грузоподъемность динамическая подшипника что это
Грузоподъемность подшипников
Современные механизмы требуют компактных и надежных соединений вращающихся деталей (валов) с неподвижными частями. Валы могут передавать значительные усилия или скорости вращения с помощью специальных технологических изделий – подшипников.
Для оценки надежности подшипников используют принятый во всем мире способ – расчет на номинальную долговечность, динамическую и статическую грузоподъемность. Статья содержит сведения о силах, действующих в сопрягаемых узлах, методах расчета и понятия надежности работы подшипника.
Силы, действующие на подшипник
Для того, чтобы правильно понимать суть темы, необходимо определиться с некоторыми терминами: так, радиальное направление – это вектор силы направленный перпендикулярно оси подшипника; осевое – это направление, которое направлено вдоль оси кольца или подшипника.
Рис. 1. Силы, действующие на подшипник. 1- радиальная, 2- осевая, 3- смешанная нагрузка.
Сила, действующая вдоль оси, называется осевой, по направлению радиального вектора – радиальной. Если на узел действует обе силы, то такое действие называется смешанным. Направление сил, действующих на подшипник можно увидеть на рисунке 1.
Одним из основных показателей долговечности в работе является сопротивление усталостному выкрашиванию и пластической деформации. В первом случае дефект вызывает статическая нагрузка, во втором динамическая. Работоспособным подшипник остается если под действием нагрузки у него не происходит деформация тел качения, например, ролика или шарика, не более чем на одну десятитысячную долю миллиметра (0,0001 мм).
Методы расчета
Расчет на долговечность выполняются для подшипников, у которых скорость вращения более 1 об/мин (ω ≥ 0,105 рад/с). Статические (не вращающиеся) или вращающиеся медленнее чем 1 об/мин (ω 
Долговечность подшипников L в зависимости и отношения C/P для шариковых подшипников 
Долговечность подшипников L в зависимости и отношения C/P для роликовых подшипников
Динамическая грузоподъемность и долговечность связаны между собой зависимостью, которая получила название – эмпирическая зависимость, выражается формулой:
где: L – ресурс в млн. оборотов; С – величина динамической нагрузки.
Силы, действующие на радиальные и радиально-упорные шариковые и роликовые подшипники, расчет эквивалентной нагрузки
Для компенсации осевых нагрузок, действующих на валах, применяются упорные подшипники. Осевая нагрузка – Fx воспринимается роликами, находящимися в обоймах, наклоненных под углом, таким образом передавая нагрузку N на детали корпуса.
Рис. 2. Осевая нагрузка и силы действующее на упорный подшипник.
Для устойчивой и надежной работы узла с такими действующими на подшипник силами необходимо выполнение условия: Fr 1 ≥ Fx + S2 и Fr 2 ≥ S1+ Fx.
Эквивалентная нагрузка определяется по формуле:
где: Fr и Fa- радиальная и осевая нагрузки на подшипник;
V- коэффициент вращения кольца (V =1 при вращении внутреннего кольца, V =1,2 – при вращении наружного кольца);
Kb – коэффициент, учитывающий величину нагрузки;
KT – температурный коэффициент.
С последующими выполнением Ро Внимание покупателей подшипников
Обозначение термина грузоподъёмности
Данные величины оказывают существенное влияние на долговечность подшипника, и обязательно рассматриваются при его подборе.
Статическая грузоподъёмность
Базовой статической грузоподъёмностью принято именовать максимально допустимую нагрузку, после превышения которой в местах контакта поверхностей обойм с шариками (роликами) возникают остаточные деформации.
Величина совокупной остаточной деформации, значение которой составляет 0,0001 диаметра тела качения, в максимально нагруженных контактных зонах, может рассматриваться в качестве допустимой, и не приводит к ухудшению качества работы изделия.
Подобные деформации возникают в случаях действия статической нагрузки, именуемой эквивалентной, величина которой равна расчётной грузоподъёмности подшипника в статике.
В зависимости от типа изделия, максимальные величины контактных напряжений принимаются равными:
Формулы, применяемые для расчётов статической грузоподъёмности, величина которой принимается за базовую (БСГ), а также соответствующие коэффициенты, основываются на величине контактных напряжений.
