Расчет подшипников (радиального, радиально-упорного, упорного)
- определение рабочих параметров шарикоподшипника
(стандарт до 1975 г.)

          В данном расчёте определяется коэффициент работоспособности (С) подшипника, используемый в старых ГОСТах, который в новых редакциях ГОСТов (1975г.) заменён на динамическую грузоподъёмность (C, кгс) с введением дополнительных коэффициентов и корректировкой имеющихся коэффициентов. В новых ГОСТах  обозначения подшипников не изменились. 

          На следующей страничке приведена информация по расчету подшипников согласно новому стандарту: "Определение параметров шарикоподшипника по стандарту 1975 г. (1994 г.)".
          Обозначение подшипников (маркировка подшипников), а также классификация подшипников качения (c изображением подшипников) приведены на страничке - "Подшипники. Назначение и виды. Маркировка подшипников.", также классификация и изображение подшипников приведены на страничке - "Работа с подшипниковыми узлами в Mechanical Desktop.".

Порядок расчёта подшипника

1. Расчёт подшипника начинаем с нахождения на графиках заданных или первоначально выбранных параметров. Это могут быть любые из параметров:

- величина осевой нагрузки;

- величина радиальной нагрузки;

- количество оборотов;

- время наработки подшипника.

Из таблиц, приведенных ниже выбираем необходимые коэффициенты, учитывающие:

- характер нагрузки;

- температурный режим;

- относительное влияние осевой и радиальной нагрузки.

2. С помощью горизонтальных или вертикальных линий определим недостающие параметры на согласующихся графиках (оси которых имеют одинаковые параметры и размерность).

3. Определяем коэффициент работоспособности, по которому выбираем типоразмер подшипника (стандарт до 1975г.)

Расчётные формулы

  Выбор подшипника требуемого типоразмера производится по его коэффициенту работоспособности С. Этот коэффициент является основной характеристикой подшипника и зависит от внутренней конструкции подшипника, материала, из которого изготовлен подшипник, и ряда других параметров. Долговечность шарикоподшипника зависит от величины и направления нагрузки, числа оборотов, коэффициента работоспособности подшипника и других факторов, влияние которых на долговечность подшипника учитывается при расчёте условной нагрузки.

Связь между расчётной долговечностью подшипника h, условной нагрузкой Q, числом оборотов в минуту n и коэффициентом работоспособности С определяется следующим эмпирическим равенством:

C=Q*(n*h)^0.3.

Это равенство справедливо при n>10 об/мин, но не превышающем предельного числа оборотов, допускаемого для данного подшипника.

Условная нагрузка Q учитывает как характер и направление действующих нагрузок, так и особенности кинематики и температуру узла. Для радиальных шарикоподшипников условная нагрузка определяется по формуле:

Q=(R*Kk+m*A)*Kb*Kt;

- для радиально-упорных – по формуле:

Q=(R*Kk+m*(A-S))*Kb*Kt,

а для упорных подшипников

Q=A*Kb*Kt,

где R – радиальная осевая нагрузка в кгс;

А - осевая нагрузка в кгс;

S – осевая сила (реакция), возникающая в радиально-упорном шарикоподшипнике от действия радиальной нагрузки;

m – коэффициент, учитывающий неодинаковое влияние радиальных и осевых нагрузок на срок службы подшипника;

Kb – коэффициент, учитывающий влияние характера нагрузки на срок службы подшипника;

Kt – коэффициент, учитывающий влияние на срок службы подшипника температурного режима работы подшипника;

Kk – коэффициент, учитывающий зависимость срока службы подшипника от того, какое кольцо подшипника вращается относительно вектора нагрузки.

Пример расчёта подшипника

        Пример 1. Подшипник используется в ступице колеса сельскохозяйственной машины. По полю машина перемещается со скоростью V = 40 км/ч. Максимальная скорость перемещения машины по дороге производится со скоростью 80 км/ч. На   подшипник приходится вес 2000 кгс. Машина используется 120 дней в году. В день  находится в   работе 9 часов. Подшипник должен быть рассчитан на 10 лет работы.

        Время суммарной наработки подшипника - h = 10·120·9 = 10 800 (ч). Учитывая, что максимальная наработка подшипников, используемых в сельскохозяйственных машинах ориентировочно равна 5000 ч, принимаем h = 5000 ч (~5 лет). Принимаем диаметр колеса  - D = 0.8 м. Значит, длина окружности L = 2·3.14·0.4 = 2.512 (м). Преобразуем значение скорости перемещения: по дороге - V = 80 км/ч = 1333.33 м/мин, по полю - V = 40 км/ч = 666.66 м/мин. Итак, количество оборотов в минуту, совершаемое колесом: по дороге - n = 1333.33/2.512 = 530.8 об/мин, по полю -  n = 666.66/2.512 = 265.4 об/мин. Считаем, что при движении колеса по полю осевая нагрузка имеет переменный характер и достигает максимального значения  200 кг.

        Воспользуемся системой номограмм №6. Итак, на номограмме №1 находим  произведение - n · h = 265.4·5000 = 1327000 ч·об/мин.

        Для случая радиального подшипника. По таблицам (п. Справочная информация) выбираем значения коэффициентов: Kk = 1.1;  m = 1.5; Kb = 1.2; Kt = 1.02. Тогда, mA= 300 кгс, KkR = 1540 кгс. Следовательно, KkR+mA = 1840 кгс. По вспомогательному графику №3а находим произведение KbKt = 1.22. С помощью  номограммы №3 определяем комплекс С/(n·h)³ = 2300. Используя номограмму 2 находим коэффициент работоспособности С = 110000.

Находим по справочнику подходящий подшипник с коэффициентом работоспособности не менее С = 110000 и значением количества оборотов в минуту не менее 700 (с запасом 25%). Например, радиальный однорядный шарикоподшипник с двумя защитными шайбами 80218 - легкая серия (ГОСТ 7242-54): С = 112 000.

Справочная информация (в соответствии со стандартами до 1975г.)

Коэффициент  m приведения осевой нагрузки

 Значения температурного фактора Kt

Коэффициент нагрузки Kb (коэффициент безопасности подшипника)

Источники:

И.Я.Левин "Справочник конструктора точных приборов",Государственное научно-техническое издательство, М.,1962

Д.Н.Решетилов "Детали машин",М.:Машиностроение, 1974

В.Б.Бальмонт, В.А.Матвеев "Опоры качения приборов", Москва, "Машиностроение", 1984

 web-сайт  "ГРАФОАНАЛИТИЧЕСКИЕ СИСТЕМЫ"                  Контактная информация.    E-mail:  nomogramka@gmail.com

Copyright © 2005-2022 г. Все права защищены.