ВЛИЯНИЕ КОНСТРУКЦИИ КОРПУСНЫХ ДЕТАЛЕЙ ПОДШИПНИКОВОГО УЗЛА НА СРОК СЛУЖБЫ КОНИЧЕСКИХ ПОДШИПНИКОВ КАЧЕНИЯ
Герасименко С.В., Латышенко М.П., Подгорный А.И.
(КузГТУ, г.Кемерово, РФ)
Тhe article discussed a constructive influence of the machine frame on the life of tapered roller bearing.
Подшипниковые узлы с коническими подшипниками находят широкое применение в агрегатах машин и механизмов (редукторы различных типов; коробки перемены передач и трансмиссия транспортных средств; коробки скоростей станков; опоры валов, штампов, прессов, молотов и др.)
Номинальный ресурс подшипника согласно ISO 281:1990 составляет:
,млн. об (1)
где 
- номинальный ресурс (при надежности 90%) в млн. об.
С – динамическая грузоподъемность подшипника, кН
Р – эквивалентная динамическая нагрузка на подшипник, кН.
Номинальная долговечность современных высококачественных подшипников может значительно отличаться от реального срока службы в определенных условиях эксплуатации. Конкретный срок службы подшипников зависит от ряда факторов, включая условия смазывания, степень загрязненности, наличие перекосов, правильность монтажа и условия окружающей среды.
Поэтому методика ISO 281:1990/Amd 2:2000 предполагает включение в уравнение номинальной долговечности (ресурса) подшипника поправочного коэффициента надежности a1, значения которого приведены в соответствующих каталогах SKF.
Согласно методике ISO 281:1990/Amd 2:2000 производители подшипников также должны рекомендовать соответствующий метод расчета коэффициента модифицированного ресурса подшипника в зависимости от условий его эксплуатации - коэффициент аSKF. При расчете коэффициента аSKF используется принцип граничной нагрузки по усталостному разрушению. Величины граничной нагрузки по усталости приведены в таблицах подшипников. Кроме того, коэффициент ресурса аSKF учитывает фактические условия смазывания и уровень загрязненности подшипника.
Уравнение ресурса подшипников с учетом этих коэффициентов выглядит следующим образом:
(2)
Описание методики расчета ресурса подшипников не учитывают факторы, которые возникают при сборке подшипников, то есть установки колец 3 на вал 2 и в корпус 1 с образованием подшипникового узла (ПУ) (рис. 1).
Рисунок 1
В
работе 
отмечалось, что при установке наружных колец
конических подшипников в корпуса агрегатов машин, имеющих неравномерную радиальную
жесткость поперечного сечения (например, редукторов автомобилей), изменяется
угол конуса β этих колец.
Изменение угла β происходит как при постоянной жесткости поперечного сечения корпуса, так и при переменной (рис. 2). Если же жесткость поперечного сечения корпуса переменная, то это дополнительно вызывает неравномерное распределение нагрузки на тела качения подшипника – роликов, то есть к появлению слабонагруженных или «свободных» роликов.
Для подтверждения теоретических исследований были изготовлены модели корпусов с различной радиальной жесткостью поперечного сечения и после запрессовки наружных колец и сборки ПУ определялось число «свободных» роликов, (таблица 1). После этого ПУ устанавливался в специальный испытательный стенд и производились износные испытания.
Рисунок 2
Таблица 1
|
Схема установки |
B/h |
n |
Z (подшипник 7206) |
|
|
2,4
|
1….5 |
6….2 |
|
2,0
|
1….5 |
6….3 |
|
|
1,0
|
1….5 |
5….2 |
|
|
0,8
|
1….5 |
7….4 |
|
|
0,4
|
1….5 |
8….3 |
|
|
n – число выступов переменной жесткости Z – число «свободных» тел качения |
|||
Таким образом, определялся коэффициент влияния числа слабонагруженных роликов на ресурс конических подшипников. С учетом этого уравнения (2) имеет следующий вид:
(3)
где
- коэффициент учитывающий влияние «свободных» тел
качения;
- коэффициент учитывающий изменение угла конуса β.
На способ определения долговечности подшипникового узла по уравнению (3) получено изобретение.
Описанная методика позволяет оптимизировать конструкцию корпусных деталей подшипниковых узлов по жесткости их радиальных и осевых сечений, что повышает точность прогнозирования срока службы подшипникового узла с коническими подшипниками.
Литература
1. Герасименко С.В. Способы расчета срока службы подшипниковых узлов с коническими подшипниками /В сб. науч. трудов филиала ГУ КузГТУ в г. Новокузнецке: Перспективные направления в науке, обществе, образовании, экономике и праве. – Новокузнецк, ГУ КузГТУ, 2009. – с. 294-296