Относительно величины БСГ, статическая нагрузка (имеется в виду допустимая эквивалентная) имеет любое значение (равная, превышающая либо меньшая по значению). Она прямо зависит от:
Базовая статическая грузоподъёмность, а также статическая эквивалентная нагрузка (ЭСН) рассчитывается в соответствии с положениями норматива 18854-94 (в действующей редакции).
Её принято подразделять на:
4000 МПа – для роликоподшипников радиально-упорного и упорного типа.
4200 МПа – для аналогичных типов шарикоподшипников.
Динамическая грузоподъёмность
Этим термином обозначается (в зависимости от типа подшипника):
Её принято подразделять на следующие виды расчётной грузоподъёмности (базовой):
Для версий радиально-упорных однорядных, величина этой грузоподъёмности равна аксиальной составляющей внешней нагрузки. Последняя приводит к аксиальному смещению обойм (одной относительно другой).
Кроме рассмотренных видов динамической грузоподъёмности выделяются радиальная и осевая эквивалентные нагрузки. Под действием первой (неподвижная постоянная), и второй (центральная), подшипник имеет ресурс, аналогичный ситуации действительного нагружения.
Обозначение термина грузоподъёмности
Данные величины оказывают существенное влияние на долговечность подшипника, и обязательно рассматриваются при его подборе.
Статическая грузоподъёмность
Базовой статической грузоподъёмностью принято именовать максимально допустимую нагрузку, после превышения которой в местах контакта поверхностей обойм с шариками (роликами) возникают остаточные деформации.
Величина совокупной остаточной деформации, значение которой составляет 0,0001 диаметра тела качения, в максимально нагруженных контактных зонах, может рассматриваться в качестве допустимой, и не приводит к ухудшению качества работы изделия.
Подобные деформации возникают в случаях действия статической нагрузки, именуемой эквивалентной, величина которой равна расчётной грузоподъёмности подшипника в статике.
В зависимости от типа изделия, максимальные величины контактных напряжений принимаются равными:
Формулы, применяемые для расчётов статической грузоподъёмности, величина которой принимается за базовую (БСГ), а также соответствующие коэффициенты, основываются на величине контактных напряжений.
Относительно величины БСГ, статическая нагрузка (имеется в виду допустимая эквивалентная) имеет любое значение (равная, превышающая либо меньшая по значению). Она прямо зависит от:
Базовая статическая грузоподъёмность, а также статическая эквивалентная нагрузка (ЭСН) рассчитывается в соответствии с положениями норматива 18854-94 (в действующей редакции).
Её принято подразделять на:
4000 МПа – для роликоподшипников радиально-упорного и упорного типа.
4200 МПа – для аналогичных типов шарикоподшипников.
Динамическая грузоподъёмность
Этим термином обозначается (в зависимости от типа подшипника):
Её принято подразделять на следующие виды расчётной грузоподъёмности (базовой):
Для версий радиально-упорных однорядных, величина этой грузоподъёмности равна аксиальной составляющей внешней нагрузки. Последняя приводит к аксиальному смещению обойм (одной относительно другой).
Кроме рассмотренных видов динамической грузоподъёмности выделяются радиальная и осевая эквивалентные нагрузки. Под действием первой (неподвижная постоянная), и второй (центральная), подшипник имеет ресурс, аналогичный ситуации действительного нагружения.
Наименования и виды грузоподъемности
Упомянутые критерии, наряду с номинальной долговечностью, используются для расчётов надёжности подшипниковой продукции.
Статическая грузоподъёмность – именуется нагрузка, приводящая к началу процесса деформации неподвижного подшипника.
Динамическая – нагрузка постоянной величины, под действием которой подшипник способен обеспечить базовую долговечность работы, определяемую 1 миллионом оборотов.
Статическая грузоподъёмность
Статические нагрузки средней величины, действующие на элементы конструкции подшипника, становятся причиной остаточных деформаций, возникающих на дорожках качения, шариках (роликах). Величина последних растёт при возрастании нагрузок.
