Расчет авиационных подшипников качения

В соответствии с отечественными стандартами расчет долговечности авиационных подшипников качения производится по формуле

, (6)

где – расчетное значение номинальной долговечности подшипника; - поправоч-ные коэффициенты.

Расчетное значение номинальной долговечности определяется по стандартной методике расчета по формуле

, (7)

где – частота вращения кольца в об./мин.

При этом долговечность подшипника в миллионах оборотов вращающегося кольца определяется по формуле

. (8)

В формуле (8) показатель степени, полученный экспериментально, принимается – для шариковых и – для роликовых подшипников.

Приведенная динамическая нагрузка определяется по зависимостям:

- для радиальных подшипников;

- для радиально-упорных подшипников;

- для упорных подшипников.

Здесь и - коэффициенты приведения динамической нагрузки.

Значения коэффициента безопасности рекомендуется определять по табл. 15. Коэффициент вращения принимается равным – при вращающемся внутреннем и неподвижном наружном кольцах и – при вращающемся наружном и неподвижном внутреннем.

Значения динамической грузоподъемности определяются по таблицам справочников. В то же время подшипники, применяемые в авиационных изделиях, имеют повышенную динамическую грузоподъемность. Это обеспечивается установленными для них специальными требованиями на поставку: более жестким контролем качества, повышенными требованиями к точности всех деталей и к чистоте поверхностей, применением специальных видов термообработки колец, изготовлением внутренних колец из трубной, раскатанной заготовки; применением сталей вакуумной выплавки и электрошлакового переплава, введением специальных конструктивных мероприятий.

Подшипниковая промышленность выпускает подшипники качения пяти основных классов точности: нормального – 0, повышенного – 6, высокого – 5, особо высокого – 4 и сверхвысокого – 2. Обозначения классов точности указываются впереди цифровой части условного обозначения подшипника. В авиационных редукторах при высоких скоростях вращения применяются подшипники 5, 4 и 2 классов.

Таблица 15

Значения коэффициента безопасности

Характер нагрузки на подшипник		Область применения
Спокойная нагрузка	1,00	Механизмы управления, приборы и их приводы
Легкие толчки, небольшие вибрационные перезагрузки	1,05… 1,10	Механизмы управления, редукторы приборов, агрегатов и насосов
Умеренные толчки и вибрации	1,15… 1,20	Главные редукторы вертолетов и газотурбинных двигателей
Значительные толчки и вибрации	1,25… 1,35	Опоры вала винта, электроагрегаты
Работа с сильными ударами и высокими вибрационными перегрузками	1,35… 1,60	Подшипники авиаколес

Таким образом, динамическую грузоподъёмность авиационных подшипников стандартных типов можно определить как

.

Здесь С– каталожное значение динамической грузоподъёмности;

– коэффициент повышения грузоподъёмности авиационного подшипника.

На основе исследований ВНИППа и ЦИАМа для некоторых случаев могут быть рекомендованы следующие коэффициенты:

1) при применении бомбинированных роликов в цилиндрических и конических роликоподшипниках

k_кач = 1,2 – для конических роликоподшипников,

k_кач = 1,4 – для цилиндрических роликоподшипников;

2) при применении цилиндрических роликоподшипников с внутренними зазорами, оптимальными для данных условий эксплуатации, k_кач = 1,1 – 1,2;

3) при применении подшипников высоких классов точности

k_кач = 1,0 – для шариковых и роликовых подшипников класса

точности 0;

k_кач = 1,05 – для шариковых и роликовых подшипников класса

точности 6;

k_кач = 1,15 – для шариковых и k_кач = 1,10 для роликовых подшипниковых классов точности 5, 4 и 2;

4) при применении особо чистых подшипниковых сталей

k_кач = 1,1 – 1,2 – для подшипников из стали электрошлакового

переплава;

k_кач = 1,3 – для подшипников из стали вакуумно-дугового переплава;

k_кач = 1,5 – для подшипников из стали двойного (электрошлакового + вакуумно - дугового) переплава;

5) при применении оптимальных условий смазки

k_кач = 1,1 – 2,0.

