Калькуляторы
Комплексный расчет подшипников и подшипниковых узлов
Комплексный расчет подшипников и подшипниковых узлов
Ведущие производители подшипников:
| Производитель | Страна | Специализация |
|---|---|---|
| SKF | Швеция | Комплексные решения, высокоточные подшипники |
| FAG (Schaeffler) | Германия | Прецизионные подшипники для промышленности |
| NSK | Япония | Высокоскоростные и специальные подшипники |
| Timken | США | Конические роликовые подшипники |
| NTN-SNR | Япония/Франция | Автомобильные и промышленные подшипники |
1. Расчет статической грузоподъемности
Статическая грузоподъемность:
P₀ = X₀×Fr + Y₀×Fa
где:
P₀ - эквивалентная статическая нагрузка
X₀ - коэффициент радиальной нагрузки
Y₀ - коэффициент осевой нагрузки
Fr - радиальная нагрузка
Fa - осевая нагрузка
| Тип подшипника | s₀ мин | s₀ норм | s₀ повыш |
|---|---|---|---|
| Радиальные шариковые | 1.0 | 2.0 | 3.0 |
| Роликовые радиальные | 1.5 | 2.5 | 4.0 |
| Упорные | 2.0 | 3.0 | 4.5 |
2. Расчет динамической грузоподъемности
Динамическая грузоподъемность:
P = X×Fr + Y×Fa
где:
P - эквивалентная динамическая нагрузка
X - коэффициент радиальной нагрузки
Y - коэффициент осевой нагрузки
| Fa/Fr | e | X | Y |
|---|---|---|---|
| ≤ 0.19 | 0.22 | 1.0 | 0 |
| 0.19-0.40 | 0.24 | 0.56 | 2.0 |
| 0.40-0.70 | 0.28 | 0.56 | 1.8 |
Пример расчета для подшипника 6205:
Fr = 2000 H
Fa = 500 H
Fa/Fr = 0.25
P = 0.56 × 2000 + 2.0 × 500 = 2120 H
3. Расчет эквивалентной нагрузки
P_э = (X×V×Fr + Y×Fa)×K_б×K_т
где:
V - коэффициент вращения
K_б - коэффициент безопасности
K_т - температурный коэффициент
| Условия работы | K_б | K_т при t°C |
|---|---|---|
| Спокойная нагрузка | 1.0-1.2 | 1.0 (до 100°C) |
| Умеренные толчки | 1.3-1.8 | 1.05 (100-125°C) |
| Сильные удары | 2.0-3.0 | 1.1 (125-150°C) |
4. Расчет срока службы
L₁₀ = (C/P)ᵖ × 10⁶ оборотов
L₁₀h = (L₁₀ × 10⁶)/(60 × n)
где:
C - динамическая грузоподъемность
P - эквивалентная нагрузка
p = 3 для шарикоподшипников
p = 10/3 для роликоподшипников
| Оборудование | L₁₀h (часов) | Коэффициент надежности |
|---|---|---|
| Авиационные двигатели | 1000-2000 | 3.0 |
| Станки | 20000-30000 | 2.0 |
| Редукторы | 40000-50000 | 1.5 |
5. Расчет потерь на трение
M = 0.5×μ×P×d
N = 1.047×10⁻⁴×M×n
где:
M - момент трения (Н·мм)
μ - коэффициент трения
d - диаметр отверстия (мм)
n - частота вращения (об/мин)
| Тип смазки | μ при n < 10 | μ при n > 100 |
|---|---|---|
| Масляная ванна | 0.0015 | 0.0011 |
| Масляный туман | 0.0011 | 0.00075 |
| Пластичная | 0.0020 | 0.0013 |
6. Расчет температурного режима
t = t_0 + ΔT
ΔT = k × N/A
где:
t_0 - температура окружающей среды
ΔT - перегрев подшипника
k - коэффициент теплоотдачи
A - площадь теплоотдающей поверхности
| Условия охлаждения | k (°C·м²/Вт) | Допустимый перегрев (°C) |
|---|---|---|
| Естественное | 15-20 | 40 |
| Принудительное | 25-35 | 30 |
| Жидкостное | 40-50 | 20 |
7. Расчет посадок подшипников
Натяг радиальный:
N = (D_н - d_в)/2
Натяг осевой:
N_a = N/tg(α)
где:
D_н - диаметр наружного кольца
d_в - диаметр внутреннего кольца
α - угол контакта
| Характер нагрузки | Внутреннее кольцо | Наружное кольцо |
|---|---|---|
| Циркуляционная | js6/k6 | H7/h6 |
| Местная | h6/js6 | K7/h6 |
| Колебательная | h6/h7 | M7/h6 |
8. Расчет смазки
Минимальная вязкость:
ν₁ = 45000/(n × √d_m)
Номинальная вязкость:
ν = ν₁ × K
где:
d_m - средний диаметр подшипника
n - частота вращения
K - температурный коэффициент
| Тип смазки | Интервал замены (ч) | DN-фактор (×10⁶) |
|---|---|---|
| Минеральная | 2000-4000 | 0.3-0.5 |
| Синтетическая | 4000-8000 | 0.5-0.8 |
| Пластичная | 3000-6000 | 0.2-0.4 |
9. Расчет радиальных и осевых нагрузок
Радиальная нагрузка:
Fr = √(F_x² + F_y²)
Осевая нагрузка:
Fa = F_z + F_ц
где:
F_ц = m × r × ω² - центробежная сила
| Тип подшипника | Fa/Fr max | Предельный угол |
|---|---|---|
| Радиальный шариковый | 0.5 | 12° |
| Радиально-упорный | 1.5 | 25-40° |
| Конический роликовый | 2.0 | 10-30° |
10. Расчет монтажных усилий
Усилие запрессовки:
F_м = π × d × L × p × f
где:
d - диаметр посадки
L - длина посадки
p - удельное давление
f - коэффициент трения
| Метод монтажа | Температура нагрева (°C) | Усилие запрессовки (кН) |
|---|---|---|
| Механический | - | 5-15 |
| Термический | 80-120 | 0 |
| Гидравлический | - | 2-8 |
Примечание: Данная статья носит ознакомительный характер. При проектировании реальных узлов необходимо учитывать рекомендации производителей и проводить детальные расчеты.
Источники:
1. SKF General Catalogue
2. FAG Rolling Bearings Catalogue
3. NSK Technical Guide
4. Timken Engineering Manual
5. ISO 281:2007 Rolling bearings -- Dynamic load ratings and rating life
6. ISO 76:2006 Rolling bearings -- Static load ratings
7. DIN 625-1:2009 Rolling bearings - Radial deep groove ball bearings
8. ГОСТ 18854-94 Подшипники качения. Статическая грузоподъемность
9. ГОСТ 18855-94 Подшипники качения. Динамическая грузоподъемность и ресурс
