Выбор серии подшипников

Выбор серии подшипников

Выбор серии подшипников

Подшипники качения почти всех типов выпускают нескольких разновидностей (серий), отличающихся размерами, нагрузочной способностью и предельной частотой вращения.

На рис. 761, а, б показаны в зависимости от диаметра d вала динамическая грузоподъемность и предельные допустимые частоты вращения для подшипников различных типоразмеров и серий.

Динамическая грузоподъемность возрастает, а частота вращения падает с переходом от легких серий к более тяжелым и с увеличением диаметра подшипника.

Например, для роликовых подшипников динамическая грузоподъемность средних серий приблизительно в 1,7 раза больше, чем легких; тяжелых серий — во столько же раз больше, чем средних, и приблизительно в 3 раза больше, чем легких серий.

Долговечность подшипников из-за ее степенной зависимости от динамической грузоподъемности возрастает с переходом на более тяжелые серии более существенно.

Динамическая грузоподъемность, предельная частота вращения и относительная долговечность подшипников серий

Согласно формуле (345) долговечность

Долговечность подшипников

т. е. при n = const и Р = const долговечность пропорциональна Сα. Следовательно, при прочих равных условиях долговечность роликовых подшипников средних серий в 1,73,33 ≈ 6 раз больше) чем легких; тяжелых серий — во столько же раз больше, чем средних, и примерно в 36 раз больше, чем легких серий.

На рис. 761, в   показана относительная долговечность L’h, вычисленная по формуле (347) в предположении одинаковых нагрузок и частот вращения. За единицу принята долговечность радиального шарикового подшипника легкой серии с d = 100 мм (табл. 43).

Относительная долговечность подшипников

Как видно, долговечность подшипников тяжелых серий примерно на один порядок превышает долговечность подшипников легких серий, а долговечность роликовых подшипников на один-два порядка превышает долговечность шариковых.

На основании рис. 761, в можно оценить сравнительную долговечность подшипников, сопоставимых по функциональному назначению и быстроходности. В табл. 43 приведены цифры относительной долговечности радиальных шариковых и роликовых подшипников диаметром 100 мм в предположении, что нагрузки и частота вращения одинаковы (за единицу принята долговечность шарикового подшипника легкой серии).

Как видно, долговечность роликовых подшипников превышает долговечность шариковых подшипников для легкой серии в 4 раза, средней — в 6 раз и тяжелой — в 10 раз. Долговечность роликового подшипника тяжелой серии в 150 раз больше долговечности шарикового подшипника легкой серии.

При выборе серии, помимо несущей способности, следует учитывать габариты, массу и быстроходность подшипника. На рис. 762 приведены основные показатели подшипников различных типов и серий с одинаковым диаметром вала (d = 80 мм). Как показано на рисунке, значительное преимущество имеют подшипники легких серий по габаритам, массе и быстроходности. Несущая способность их, разумеется, меньше, чем подшипников средних и особенно тяжелых серий.

Сравнительные показатели подшипников

Чаще всего применяют подшипники легких и средних серий, предпочитая в необходимых случаях повышать динамическую грузоподъемность путем увеличения диаметра вала, что является столь же эффективным средством повышения несущей способности и долговечности, как и утяжеление серии. Этот способ соответствует современной тенденции применения в силовых узлах пустотелых валов увеличенного диаметра как средства повышения прочности и жесткости и уменьшения массы конструкции.

Подшипники тяжелых серий используют в тихоходных узлах, подвергающихся действию особо высоких нагрузок (валы прокатных станов). Целесообразно применять их также в концевых установках массивных валов, где диаметр цапф без ущерба для прочности можно сделать значительно меньше диаметра рабочей части вала и таким образом уменьшить габариты подшипникового узла.

Расчет подшипников по приведенным формулам и каталожным данным дает лишь средние и притом несколько приуменьшенные значения долговечности. Согласно статистическим данным у 50% подшипников долговечность в 3—4 раза, а у 10% в 10—20 раз превышает расчетную, причем у подшипников повышенной точности она значительно больше, чем у подшипников нормальной точности. Долговечность и несущая способность подшипников очень сильно зависят от конструкции узла, правильности установки подшипников, жесткости вала и корпуса, величины натягов на посадочных поверхностях и, особенно, от условий смазки. Подшипники в правильно сконструированных узлах при целесообразном предварительном натяге нередко работают в течение срока, во много раз превосходящего расчетный. С другой стороны, высокое значение динамической грузоподъемности не является гарантией надежности. Такие подшипники могут быстро выйти из строя вследствие ошибок установки (перетяжка подшипников, перекос осей, недостаточная или избыточная смазка).