3.12.2 Подшипниковые материалы

Основными материалами для колец и тел качения подшипников являются шарикоподшипниковые высокоуглеродистые хромистые стали ШХ15 и ШХ 15СГ. Число указывает на среднее содержание хрома в десятых долях процента. Среднее содержание углерода 1 - 1,1%. Применяются также, цементуемые легированные стали 18ХГТ и 20Х2Н4А. Твердость колец и роликов (кроме витых и игольчатых) обычно равна НRС 60-65, шариков 62-66.

Сепараторы изготавливают из мягкой углеродистой стали штамповкой для высокоскоростных подшипников. Массивные сепараторы - из антифрикционных бронз, дюралюминия, металлокерамики, текстолита и т.д.

3.12.3 Распределение нагрузки между телами качения

В радиальных подшипниках распределение нагрузки происходит неравномерно. Воспринимают нагрузку только тела качения, расположенные по дуге не более 180^о. По условию равновесия внутреннего кольца, нагруженного силой (рисунок 3.48).

F_r = F_o + 2F₁ cos  + 2F₂ cos 2 + ... + 2 F_n cos n

Рисунок 3.48

При равной величине нагрузки F_o напряжения в точке «a» внутреннего кольца больше, чем напряжения в точке «b», т.к. в точке «a» шарики соприкасаются с выпуклой, а в точке «b» с вогнутой поверхностью. Уравнивание условий работы колец достигается при вращении внутреннего кольца, т.к. уменьшается число циклов изменения напряжений в точке «a», потому что на половине оборота точка «a» разгружается, а в большей части другой половины нагружена не полностью.

Смазка подшипников качения необходима для уменьшения трения между телами качения, кольцами и сепаратором, для теплоотвода, предотвращения коррозии, уменьшения шума и для повышения герметизации подшипников. В качестве смазки применяют пластичные смазки и жидкие минеральные масла.

Пластичные смазки получили применение в связи с облегчением обслуживания, уменьшением расхода смазки, труднодоступностью, работой подшипников в загрязненной среде, качательным движением, для умеренных температур. Пространство подшипникового узла заполняют на 1/2 - 2/3 пластичной смазкой, соответственно частотам вращения 150 < n  1500 об/мин. Через 3 - 5 месяцев добавляют свежей смазки, а через год заменяют полностью с предварительной промывкой узла.

Жидкие смазки применяют для обеспечения минимальных потерь на трение, при высоких температурах.

Способы смазки подшипников: окунанием в масляную ванну, но не выше тела качения; смазка разбрызгиванием колесами, специальными дисками; под действием центробежных сил; капельная смазка.

3.12.4 Основные критерии работоспособности и расчета

Для подшипников качения можно отметить следующие основные причины потери работоспособности:

1) усталостное выкрошивание при длительной работе;

2) разрушение сепараторов центробежными силами и телами качения;

3) раскалывание колец и тел качения ударными и вибрационными нагрузками, перекосом колец и т.д.;

4) остаточные деформации на беговых дорожках в виде лунок, вмятин наблюдаются у тяжело нагруженных тихоходных подшипников;

5) абразивный износ от пыли при плохом уплотнении.

Современные расчеты подшипников качения проводят по двум критериям:

- расчет на долговечность (срок службы) по усталостному выкрошиванию;

- расчет на статическую грузоподъемность по остаточным деформациям.

Расчет на долговечность при n  10 об/мин,   1 рад/с. Расчет на статическую грузоподъемность при n < 10 об/мин,  < 1 рад/с.