Триботехническая надежность подшипников

Применительно к подшипникам скольжения применяют разные критерии оценки режимов работы в зависимости от вида реализуемого в них трения.

Для подшипников скольжения сухого и полужидкостного трения основным критерием является тепловой, вызванный взаимодействием цапфы вала и подшипника через микронеровности контактируемых поверхностей. При этом основными видами отказов являются абразивное изнашивание, усталостное разрушение и пластическое деформирование поверхностных слоёв. В качестве оценочного параметра указанного критерия принят комплексный параметр в виде произведения: удельная нагрузка от действия приведенной силы радиального направления (р) на окружную скорость цапфы (V), пропорциональной затратам мощности, расходуемой на трение.

Для жидкостных подшипников скольжения основным условием реализации гидродинамического режима работы является исключение механического взаимодействия поверхностей вала и подшипника при необходимой минимальной толщине масляного клина, за счёт создания соответствующего значения подъёмной силы (Рис.2.21).

 

 

Рис. 2.21. Жидкостные подшипники:

а) статический режим ω=0; б) динамический режим ω>ω_кр

 

Естественно, что с уменьшением угловой скорости вращения вала  или увеличением удельной нагрузки р минимальная толщина масляного клина h_min уменьшается, приближаясь к критической величине h_кр, при которой микронеровности вала и подшипника соприкасаются. Нормальный режим работы характеризуют коэффициентом запаса n_э = h_min/h_кр, рациональное значение которого принимают 1,2÷1,5 для шероховатостей вала не выше 2,5 мкм и подшипника не выше 5,0 мкм.

Допустимая область работы гидродинамических подшипников для нормальных температурных режимов лежит в диапазоне, что соответствует относительному эксцентриситету.

 

Для повышения несущей способности гидродинамических подшипников используют масла с повышенными значениями вязкости, снижают рабочую температуру смазочного материала принудительной циркуляцией смазки и увеличением зазора.

 

Основным видом отказа подшипников качения является усталостное выкрашивание беговых дорожек и тел качения, вызванное действием переменных контактных напряжений. Расчёт последних проводят по формулам Герца по значению радиального усилия с учётом неравномерности загрузки всех тел качения.

 

Важнейшей эксплуатационной характеристикой подшипников является срок службы (ресурс) – условное время в часах работы в течение которого не менее 90% испытуемых подшипников должна проработать (при заданных условиях нагружения) без появления признаков усталости материала – следов выкрашивания  (для Пкачения), а также абразивного изнашивания (для Пскольжения).

 

Выбор подшипников качения производят по их расчётной динамической грузоподъёмности:

где R – приведенная к (радиальной) нагрузка, действующая на подшипник, определяемая с учётом их работы в эксплуатационных условиях по специальной методике;

L – расчётный ресурс в млн. оборотов;

q – коэффициент учёта формы тел качения;

q =3 – для шарикоподшипников;

q =3,3 – для роликоподшипников.

При эксплуатации строительной техники следует иметь в виду следующее:

– на усталость материала подшипников значительное влияние оказывает характер действия нагрузки, термическая обработка материала подшипников, класс чистоты обработки поверхностей, наличие и вид смазки, а также размерные отклонения деталей, даже в пределах установленных допусков;

– загрязнение подшипников приводит к быстрому развитию абразивных явлений, значительно снижающих ресурс в сравнении с оценкой его по критерию усталости.