Розрахункове еквівалентне навантаження на підшипники кочення

Розрахунковим еквівалентним навантаженням R для радіальних та радіально–упорних підшипників називається така постійна радіальна сила, яка при її дії на підшипник (зовнішнє кільце нерухоме, а внутрішнє обертається) забезпечує довговічність, що даний підшипник буде мати при дійсних умовах навантаження і обертання. Для упорних та упорно–радіальних підшипників – це постійна центральна осьова сила при обертанні кільця, закріпленого на валу, і нерухомому кільці у корпусі.

Розрахункове еквівалентне навантаження на радіальні кулькові та радіально–упорні кулькові і роликові підшипники визначається за залежністю

R = (XVR_r + YR_a)K_бK_т

Розрахункове еквівалентне навантаження знаходять за більш простими формулами: для радіальних кулькових та роликових підшипників, не навантажених осьовою силою (R_a = О і X = 1),

R = VR_rK_бK_т; (11)

для упорних кулькових та роликових підшипників (R_r = 0; V = 1)

R = R_aK_бK_т (12)

для упорно–радіальних кулькових та роликових підшипників

R = (XR_r + YR_a)K_бK_т (13)

У формулах (10)...(13) взяті такі позначення:

R_r, R_a – радіальне та осьове зовнішні навантаження на підшипник відповідно;

X і Υ – коефіцієнти радіального та осьового навантаження відповідно;

V–коефіцієнт обертання (V = 1 – якщо внутрішнє кільце обертається і V = 1,2 – якщо не обертається);

K_б – коефіцієнт безпеки (K_б = 1 – при спокійному навантаженні; K_б= 1,2 – при легких поштовхах і короткочасних перевантаженнях до 125 %; K_б = 1,5 – при помірних поштовхах і перевантаженнях до 150 %; K_б = 2 – при значних поштовхах та вібраціях і перевантаженнях до 200 %; К_б = 3 – при ударному навантаженні та перевантаженнях до 300 %);

K_т–температурний коефіцієнт (якщо робоча температура опори t ≤ 100°С, то K_т= 1; якщо t = 125 °С, то K_т= 1,05; якщо t = 150 °С, то K_т= 1,1).

Значення коефіцієнтів X і Υ вибирають на основі порівняння відношення R_a/VR_r і параметра осьового навантаження е (табл. 32.2). Це пов'язано з тим, що через наявність радіального зазора в підшипнику при відсутності осьового навантаження має місце підвищена нерівномірність навантаження тіл кочення. Зі збільшенням осьового навантаження при постійному радіальному відбувається зменшення зазора і навантаження на тіла кочення розподіляється більш рівномірно. Для деякого значення R_a/(VR_r) = е це компенсує у однорядних підшипниках збільшення загального навантаження на підшипник із ростом осьової сили R_a. Тому значення X і Υ різні при R_a/(VR_r) ≤ е і R_a/(VR_r) > е. В однорядних підшипниках при R_a/(VR_r) ≤ е розрахунок ведеться на дію одного радіального навантаження, тобто беруть X =1 і Υ = 0.

Параметр осьового навантаження е для кулькових (радіальних і радіально–упорних типу 36000) підшипників вибирають залежно від відношення R_a/C₀ (табл.). Для інших типів підшипників параметр е безпосередньо беруть у каталозі.

Осьові навантаження R_a на радіальні кулькові підшипники беруть рівними зовнішнім осьовим силам F_a, що діють на вал.

Осьові навантаження R_a на радіальне–упорні підшипники визначають за зовнішньою осьовою силою F_a, що діє на вал, і осьовими складовими F_s1 та F_s2, що виникають у двох опорах вала при радіальному навантаженні їх.

Осьову складову силу F_s, що виникає при радіальному навантаженні радіально–упорного підшипника, знаходять із залежностей: F_s = eR_r – для кулькових підшипників; F_s = 0,83 eR_r – для роликових конічних підшипників.

Оскільки для підшипників типу 36000 параметр е залежить від відношення R_a/C₀, для визначення R_a параметр е можна обчислити за такою формулою:

Ige = (lg (R_r/C₀) – 1,144)/4,729. (14)

Розрахункові осьові навантаження R_a₁ і R_a₂ на радіально–упорні підшипники двох опор вала визначають залежно від схеми розміщення радіально–упорних підшипників (рис 32.7, а, б) та напряму зовнішньої осьової сили F_a. Для двох радіально–упорних підшипників опор вала повинні зберігатись умови: R_a₁ ≥ F_s₁; R_a₂ ≥ F_s₂. З урахуванням цих умов та умови рівноваги вала F_a – R_a₁ + R_a₂ = 0 знаходять розрахункові осьові навантаження R_a₁ та R_a₂.

Підшипники кочення, що працюють при змінних режимах навантаження, можна підбирати за розрахунковим еквівалентним навантаженням R_E, яке дорівнює силі, що спричинює такий же ефект втоми підшипника, як і весь комплекс діючих за розрахунковий строк служби навантажень.

Еквівалентне навантаження визначають за формулою

R_E = , (15)

де R_i – еквівалентне навантаження на підшипник протягом строку L_i, L – загальний строк служби підшипника. Залежність (15) перепишемо у вигляді

R_E= ; R_E = K_ER, (16)

де R – розрахункове еквівалентне навантаження, що визначається за формулами (10)...(13) згідно з максимальними тривало діючими силами R_r та R_a;

K_е – коефіцієнт інтенсивності режиму навантаження підшипників (див 4.3),

К_Е = . (17)

Для типових режимів навантаження машин (рис. 2.3) та постійного швидкісного режиму роботи підшипників коефіцієнт інтенсивності K_E бере такі значення (табл. 4.1): K_E = 1 – для режиму П; K_E= 0,80 – для режиму В; K_E = 0,63 – для режиму СР; K_E = 0,57 – для режиму СН і K_E = 0.40 – для режиму Л.

Наведені значення коефіцієнтів інтенсивності K_E можуть бути використані за умови, що відбувається пропорційна зміна радіального R_r та осьового R_a навантажень на підшипники із зміною режиму навантаження машини. Таке явище має місце, у підшипниках кочення валів зубчастих передач.