Эмпирическим путём установлено, что при величине подобной деформации, не превышающей 0,0001 d используемых тел качения, ухудшения работоспособности изделия не наблюдается. Замеры выполняются в центральной части зоны, подвергающейся максимальным нагрузкам, где тела качения контактируют с поверхностью дорожки (источник, норматив STN ISO 76).
Поэтому за величину статической грузоподъёмности принята величина нагрузки, действие которой приводит к возникновению подобной деформации.
Её величины, для подшипников различного конструктивного исполнения, следующие:
По умолчанию, статическая грузоподъёмность (СГ) рассчитывается для полностью неподвижного изделия, либо вращающегося с малыми угловыми скоростями (0,105 рад/с или 1 об/мин)
Эквивалентная нагрузка (в статике), может быть больше/меньше, либо равной по значению величине СГ. Это зависит от реальных геометрических размеров подшипника, требований, касающихся момента трения либо относящихся к плавности хода.
Методы расчёта указанного параметра определены нормативом 18854-2013.
Динамическая грузоподъёмность
Для аксиальных подшипников качения данная величина определяется исключительно для нагрузки, считающейся постоянной, и действующей в радиальном направлении.
Для моделей упорных, в осевом. Последняя также принимается за константу.
Величины динамической нагрузки, считающиеся базовыми, сведены в справочные таблицы, составленные согласно положениям норматива STN ISO 281.
При выполнении проектировочных расчётов принято выделять:
Расчётную грузоподъёмность аксиальную, значение которой равно const радиальной нагрузке, воспринимаемой изделием без выхода из строя (при ресурсе до 1 млн оборотов).
Для однорядных моделей радиально-упорного типа эта грузоподъёмность равна аксиальной составляющей внешней нагрузки, инициирующей радиальный сдвиг обойм (внешней относительно внутренней).
Расчётную грузоподъёмность осевую. Так именуется центральная нагрузка (const), действующая вдоль оси, которую изделие способно воспринимать без поломок при совершении до 1 млн оборотов.
Динамическая грузоподъёмность, именуемая базовой, рассчитывается согласно положениям норматива 18855-2013. Стандартом предусмотрены различия при выполнении расчётов, зависящие от вида воспринимаемой нагрузки, формы тел качения, варианта установки подшипника.
Значение указанной величины проставляется в паспорте подшипника.
Осевая грузоподъёмность для моделей упорно-радиальных, а также упорных шарикоподшипников рассчитывается согласно разделу 6.1. вышеназванного ГОСТ.
Её эквивалентное значение для этой группы подшипниковой продукции, по разделу 6.2.
Динамическая грузоподъёмность, для шарикоподшипников аксиальных и радиально-упорных, определяется согласно разделу 7.1.
Специфика расчётов, учитывающих вариант установки, рассмотрена в подразделе 7.1.2. (статьи 7.1.2.1. – 7.1.2.4).
Эквивалентная нагрузка (осевая) для изделий данной группы считается согласно разделу 7.2.
Особенности монтажа, влияющие на выполнение расчётов, в подразделах 7.2.1., 7.2.2. и статьях 7.2.2.1., 7.2.2.2.
Для роликоподшипников упорно-радиального и упорного типов динамическая грузоподъёмность считается согласно разделу 8.1. А эквивалентная нагрузка (осевая), 8.2.
Грузоподъемность динамическая подшипника что это
ГОСТ 18855-2013
(ISO 281:2007)
Динамическая грузоподъемность и номинальный ресурс
Rolling bearings. Dynamic load rating and rating life
________________
* Поправка. (ИУС 8-2020).
