Коэффициент осевой нагрузки для подшипника

Осевая нагрузка на подшипник

Способность выдерживать воздействие разных сил — один из важнейших параметров сборочных узлов. Осевая нагрузка на подшипник действует по направлению, параллельному его осям, а радиальная — в перпендикулярном направлении, и обращена в центр вала. Тип сборочного узла и его долговечность зависят от устойчивости к разным нагрузочным силам.

В любом случае при постоянной колебательной нагрузке подшипников проявляется усталость металла при значительной наработке оборотов. По этой причине сроком службы изделия можно считать число оборотов, которое оно совершит до появления первых признаков разрушения элементов качения (иголок, шариков, роликов) или дорожек.

Какие подшипники хорошо выдерживают осевую нагрузку?

Если основное воздействие на работающие сборочные узлы будет идти параллельно осям, то при подборе элемента следует обратить внимание на показатель Fa в паспорте изделия. Осевая нагрузка отлично компенсируется ударными и

подшипники. В их конструкции используются косые упоры, являющиеся дорожками качения, смещенными относительно центральной оси плоскости подшипникового кольца и относительно друг друга.

С более значительным осевым давлением смогут справиться роликоподшипники с коническими роликами. В этой конструкции дорожки качения находятся под наклоном. Благодаря этому решению конические ролики могут воспринимать радиальное и осевое воздействие. Высокая грузоподъемность устройства обеспечивается большой протяженностью поверхности контакта ролика с дорожкой качения.

Также для компенсации тяжелого и длительного воздействия подходят игольчатые и сферические роликоподшипники. Если влияние сил будет переменным, то инженеры рекомендуют использовать два цилиндрических или сферических упорных роликоподшипника.

Важен ли вид воздействия?

При выборе неподвижного или подвижного подшипника многие забывают о том, как именно он будет работать и воздействию каких сил будет подвергаться. Любую нагрузку можно поделить на статическую и динамическую. Статическое воздействие всегда будет меньше динамического, при всё усилие будет распределяться в одной и той же зоне недвижимого узла. Это упрощает процесс производства детали и подбор материалов.

Динамическая осевая нагрузка на подшипник распределяется равномерно между всеми элементами узла и на площади дорожек качения. При расчетах проектировщики часто опираются именно на нее в ситуациях, когда вал будет нагружаться в процессе вращения. Если же речь идёт о статическом воздействии, то при эксплуатации устройства возникают большие предпосылки к усталости металла в зоне контакта подвижных элементов. Инженерам придется тщательно подбирать материал для производства подвижных узлов. При подборе сборочных узлов кроме направленности и величины действующих на конструкцию сил надо учитывать:

• особенности физического пространства в механизме, куда будет помещено устройство;
• вращательную скорость;
• способность компенсировать несоосность корпуса и вала.

Расчет осевой нагрузки подшипника

Расчет осевой нагрузки зависит от типа устройства. При этом важно помнить, что при подсчетах нельзя исключать радиальную реакцию, прилагаемую к валу в точке пересечения нормали к середине. Обязательно при проектировании узлов учитывают эквивалентное динамическое и статическое воздействие. При этом в обоих случаях для проведения подсчетов понадобятся коэффициенты радиальной и осевой нагрузки на подшипник.

При монтаже вала на двух радиальных или шарикоподшипниках нерегулируемого вида сила по оси, нагружающая изделие, будет равна внешней силе, воздействующей по оси на вал. Напряжение будет переходить на шарикоподшипник, ограничивающий перемещение вала под действием данной силы.

Расчет осевой нагрузки радиально-упорного подшипника

Осевая нагрузка на подшипник в этом случае определяется с учетом осевой составляющей радиального воздействия. При этом в зависимости от формы используемых внутри сборочного узла элементов будет изменяться и формула. Рассчитать нагрузку на подшипник радиального и типа с зазором, близким или равным нулю, можно по следующей формуле:

е — коэффициент нагружения по оси. Он зависит от угла контакта. Чем больше этот показатель, тем большую приложенную силу сможет выдержать готовое устройство. Для конических роликоподшипников формула изменится следующим образом:

В большинстве случаев самостоятельно инженеру или проектировщику определять осевую нагрузку на подшипник не нужно. Она указывается в каталоге производителя изделия или в паспорте оборудования, куда будет установлен сборочный узел. При проектировании оборудования по индивидуальному заказу расчетом осевой нагрузки подшипника должна компания, которая будет заниматься производством механизма.

