3. «Особенности рабочего процесса подшипников качения»

Если к радиальному подшипнику приложена внешняя нагрузка F_r, то со стороны тел качения на внутреннее кольцо будут действовать силы реакции.

По условию равновесия:

F_r = F₀ + 2F₁cos γ + 2F₂cos 2γ + …

+ 2F_ncos nγ

γ [гамма] = 360º/z – угол радиального зазора,

z – число шариков.

В уравнение входят только те члены, для которых угол nγ [гамма] меньше 90º, т.к. верхняя половина подшипника не нагружена, а в другой половине нагрузка распределяется между телами качения в зависимости от угла γ [гамма], геометрической точности в размерах его деталей.

Следует отметить, что сопротивление усталости подшипников зависит от того какое из колец вращается – внутреннее или наружное. Благоприятным является случай вращения внутреннего кольца (при этом внешнее кольцо неподвижно). Действительно, при равной нагрузки F₀ напряжение в точке а кольца больше, чем напряжения в точке b, т.к. в точке а шарик соприкасается с выпуклой, а в точке b – с вогнутой поверхностью. В этих условиях равное число циклов напряжений вызовет усталостное разрушение прежде всего в точке а. Для того чтобы уравнять условия работы колец, необходимо уменьшить число циклов напряжений в точке а по сравнению с точной b. Такое уменьшение и достигается при вращении внутреннего кольца, т.к. на половине оборота точка а разгружается совершенно, а в большей части другой половины нагружается не полностью.

4.«Виды разрушения и критерии работоспособности подшипников качения. Расчет на долговечность»

Виды разрушения и критерии работоспособности подшипников качения

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 статическая грузоподъемность, предупреждающая пластические деформации.

2. Усталостное разрушение. Усталостное разрушение рабочих по­верхностей тел качения и дорожек качения колец подшипников в виде раковин или отслаивания 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. Поэтому основным критерием работоспособности подшипников, работающих в нормальных условиях при n ≥ 10 об/мин, является динамическая грузоподъемность, предупреждающая усталостное разрушение.

3. Износ. Наблюдается при недостаточной защите подшипника от абразивных частиц (пыли и грязи). Это основной вид разрушения подшипников автомобильных, тракторных, строительных и многих подобных машин.

4. Раскалывание колец и тел качения. Происходит при ударных нагрузках и неправильном монтаже, вызывающем перекосы колец и роликов.

5. Разрушение сепараторов. Характерно для быстроходных подшипников. Оно происходит от действия центробежных сил и воздействия на сепаратор тел качения.

Расчет на долговечность

На основании теоретических и экспериментальных исследова­ний, получена кривая усталости подшипников качения (кривая не имеет горизонтального участка). Исходным для расчета подшипников на долговечность является уравнение этой кривой

L = (C/R_э)^m

где L – расчетная долговечность подшипников в миллионах оборо­тов – расчетный срок службы, в течение которого не менее 90% из данной группы подшипников при одинаковых условиях должны отработать без появления признаков усталости металла;

С – дина­мическая грузоподъемность радиальных и радиально-упорных подшипников – постоянная радиальная нагрузка (а для упорных и упорно-радиальных – центральная осевая нагрузка), которую груп­па идентичных подшипников с неподвижным наружным кольцом может выдержать (без появления усталостного разрушения поверх­ностей контактирующих тел) в течение расчетного срока службы, исчисляемого в 1 млн. оборотов внутреннего кольца. Значение С устанавливают на основании те6ретических экспериментальных исследований для каждого данного подшипника при L = l. Значения С в килоньютонах приводятся в каталогах; R_э – эквивалентная динамическая нагрузка радиальных и радиально-упорных под­шипников – постоянная радиальная на­грузка (а для упорных и упорно-ради­альных – центральная осевая нагруз­ка), которая при приложении ее к под­шипнику с вращающимся внутренним и неподвижным наружным кольцом обес­печивает такой же расчетный срок служ­бы, как и при действительных условиях нагружения и вращения, m – показатель степени, зависящий от формы контактирующихся тел; для шариковых подшипников m = 3; для роликовых m = 10/3 = 3,33. Расчетная долговечность подшипников (ч)

L_h = [10⁶/(60n)] (C/R_э)^m, (1)

где n – частота вращения подшипников, об/мин.