Дата введения 2015-07-01
Предисловие
Цели, основные принципы и основной порядок проведения работ по межгосударственной стандартизации установлены ГОСТ 1.0-92 «Межгосударственная система стандартизации. Основные положения» и ГОСТ 1.2-2009 «Межгосударственная система стандартизации. Стандарты межгосударственные, правила и рекомендации по межгосударственной стандартизации. Порядок разработки, принятия, применения, обновления и отмены»
Сведения о стандарте
1 РАЗРАБОТАН Обществом с ограниченной ответственностью «Инжиниринговый центр ЕПК» (ООО «ИЦ ЕПК»)
2 ВНЕСЕН Межгосударственным техническим комитетом по стандартизации МТК 307 «Подшипники качения»
3 ПРИНЯТ Межгосударственным советом по стандартизации, метрологии и сертификации по переписке (протокол от 27 сентября 2013 г. N 59-П)
За принятие стандарта проголосовали:
Краткое наименование страны по МК (ИСО 3166) 004-97
Сокращенное наименование национального органа по стандартизации
Минэкономики Республики Армения
Госстандарт Республики Беларусь
Госстандарт Республики Казахстан
* Доступ к международным и зарубежным документам, упомянутым в тексте, можно получить, обратившись в Службу поддержки пользователей.
Международный стандарт разработан подкомитетом ISO/TC 4/SC 8 «Грузоподъемность и ресурс» технического комитета по стандартизации ISO/TC 4 «Подшипники качения» Международной организации по стандартизации (ISO).
Перевод с английского языка (en).
Официальные экземпляры международного стандарта, на основе которого разработан настоящий межгосударственный стандарт, и международных документов, на которые даны ссылки, имеются в Федеральном агентстве по техническому регулированию и метрологии.
Ссылки на международные стандарты, которые приняты в качестве межгосударственных стандартов, заменены в разделе «Нормативные ссылки» и тексте стандарта ссылками на соответствующие модифицированные межгосударственные стандарты.
Ссылки на международные стандарты, которые не приняты в качестве межгосударственных стандартов, заменены в разделе «Нормативные ссылки» и тексте стандарта ссылками на соответствующие межгосударственные стандарты.
Информация о замене ссылок с разъяснением причин их внесения приведена в приложении Г.
5 Приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 08 ноября 2013 г. N 1382-ст межгосударственный стандарт ГОСТ 18855-2013 (ISO 281:2007) введен в действие в качестве национального стандарта Российской Федерации с 1 июля 2015 г.
ВНЕСЕНЫ: поправка, опубликованная в ИУС N 3, 2019 год; поправка, опубликованная в ИУС N 8, 2020 год
Поправки внесены изготовителем базы данных
Введение
Часто бывает нерационально обосновывать пригодность подшипника для конкретных условий применения путем испытания достаточного количества подшипников при данных условиях. В этом случае ресурс, как он определен в 3.1, является первейшим показателем соответствия условиям применения. Поэтому расчет времени безотказной работы рассматривается как подходящая и целесообразная замена испытаний. Целью настоящего стандарта является создание необходимой основы для расчета ресурса.
С момента последнего опубликования стандарта были приобретены дополнительные знания о влиянии на ресурс подшипника загрязнений, условий смазки, внутренних напряжений при монтаже, напряжений от термообработки и т.д. В настоящем стандарте представлен практический метод учета влияния на ресурс подшипника условий смазки и загрязнения смазочного материала.
Расчеты в соответствии с данным стандартом не дают удовлетворительных результатов для подшипников, работающих в таких условиях применения и/или с такой внутренней конструкцией, которые вызывают значительное уменьшение зоны контакта между телами качения и дорожками качения. Так, например, результаты модифицированного расчета неприменимы к шариковым подшипникам с пазом для ввода шариков, который значительно вступает в зону контакта шарик/дорожка качения, когда в условиях применения на подшипник действует осевая нагрузка. В этих случаях следует проконсультироваться у изготовителей подшипников.
Коэффициенты модификации ресурса по вероятности безотказной работы были незначительно изменены и распространены до 99,95% вероятности безотказной работы.
В настоящем стандарте вместо ссылки на ISO/TR 8646 используется ссылка на ISO/TR 1281-1, который заменяет указанный документ.
1 Область применения
Настоящий стандарт устанавливает методы расчета динамической грузоподъемности подшипников качения в диапазоне размеров, приведенных в соответствующих стандартах на типы и размеры, изготовленных из современной, обычно применяемой закаленной подшипниковой стали хорошего качества, в условиях хорошо налаженного производства и имеющих обычную конструкцию и формы контактных поверхностей качения.
