК определяет ту минимальную осевую силу, которая начинает сказываться на долговечности ПК.

При F_a > VF_re динамическая эквивалентная нагрузка F_R = XVF_r+YF_a,

а при F_a<VF_re X=1, Y=0 и F_R=VF_r, т.е. осевая сила не учитывается в расчёте.

Более того, осевая сила при этом играет положительную роль: обеспечивает участие большего числа тел качения в передаче радиальной силы.

У двухрядных ПК всех типов, а также у сдвоенных радиально-упорных, установленных узкими или широкими торцами наружных колец друг к другу, даже незначительные осевые силы влияют на долговечность ПК, и в случае F_a>VF_re

в этих подшипниках работает только один ряд тел качения. Динамическая эквивалентная нагрузка для этих подшипников всегда определяется по формуле F_R = XVF_r+YF_a , но X и Y при F_a>VF_re и при F_a<VF_re различны, причём в первом случае коэффициент Y больше, чем во втором.

Взаимосвязь коэффициентов X, Y и e описывается выражениями:

у всех однорядных радиальных и радиально-упорных ПК X+eY=1,

у двухрядных радиальных сферических ШПК X+eY=1,63 ,

а у всех двухрядных радиальных и радиально-упорных РПК X+eY=1,67 .

Таблица. Значения коэффициентов X и Y

Тип подшипника	α°	Fa/C0	Fa/(VFr)≤e		Fa/(VFr)>e		e
			X	Y	X	Y
Радиальный шариковый однорядный	0	0,014 0,028 0,056 0,084 0,11 0,17 0,28 0,42 0,56	1	0	0.56	2.30 1.99 1.71 1.55 1.45 1.31 1.15 1.04 1.00	0.19 0.22 0.26 0.28 1.30 0.34 0.38 0.42 0.44
Радиально-упорный шариковый однорядный	12 26 36	0.29 0.43 0.57	1 1 1	0 0 0	0.45 0.41 0.37	1.14 1.01 1.00	0.52 0.54 0.54
Подшипники роликовые конические однорядные	-	*	1	0	0.4	0.4 ctg α	1.5ctgα
						(можно по каталогу)

При нагружении осевой силой радиальных и радиально-упорных ШПК с номинальным углом контакта α<18^о меняется рабочий угол контакта шариков с кольцами. С увеличением F_a этот угол увеличивается, что приводит к росту коэффициента e и уменьшению коэффициента Y. Более чувствительны к воздействию осевой силы ПК с малыми номинальными углами контакта.

При номинальных углах контакта α18^о рабочий угол практически не зависит от осевой силы и остается равным номинальному - коэффициент e не зависит от F_a.