Подбор и расчёт подшипников по динамической грузоподъ­емности

Подшипники качения часто подвергаются совместному действию радиальной и осевой нагрузок; нагрузка может быть постоянной, переменной или сопровождаться ударами; вращаться может внутреннее или наружное кольцо; температура может быть нормальной, повышенной или пониженной. Все эти факторы влияют на работоспособность подшипников и должны учитываться при выборе приведенной нагрузки.

Следует за­метить, что валы рассчитывают раньше опор и, следовательно, диаметр цапфы под подшипником, как правило, известен. Тип подшипника можно определить расчётом или его принимают из конструктивных требований. Остаётся подобрать серию подшипника (лёгкую, среднюю или тяжёлую).

Начинать подбор подшипника следует с лёгкой по диаметру и нормаль­ной по ширине серии. При этом важно иметь в виду, что внутренний диаметр подшипника остаётся неизменным для любой из указанных серий. Наружный диаметр, ширина подшипника и значения статической и динамиче­ской грузоподъёмности увеличиваются при переходе от лёгкой серии к средней и тяжёлой серии и от узкой - к нормальной и широкой серии.

Эквивалентная динамическая нагрузка вычисляется в соответствии с выражением:

Р = (Х ∙ V ∙ F_r +Y ∙ F_a )К_б ∙ К_m.

где F_r и F_a - радиальная и осевая нагрузка на подшипник соответственно, например, реакции в опоре от действия внешних сил, определяемые при расчё­те вала. V - коэффициент вращения кольца, равный 1, если вращается внут­реннее кольцо; при вращении наружного кольца V = 1,2.

Коэффициенты X и Y (динамической радиальной и осевой нагрузки соответственно) зависят от конструкции подшипника и параметра осевого нагружения е. Параметр осевого нагружения е равен предельному значению отношению F_a /F_r, при ко­тором осевая нагрузка ещё не уменьшает ресурс подшипника. При отсутствии осевой нагрузки на подшипник (F_A = 0) коэффициент X = 1 и формула для рас­чёта эквивалентной нагрузки Р упрощается.

При наличии радиальной и осевой нагрузки коэффициенты X и Y определяют следующим образом. Задавшись серией подшипника (сначала - лёгкой), выписывают для выбранного типораз­мера подшипника значение С_0г и вычисляют отношение F_a / C_0r. Затем по таб­лице 1 находят параметр осевого нагружения е и в зависимости от величины соотношения F_a / F_r > e или F_a / F_r < е принимают значения X и Y.

К_б – коэффициент безопасности, учитывающий характер нагрузки и по­следствия выхода подшипника из строя (таблица 2);

К_т – коэффициент, учитывающий влияние температуры (К_т = 1…1,4); при температуре подшипникового узла до 100 °С принимают К_т = 1 (таблица 3).

Таблица 1

Коэффициенты радиальной X и осевой Υ нагрузок

Тип подшип-ника	Угол контакта α, °	Относи-тельная нагрузка	Однорядные подшипники				Двухрядные подшипники				e
			X	Y	X	Y	X	Y	X	Y
Шариковые радиальные	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	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 0,30 0,34 0,38 0,42 0,44

Продолжение таблицы 1

Тип подшип-ника	Угол контакта α, °	Относи-тельная нагрузка	Однорядные подшипники				Двухрядные подшипники					e
			X	Y	X	Y	X	Y	X	Y
Шариковые радиально- упорные	12	0,014 0,029 0,057 0,086 0,11 0,17 0,29 0,43 0,57	1	0	0,46	1,81 1,62 1,46 1,34 1,22 1,13 1,04 1,01 1,00	1	2,08 1,84 1,69 1,52 1,39 1,30 1,20 1,16 1,16	0,74	2,94 2,63 2,37 2,18 1,98 1,84 1,69 1,64 1,62		0,30 0,34 0,37 0,41 0,45 0,48 0,52 0,54 0,54
	18...20 24...26 30 35; 36 40	—	1	0	0,43 0,41 0,39 0,37 0,35	1,00 0,87 0,76 0,66 0,57	1	1,09 0,92 0,78 0,66 0,55	0,70 0,67 0,63 0,60 0,57		1,63 1,44 1,24 1,07 0,93	0,57 0,68 0,80 0,95 1,14

Продолжение таблицы 1

Коэффициенты радиальной X и осевой Υ нагрузок

Тип подшип-ника	Угол контакта α, °	Относи-тельная нагрузка	Однорядные подшипники					Двухрядные подшипники					e
			X		Y	X	Y	X	Y	X	Y
Роликовые конические	—	—	1		0	0,4	0,4ctgα	1	0,45ctgα	0,67		0,67ctgα	l,5tgα
Шариковые упорно-ра- диальные	45 60 75	—	—		—	0,66 0,92 1,66	1 1 1	1,18 1,90 3,89	0,59 0,54 0,52	0,66 0,92 1,66		1 1 1	1,25 2,17 4,67
Роликовые упорно- радиальные	—	—	—	—		tgα	1	l,5tgα	0,67	tgα		1	l,5tgα

Примечание: Для упорно-радиальных подшипников V=1.

Таблица 2