выбор подшипников качения по параметрам



В наши дни подшипники качения, шариковые и роликовые, используются во многих областях деятельности. Но для того, чтобы эта опорная деталь эффективно выполняла свою задачу, а также обеспечивала долговечность узла вращения, важно подбирать подшипники в соответствии с требованиями, выдвигаемыми как самим механизмом, так и условиями его эксплуатации. Чаще всего тип и параметры опоры указаны в соответствии с DIN или ГОСТ в технической документации к оборудованию или транспортному средству. Тогда пользователю нужно лишь заказать продукт в соответствии с заявленной маркировкой у производителя. Но бывает и так, что подбор подшипников качения нужно делать самостоятельно, определяя соответствующий требованиям узла тип и делая своими силами расчет.

Определение способа посадки подшипника

выбор посадок подшипников качения


Учитываемые сегодня критерии выбора подшипников качения довольно многочисленны, но начинать всегда следует с подбора изделия по способу посадки на вал и в место установки, расположенное в корпусе оборудования. Посадку определяют по размеру и типу подшипника, режиму эксплуатации узла и главное, учитывая величину и направление действующей на опору нагрузки. Принятым в настоящее время ГОСТом предусматриваются три типа нагружения:

• Местное;
• Циркуляционное;
• Колебательное.

Под нагружением местного типа подразумевают условия, при которых на опору оказывают воздействие  радиальные силы с постоянными значениями, такие как вес конструкции или сила, создаваемая натяжным ремнем. В таком случае кольцо детали не перемещается относительно действующей извне нагрузки. Циркуляционное нагружение подразумевает радиальную нагрузку, последовательно воспринимаемую всем кольцом и передаваемую посадочной поверхности вала или корпуса. Такой вид нагружения кольца может иметь место при его вращении с постоянно направленной нагрузкой или наоборот, когда обороты вокруг кольца выполняет сама радиальная нагрузка.

О нагружении колебательного типа говорят в том случае, если неподвижное кольцо воспринимает равнодействующую от двух различных нагрузок радиального типа, приложенную к одному участку дорожки и передает его также определенному участку корпуса либо вала механизма. Эта равнодействующая нагрузка не выполняет оборот полного цикла, а перемещается (колеблется) между двумя точками окружности. В таком случае колебательное нагружение воздействует на оба кольца детали.

Все эти три случая требуют монтажа вращающегося кольца с непременным натягом, который исключит возможность обкатки места посадки и последующего проскальзывания вала в кольце. Размер подшипников, монтируемых с натягом, подбирают особенно точно и, если необходимо, с предварительной подгонкой поверхностей. В остальных случаях, если особое условие не оговорено в технической документации к устройству, размеры детали подбираются с соответствующим зазором.


Выбор подшипника по типу тел качения

Подшипника сильно зависят от того, какие тела качения использованы


Грузоподъемность и скоростные характеристики подшипника сильно зависят от того, какие тела качения в нем использованы. Для тех случаев, когда нагрузки относительно невелики, а частота вращения, наоборот, большая, рекомендуют выбирать опоры среди шариковых подшипников. Но если на опору воздействуют статические и динамические силы с большими значениями, лучше выбирать среди роликовых или даже игольчатых моделей, выносливых, но при этом не слишком скоростных.

Отличия между шариковыми и роликовыми подшипниками заключаются в способе передачи нагрузки от вала дорожке кольца, через тело качения. Если в шариковых опорах место передачи нагрузки выглядит как точка, то в роликовом оно имеет вид линии. Таким образом, нагрузка распределяется равномерно на определенном расстоянии, что делает деталь более грузоподъемной, выносливой и, разумеется, долговечной.

Если на опору будет действовать радиальный тип нагрузки с высоким значением, то рекомендуется рассмотреть вариант с установкой игольчатого подшипника, наиболее стойкого к значительным нагрузкам. По своей конструкции игольчатые модели схожи с роликовыми, но их тела качения имеют пропорцию диаметра к длине более чем 1 к 4. Таким образом нагрузка на ролик действует на максимально протяженной линии. Сюда стоит добавить и то, что в игольчатых узлах работает жидкостное трение, так как между валом и иглами находится слой масла, как в подшипниках скольжения. Это обеспечивает максимальную долговечность подшипника, износ которого в процессе работы минимален.


Выбор подшипника качения по грузоподъемности и долговечности

Расчеты ресурсов подшипников качения


Совершенно очевидно, что абстрактный способ выбора опоры по типу тел качения может быть использован далеко не всегда. Поэтому чаще всего выполняют инженерный расчет подшипников, пример которого можно найти в технической литературе. На производстве, чаще всего, используется методика подбора по специальным таблицам. В первую очередь определяют статическую грузоподъемность, согласно справочным материалам или параметрам, указанным производителем. После этого находят требуемую в конкретном случае грузоподъемность динамическую. Для этого применяют следующий несложный расчет:

Ctp<C,

Где Ctp – это необходимая в данном случае динамическая грузоподъемность, а С – динамическая грузоподъемность значение подшипника, взятая из таблицы методом простого подбора.

В большинстве случаев, определение долговечности опоры будет являться основным условием при выборе детали для промышленного оборудования. Зная динамическую грузоподъемность, в справочной таблице можно узнать расчетную долговечность, измеряемую как в часах, так и в количестве оборотов. Долговечность определяется не для одного, а для группы подшипников, чтобы среднестатистический результат был максимально приближен к реальному.

За расчетную долговечность группы изделий принимают количество оборотов или часов непрерывной работы при неизменной скорости, за время которых из 100% деталей не более 10% показывают признаки усталости материала или выходят из строя. Но делая подбор по долговечности, не следует понимать эту величину буквально. Дело в том, что в большинстве случаев реальная долговечность подшипников качения любого типа гораздо выше расчетной. На эту характеристику влияют многие факторы, в том числе правильный выбор смазки для подшипников качения.  Кроме описанных нами параметров, важных при подборе подшипников, есть немало второстепенных, но также требующих внимания.
В наши дни, когда можно подобрать онлайн подшипники по таблицам на сайте или при помощи специальных программ-калькуляторов, комплектация узла вращения не вызовет затруднений даже у тех, кто никогда ранее не сталкивался с подобной задачей.