Механизмы, которые применяются на современном производстве, должны быть максимально прочными и безопасными. Валы различных устройств способны сообщать силу или скорость вращения при помощи особых технологических деталей - подшипников. Чтобы оценить их надежность, эксперты рассчитывают долговечность, статическую и динамическую нагрузку этих компактных и высоконадежных изделий.
Степень нагрузки на детали и ее направление - основной фактор, по которому следует выбирать подобные приспособления. При малых мощностях и незначительном диаметре вала используют шарикоподшипники, а при больших - роликовые детали, т.к. они отличаются повышенной жесткостью. Исключительно радиальную грузоподъемность выдерживают роликовые детали игольчатого типа.
Осевой грузоподъемности подвержены упорные подшипники. Одинарные упорные шарикоподшипники хорошо выдерживают односторонние нагрузки на ось, а двойные успешно справляются с разнонаправленными нагрузками.
Если отсутствует соответствие осей корпуса и валов, что может быть спровоцировано производственными погрешностями или валовыми прогибами из-за функциональных нагрузок, прибегают к помощи:
- сферических шарикоподшипников и роликоподшипников;
- упорно-радиальных деталей.
Для механизмов, не отличающихся максимальными показателями точности, используют шариковые детали с кольцевой поверхностью в форме сферы. Их устанавливают в корпусные отверстия соответствующей формы.
Подшипник способен функционировать, если под влиянием нагрузок шарик либо ролик деформируется не больше, чем на 0,0001 миллиметра.
Что нужно знать об использовании подшипников качения
Рекомендации по использованию таких изделий в определенных условиях, которые необходимо учитывать:
- Вид нагрузки: постоянный, переменный, вибрационный, ударный.
- Условия среды, где находится деталь (воздух, влага, температурный режим, вакуум, влияние реагентов и пр.).
- Направление. Оно может быть: радиальным (вектор, действующий перпендикулярно оси детали), осевым (вектор, направленный вдоль оси изделия), комбинированным (совместное воздействие обеих нагрузок).
- Необходимый ресурс (срок эксплуатации, указанный в часах работы или в миллионах вращений за все время службы механизма).
- Частота вращения (количество оборотов одного или обоих колец за 1 минуту).
- Особенные требования к узлу. Это касается возможности обеспечения передвижения вала по оси при скачках температуры; увеличения показаний жесткости узла, числа точных оборотов детали и т д.
Главное качество подшипника - ресурс, определяемый по Госстандартам. Его определяют по формулам, прописанным в ГОСТ 18855.
Чтобы увеличить компактность и снизить вес изделия, не допускается сильное завышение указанной долговечности. Фактические показатели обычно намного превышают расчетные, учитывая, что стандартная гарантия достигает 90%.
Ориентироваться следует на эксплуатацию деталей класса точности 0. Использовать изделия повышенного и высокого класса рекомендуется только в узлах, требующих специфической точности оборотов.
Способы расчета долговечности подшипников
Вычисления производят для деталей, имеющих скорость вращения свыше 1 об/мин. Не вращающиеся изделия или оборачивающиеся медленнее указанного показателя попадают в категорию, для которой подходят способы расчета статистической грузоподъемности.
Основные вычислительные методы утверждены международными стандартами на детали качения (ГОСТ 18855-2013). Стандарт регламентирует способы определения базовой долговечности, отвечающей 90% прочности.
Статическая грузоподъемность
Если изделие пребывает в фиксированном положении, делает меньше 1 об/мин, работает в режиме неспешных колебательных движений, говорят о статической грузоподъемности.
Главное условие надежности узла непременно должно воплощаться. Оно имеется в расчетной формуле: Ро < Со, где первая величина означает радиальный показатель, а вторая - статический.
Статическая грузоподъемность – это величина, где остаточная деформация тел качения равна 0,0001 миллиметра.
Динамическая грузоподъемность
Показатели динамической нагрузки на подшипники прописывают в паспорте изделия. Их вычисляют экспериментально, а заключаются они в нагрузке, выдерживаемой деталью на протяжении 1000000 вращений без признаков износа у 90% агрегатов.
Динамическая грузоподъемность и долговечность прямо пропорциональны. Их взаимная зависимость называется эмпирической и заключается в формуле: L = (C/R), где L – нагрузка в 1 млн. вращений, С – динамическая грузоподъемность.
Таким образом, сегодня несложно приобрести изделие с необходимыми техническими и эксплуатационными характеристиками.