На сайте компании «Ф и Ф» вы сможете подобрать подшипники с конкретными характеристиками для определенных механизмов или заказать их производство по индивидуальным чертежам и расчетам. В каталогах вы также найдете редукторы, муфты, линейные направляющие и другие элементы, необходимые для стабильной работы промышленной техники.

Источник

Нагрузки на подшипники

Основное назначение подшипников — уменьшить потери на трение в опорных узлах и противостоять радиальным и осевым нагрузкам. Поэтому конструкции подшипников различаются в зависимости от воспринимаемой нагрузки.

Предназначены для работы в узлах с радиальными нагрузками. В качестве тел качения используются шарики, ролики, игольчатые ролики. Шариковые радиальные однорядные подшипники качения самые простые и компактные, а роликовые способны работать со значительными радиальными нагрузками. Если конструктивно нужен подшипник с минимально возможным диаметром, то выбирают радиальный игольчатый подшипник. Для работы с длинными валами с возможностью компенсации перекосов применяются сферические двухрядные роликовые подшипники.

Их назначение — справляться с осевыми нагрузками. Допускаются небольшие радиальные нагрузки. В тяжело нагруженных упорных подшипниках в качестве тел качения применяются ролики. Упорные подшипники качения работают на небольших скоростях вращения и чувствительны к перекосам валов. Поэтому их могут устанавливать на промежуточных сферических опорах.

Ярко выраженный пример применения упорных подшипников — опорно-поворотные устройства. Это подшипники крупных габаритов (до нескольких метров в диаметре) для работы со значительными осевыми и частично радиальными нагрузками. Применяются в опорно-поворотных устройствах автокранов, экскаваторов, автовышек, подъёмников. В каталоге Техноберинг представлены продукцией компании ISB.

Радиально-упорные и упорно-радиальные

Предназначены для работы в узлах с радиальными и осевыми нагрузками. Нагрузка, обозначенная первой, — основная. Такие подшипники могут противостоять радиальным и односторонним осевым нагрузкам за счет конструктивных особенностей внутреннего и наружного кольца. Для предотвращения перемещения вала по оси на противоположных его опорах устанавливаются подшипники, работающие с противоположными нагрузками.

Название «опорный подшипник» не определено в классификаторе ГОСТ на подшипники, но имеет в некоторых случаях внутриотраслевое применение для обозначения упорных и упорно-радиальных подшипников:

1. Опорными иногда называют подшипники, чтобы подчеркнуть важность опорного узла для тяжело нагруженных конструкций. Поворотные устройства, вертикально расположенные валы, тихоходные редукторы — во всех этих механизмах используется опорный подшипник. Цена здесь выше в сравнении с рядовыми упорными подшипниками.
2. Важный признак опорного подшипника — работа со значительными осевыми нагрузками. Это всегда разновидность упорного или упорно-радиального подшипника. Простейший пример — упорный подшипник из двух колец (верхнего и нижнего), между которыми находится сепаратор с шариками, чаще всего Вы можете встретить их в автомобиле, используются в узле крепления амортизатора автомобиля.
3. Опорными могут называть самоустанавливающиеся подшипники скольжения длинных валов, работающих с высокими скоростями. Это подшипники турбин, судовых двигателей, разборные подшипниковые узлы скольжения.
4. Для коротких валов (L менее 20d) с жесткими знакопеременными осевыми нагрузками и опорных роликовых осей применяют роликовые подшипники (например, подшипник NUTR4090-X NBS), в том числе, игольчатые (например, подшипник RPNA28/44 NBS).

