Роликовые и шариковые радиально-упорные подшипники качения наиболее часто применяются в устройстве узлов вращения на транспортных средствах, промышленном оборудовании, в редукторах, вентиляционной, насосной и компрессорной технике, в подъемно-транспортных механизмах. Широкое распространение оправдывает разнообразие модельных категорий, большое число типоразмеров, которые обусловлены преимуществом компактных габаритов и восприятием разнонаправленных нагрузок.
В России производство радиально-упорных подшипников регламентируется взаимодополняющими стандартами ГОСТ 831-75 и ГОСТ Р 52598 — 2006. Расчет радиально упорных подшипников выполняется согласно научным методическим указаниям конструкторскими отделами производственных компаний, или проектными бюро для решения задач надежности, производительности и энергоэффективности узлов, передающих вращение. Собственно расчеты определяют, на какой эксплуатационный период вообще можно рассчитывать, наиболее эффективно используя ту или иную модель подшипника в конкретных эксплуатационных условиях. Производители в каталогах указывают рассчитанные данные допустимой грузоподъемности, предельной скорости вращения для каждого типоразмера модельных рядов подшипников, а конструкторам остается выбрать подходящую модель, обеспечивающую восприятие соответствующих нагрузок.
Подшипник радиально упорный — расчет по динамической грузоподъемности
Согласно методике, расчет ресурса (долговечности) радиально-упорных подшипников основан на зависимости от динамической грузоподъемности, и измеряется в миллионах оборотов, или в отработанных часах. Расчет подтверждается испытаниями в работе не отдельных изделий, а группы (партии) одинаковых подшипников (одного производителя). Заданный уровень долговечности подтверждается, если признаки усталостного выкрашивания (поверхностной деформации) металла появились у менее 10% числа подшипников. Практические наблюдения показали, что средний ресурс большинства не поврежденных подшипников (≥90%) в 3-5 раз превосходит заданное пороговое значение расчетного ресурса.
В начале расчетов значения радиальной и осевой нагрузок объединяются в единую «радиальную приведенную» нагрузку, вычисляемую по формуле:
Проще говоря, P обозначает совокупность радиальной и осевой нагрузок, а, поскольку у роликовых и шариковых подшипников различные характеристики контактного трения и износа, вводится понятие «кривая выносливости». Для шариковых радиально-упорных подшипников значение кривой выносливости p=3, для роликовых p=3,33.
С помощью графика нагрузки/ресурса подшипника находится динамическая грузоподъемность C:
Искомая взаимосвязь ресурса подшипника с динамической грузоподъемностью устанавливается посредством уравнения кривой выносливости:
Данному основному расчету предшествуют предварительные изыскания, замеры и вычисления. Таким образом, расчет радиально-упорных подшипников на ресурс по нагрузкам обусловлен множеством факторов, все из которых должны быть учтены:
- габариты узла;
- переменный скоростной режим работы (нагрузки при пуске, разгоне, торможении);
- характеристики металлов (различные марки сталей для разных моделей радиально-упорных подшипников);
- способ и режим смазывания (заводская пластичная смазка / постоянная подача жидкого масла);
- значения коэффициентов нагрузок в зависимости от внутреннего угла контакта;
- перепад температур окружающей среды, нагрев;
- дополнительные требования (самоустанавливаемость).