Главная

Трение в подшипниках качения

Энергетические потери в подшипники складываются в основном из потерь на трение, возникающих вследствие проскальзывания в местах контакта тел качения, кольцами и сепаратором, несовершенной упругости материала тел качения и колец, механических потерь в смазочном материале. Переходя в теплоту, эти потери вызывают повышение температуры подшипниковых узлов. Они не являются постоянными во времени и определяются конструкцией подшипника, режимами его работы и смазки. Мощность (Вт), расходуемая  на преодоление трения в подшипнике,

где Р_тp - момент трения, Н·м; n - час вращения, об/мин.

Приближенно оценить момент трения при действии результирующей нагрузки, превышающей 10-20% динамической грузоподъемности, можно по формуле

где f_тp - приведенный коэффициент трения (в зависимости от условий работы и подшипника f_тр = 0,001-0,02; для подшипников с пластичным смазочным материалом значения f_тр приведены в табл. 74)  - результирующая нагрузка на подшипник, Н; d - диаметр отверстия подшипника, мм.

74. Значения коэффициента f_тр

Тип подшипника	fтр
Шариковый;
радиальный	0,0020
сферический	0,0015
радиально-упорный и упорный	0,0030
Роликовый;
с короткими цилиндрическими роликами	0,0020
с длинными цилиндрическими роликами	0,0040
радиальный сферический	0,0040
игольчатый	0,0080
конический	0,0080

При более точных расчетах момент трения определяют как сумму составляющих Т_нг от нагрузки и Т_см от смазочного материала

Т_тр = Т_нг + Т_см.

Составляющая момента трения, обусловленная условиями нагружения,

Здесь f₁ - коэффициент, зависящий от конструкции подшипника и нагрузки. Его значения для роликовых подшипников приведены в табл. 75.

75. Значения коэффициента f₁ для роликовых подшипников

Тип роликового подшипника	f1
Радиальный с цилиндрическими роликами:
с сепаратором	0,0002-0,0004
без сепаратора	0,00055
Радиальный сферический	0,0001-0,0006
Конический	0,0003-0,0004
Упорный с цилиндрическими роликами	0,0015
Упорный сферический	0,0003-0,0005

Для шарикоподшипников

где Р_о - статическая эквивалентная нагрузка (Р_0r или Р_0а); С₀ - статическая грузоподъемность (С_0r или С_0a). Значения коэффициентов k₁ и k приведены в табл. 76.

Условная нагрузка F₁ зависит от значения и направления нагрузки на подшипник.

76. Значения коэффициентов k₁ и k

Тип шарикового подшипника	Начальный угол контакта,^о	k1	k
Радиальный	0	0,0007	0,55
Радиально-упорный	26	0,0010	0,33
Радиально-упорный	36	0,0010	0,33
Упорный	90	0,0010	0,33
Cферический	10	0,0003	0,40

Для шариковых подшипников F₁=1,1F_а/е–0,1F_r  при условии F₁>F_r.

Для радиально-упорных роликоподшипников

F₁=1,2F_a/e при условии F₁>F_r.

Для упорных и упорно-радиальных шарико- и роликоподшипников

F₁=F_a

Коэффициент е для радиальных и радиально-упорных шарикоподшипников определяют по табл. 64, а для остальных - по каталогу.

Момент Т_нг доминирует в суммарном моменте трения у медленно вращающихся тяжело нагруженных подшипников.

Составляющая момента трения, обусловленная гидродинамическими потерями в смазочном материале, Нм:

при

при

где v - кинематическая вязкость смазочного материала, мм/с; n - частота вращения, об/мин; D_pw - диаметр окружности, проходящей по центрам тел качения, мм; f_cм - коэффициент, зависящий от типа подшипника и способа смазывания, табл. 77.

Кинематическую вязкость пластичных смазочных материалов принимают по маслу, на основе которого изготовляют этот материал. Формула справедлива для масел с плотностью около 0,9г/см³. Для роликовых подшипников с короткими цилиндрическими роликами, работающих под действием радиальной и осевой сил, следует учитывать составляющую Тб момента трения, обусловленную трением ролика о направляющий борт:

Т_тр=Т_нг+Т_см+Т_б,

где Т_б=f_бF_aD_pw , а коэффициент f_б (табл. 78) зависит от смазочного материала и конструкции подшипника.

77. Значения коэффициента f_см при различных способах смазывания

Тип подшипника	Способ смазывания
	Масляный туман*	Масляная ванна или пластичный смазочный материал	Масляная ванна (вертикальный вал) или циркуляционное смазывание
Шариковый:
радиальный, сферический, упорный	0,7-1	1,5-2**	3-4
радиально- упорный:
однорядный	1,7	3	6
двухрядный	3	6	9
роликовый:
радиальный цилиндрический:
с сепаратором	1,5-2	2-3	4-6***
без сепаратора	-	5	-
радиальный сферический	2-3	4-6	8-12
конический	2-3	6	8-10
упорный:
цилиндрический	-	4	8
сферический	-	3-4	6-8

* Меньшие значения относятся к легким, большие - к тяжелым размерным сериям.

** Может возрастать до 5 при пластичном смазочном материале.

*** Может снижаться до 2 для горизонтального вала при циркуляционном смазывании.

78. Значения коэффициента f_б

Конструктивное исполнение радиального роликового подшипника с короткими цилиндрическими роликами	Смазочный материал
	пластичный	жидкий
С сепаратором: с модифицированным контактом ролика с направляющим бортом обычной конструкции Без сепаратора, однорядный	0,003 0,009 0,006	0,002 0,006 0,003

Приближенно определить момент трогания подшипника можно по формуле

Т_п=f_пТ_нг,

где f_п=4 для конических роликоподшипников с большим углом контакта: f_п=8 для упорных сферических роликоподшипников; f_п=2 в остальных случаях.

Изложенные методы не учитывают потери на трение в уплотнениях закрытых подшипников, которые могут быть значительными.

---

email: KarimovI@rambler.ru

Адрес: Россия, 450071, г.Уфа, почтовый ящик 21

Теоретическая механика Сопротивление материалов

Прикладная механика Строительная механика Теория машин и механизмов

00:00:00