Выбор подшипника

Тип подшипника качения (радиальный, упорный и т.д.) определяет конструктор на стадии проектирования подшипникового узла в зависимости от вида испытываемых нагрузок. Для выбора конкретного диаметра подшипника в помощь проектировщикам разработаны интерактивные инженерные каталоги, доступные на сайтах производителей подшипников. Подобный каталог для быстрого подбора подшипников предлагает и крупнейший магазин подшипников Техноберинг. Здесь легко подобрать подшипник для любого типа нагрузки. Заполняя интерактивную таблицу каталога (тип, диаметр, скорость вращения), выбирается необходимый подшипник. Остаётся сверить соответствие табличных динамической С и статической Со грузоподъемности расчетным значениям. Если расчетная грузоподъемность превышает табличную, выбирают подшипник с ближайшим бо?льшим диаметром.

А если нужно просто заменить подшипник при техобслуживании подшипникового узла, то он легко подбирается по обозначению и номеру подшипника.

Компания Техноберинг — крупнейший магазин продукции ведущих производителей — предлагает подшипники ISB, NSK, SKF, FAG. Цена значительно ниже качества, которое мы предлагаем. Вся продукция соответствует стандартам ISO и ГОСТ РФ, прошла сертификацию.

Если подшипники нужны «на вчера» по принципу «поставил и забыл», приобретайте в компании с надежной репутацией, широкой линейкой сертифицированной продукции и легкодоступным оперативным складом.

Опытные специалисты Техноберинг проконсультируют и быстро предложат наиболее подходящий вариант подшипника из нескольких возможных.

Источник

Коэффициент осевой нагрузки для подшипника

Максимальные значения для представленных систем номограмм: динамической грузоподъёмности Gr=90 кН, числа оборотов в минуту n = 12500 об/мин. Более высокие значения указанных параметров содержатся в номограммах, построенных под стандарты до 1975 г. После несложных преобразований можно привести эти системы номограмм к современному виду.

Для определения значения динамической грузоподъёмности и параметров подшипника по новым стандартам воспользуемся системами номограмм, построенных для стандарта, применявшегося до 1975 г., учитывая нововведения.

1. В случае необходимости учёта коэффициентов a₁, a₂₃ умножаем ресурс, выраженный в часах и откладываемый по оси Y на номограмме №1, на значение (a₁·a₂₃) 3 .

2. Вводим коэффициент m = Y/X, определяемый в стандарте до 1975 г., как коэффициент, выражающий взаимовлияние нагрузок. Данный коэффициент рассчитан и приведен ниже в таблице. Формула [4] в этом случае примет вид: Q = X · (V · R + m · A) · Kb · Kt.

3. Коэффициент V соответствует по смыслу и значению коэффициенту Kk, использовавшемуся в старом стандарте, поэтому принимаем V = Kk.

С учётом этого формула [4] примет вид: Q = X · ( Kk · R + m · A) · Kb · Kt.

4. Полученная формула отличается от использованной при построении систем номограмм наличием коэффициента Х. Определяем его по таблице, приведенной ниже и корректируем значение выражения (V · R + m · A), откладываемое по оси Х на номограмме №3, умножая на коэффициент Х.

5. Найдём соотношение между коэффициентом работоспособности, применявшемся ранее, и значением динамической грузоподъёмности. Необходимо отметить, что ранее для определения коэффициента работоспособности использовалось значение n [об/мин] без перевода в об/ч и произведение ( n · h) не делилось на 10 6 . Итак, с учётом этого получим зависимость Cr = [ 60 / 10 6 ] 1/p · C или Cr = 0,054 · C [кгс], поэтому значение С, определяемое по номограммам, делим на 0,054 и получаем значение динамической грузоподъёмности Cr [кгс] в технической системе единиц, которая и поныне используется в конструкторских бюро.

6. Для перевода значения Cr [кгс] в систему СИ, используем соотношение: 1 кгс = 9,8 Н = 0,0098 кН. Преобразуем полученное выше выражение: Cr= 0,00053 ·C[кН].

Коэффициенты радиальной X и осевой Y нагрузок для шариковых подшипников

Значения коэффициента а₂₃

Шарикоподшипники (кроме сферических) 0,7. 0,8 1,0 1,2. 1,4

Роликоподшипники цилиндрические и шарикоподшипники сферические 0,5. 0,6 0,8 1,0. 1,2

Роликоподшипники конические 0,6. 0,7 0,9 1,1. 1,3

Роликоподшипники сферические 0,3. 0,4 0,6 0,8. 1,0