Для подшипников, предназначенных для работы при высоких температурах, табличное значение динамической грузоподъемности следует умножить на температурный коэффициент . Этот коэффициент учитывает влияние пониженной твердости рабочих поверхностей на контактную выносливость подшипниковых материалов.

Для подшипников из стали ШХ15 значение коэффициента можно определить по табл. 16.

Таблица 16

Значение температурного коэффициента для подшипников из стали ШХ15

Температура отпуска,
Обозначение	-	-	Т	Т1	Т2	-	Т3
Твердость,			58,5				53,5
Допустимая рабочая температура,
Коэффициент	0,960	0,905	0,855	0,800	0,755	0,710	0,665

Для подшипников из теплостойких сталей 8Х4В9Ф2, М50 и M50NiL при температуре до 300 .

Для радиальных шариковых подшипников коэффициент приведения радиальной нагрузки =0,56. Коэффициент приведения осевой нагрузки определяется по табл. 17 с учетом величины статической грузоподъемности.

Для шариковых и роликовых сферических подшипников e=1,5 tgα₀.

Таблица 17

Значение коэффициентов осевого нагружения для радиальных шариковых подшипников

	0,014	0,028	0,056	0,084	0,110	0,170	0,280	0,420	0,560
	0,19	0,22	0,26	0,28	0,30	0,34	0,38	0,42	0,44
	2,30	1,99	1,71	1,55	1,45	1,31	1,15	1,04	1,00

Тогда для сферических шариковых подшипников:

и Y = 0,42 ctgα₀ при ;

и Y = 0,65 ctgα₀ при > .

Для сферических роликовых подшипников:

и Y = 0,42 ctgα₀ при ;

и Y = 0,42 ctgα₀ при > .

Для однорядных радиально-упорных шариковых подшипников с углом контакта коэффициент приведения радиальной нагрузки . Коэффициент приведения осевой нагрузки определяется по табл. 18.

Таблица 18

Значения коэффициентов осевого нагружения для однорядных

радиально–упорных шарикоподшипников при

	0,014	0,029	0,057	0,086	0,110	0,170	0,290	0,430	0,570
	0,30	0,34	0,37	0,41	0,45	0,48	0,52	0,54	0,54
	1,81	1,62	1,46	1,34	1,22	1,13	1,04	1,01	1,00

Для шарикоподшипников с углом контакта и , с углом контакта и .

Для сдвоенных радиально-упорных подшипников, установленных по схеме «тандем», коэффициенты приведения динамической нагрузки определяются, как для однорядных.

Для двухрядных или сдвоенных шарикоподшипников, установленных «в распор» или «в растяжку», коэффициенты приведения определяются по табл. 19.

Таблица 19

Значения коэффициентов осевого нагружения

для сдвоенных радиально–упорных шарикоподшипников при

	0,014	0,029	0,057	0,086	0,110	0,170	0,290	0,430	0,570
	0,30	0,34	0,37	0,41	0,45	0,48	0,52	0,54	0,54
	Х	1,00
	2,08	1,84	1,69	1,52	1,39	1,30	1,20	1,16	1,16
>	Х	0,74
	2,94	2,63	2,37	2,18	1,98	1,84	1,69	1,64	1,62

Для сдвоенных шарикоподшипников с углом контакта :

и при ;

и при > .

Для подшипников с углом контакта :

и при ;

и при > .

Для однорядных конических роликоподшипников:

и Y = 0,4 ctgα₀.

Для двухрядных и сдвоенных конических роликоподшипников e = 1,5ctgα₀. Тогда коэффициенты приведения динамической нагрузки будут равны: и Y=0,45 ctgα₀ при ;

и Y=0,67 ctgα₀ при >