Настоящий документ также устанавливает методы расчета номинального ресурса, соответствующего 90% вероятности безотказной работы при применении широко используемого материала хорошего качества при хорошем качестве изготовления в нормальных условиях эксплуатации. Кроме того, настоящий документ устанавливает методы расчета модифицированного ресурса с учетом различных значений вероятности безотказной работы, условий смазки, загрязненности смазочного материала и предела усталостной нагрузки подшипника.
Влияние износа, коррозии и электроэрозии на ресурс подшипника в данном стандарте не рассматривается.
Настоящий документ не применим к конструкциям, тела качения в которых воздействуют непосредственно на поверхности вала или корпуса, если эти поверхности не эквивалентны во всех отношениях дорожкам качения колец подшипника, которые они заменяют.
Двухрядные радиальные и радиально-упорные подшипники и двойные упорные и упорно-радиальные подшипники рассматривают в данном стандарте как симметричные.
Дополнительные ограничения в отношении отдельных типов подшипников включены в соответствующие разделы.
2 Нормативные ссылки
В настоящем стандарте использованы ссылки на следующие нормативные документы:
ГОСТ 24955-81 Подшипники качения. Термины и определения
ГОСТ 18854-2013 Подшипники качения. Статическая грузоподъемность
ISO 15241:2012 Подшипники качения. Обозначение величин*
* Действует до введения ГОСТ, разработанного на основе ISO 15241. Перевод стандарта имеется в ФГУП «СТАНДАРТИНФОРМ».
ISO/TR 1281-1:2008 Подшипники качения. Пояснительная записка к ISO 281. Часть 1. Базовая динамическая грузоподъемность и номинальный ресурс*
* Перевод документа имеется в ФГУП «СТАНДАРТИНФОРМ».
3 Термины и определения
В настоящем стандарте применены термины по ГОСТ 24955, а также следующие термины с соответствующими определениями:
3.1 ресурс (life): Число оборотов конкретного подшипника качения, которое одно из колец подшипника совершает относительно другого кольца до появления первых признаков усталости материала одного из колец или одного из тел качения.
3.2 вероятность безотказной работы (reliability): Процентная доля группы предположительно идентичных подшипников качения, работающих в одинаковых условиях, которые, как ожидается, достигнут или превысят определенный ресурс.
3.3 расчетный ресурс (rating life): Ожидаемое значение ресурса, основанное на динамической радиальной грузоподъемности или динамической осевой грузоподъемности.
3.4 номинальный ресурс (basic rating life): Расчетный ресурс, соответствующий 90% вероятности безотказной работы для подшипников, изготовленных из широко используемого материала хорошего качества, при хорошем качестве изготовления и работающих в нормальных условиях эксплуатации.
3.5 модифицированный ресурс (modified rating life): Расчетный ресурс, модифицированный в соответствии с 90%-ной или другой вероятностью безотказной работы, пределом усталостной нагрузки подшипника, особыми свойствами подшипника, загрязнением смазочного материала или другими специфическими условиями эксплуатации.
3.6 динамическая радиальная грузоподъемность (basic dynamic radial load rating): Постоянная неподвижная радиальная нагрузка, которую подшипник качения теоретически может выдерживать в течение номинального ресурса в один миллион оборотов.
3.7 динамическая осевая грузоподъемность (basic dynamic axial load rating): Постоянная центральная осевая нагрузка, которую подшипник качения теоретически может выдерживать в течение номинального ресурса в один миллион оборотов.
3.8 динамическая эквивалентная радиальная нагрузка (dynamic equivalent radial load): Постоянная неподвижная радиальная нагрузка, под воздействием которой подшипник качения будет иметь такой же ресурс, как и в условиях действительного нагружения.
3.9 динамическая эквивалентная осевая нагрузка (dynamic equivalent axial load): Постоянная центральная осевая нагрузка, под воздействием которой подшипник качения будет иметь такой же ресурс, как и в условиях действительного нагружения.
3.11 диаметр ролика (roller diameter): Теоретический диаметр в радиальной плоскости, проходящей через середину симметричного ролика.