Подбор и расчет подшипников качения
2.6.1. Общие положения методики подбора и расчета подшипников качения
Для выбора подшипников качения и определения их рабочего ресурса при проектировании и расчете опорных узлов редукторных валов необходимо учитывать эксплуатационные условия, характер и величину нагрузок, воспринимаемых опорами.
На основе анализа нагрузок конструктор намечает тип подшипника: радиальный, радиально-упорный, упорный (см. таблицу 1) и его номер в соответствии с диаметром цапфы. Выбранный подшипник должен обладать необходимой нормативной долговечностью, согласованной с ресурсом работы данной машины или механизма. Например, для зубчатых редукторов установлен срок службы 36000 час, для черевячных 20000 час. Для подшипников таких редукторов минимальный ресурс рекомендуется соответственно 10000 и 5000 час, желательно предусматривать его таким же, как и у редукторов.
Таблица 8 – Рекомендации по выбору подшипника
| Отношение Fa/Fr | Условное обозначение и угол контакта | Осевая составляющая радиальной нагрузки S в долях от Fr | Примечание |
| 0 - 0,35 | Радиальные однорядные шариковые подшипники | --- | В случае возможности использования легкой серии получаются оптимальные результаты по предельной быстроходности |
| 0,36 - 0,70 | 36000,  =12° | 0,3Fr | Допустимо использование особо легкой и сверхлегкой серии |
| 0,71 - 1,00 | 46000, =26° | 0,6 Fr | При весьма высоких скоростях легкая серия предпочтительней |
| 1,01 - 1,50 | 66000, =36° | 0,9 Fr | Для высоких скоростей подшипник с данным углом контакта не пригоден |
| 1,51… | Рекомендуется применять конические радиально-упорные подшипники или спаренные радиально-упорные шариковые |
По ГОСТ 18855-82 расчетный ресурс подшипников качения определяется в миллионах оборотов работы по формулам:
для шариковых подшипников
,
для роликовых подшипников
Расчетная долговечность в часах
,
где C – динамическая грузоподъемность, указанная в каталогах на подшипники, Н;
P – эквивалентная динамическая нагрузка, Н, рассчитываемая по формуле:
,
где Fr – радиальная нагрузка, Н;
Fa – осевая нагрузка, Н;
V – коэффициент вращения (если вращается внутреннее кольцо,
то V =1, если же вращается наружное кольцо, то V=1,2);
kб– коэффициент безопасности (см. таблицу 8);
kT – температурный коэффициент (см. таблицу 10);
X, Y – коэффициент радиальной и осевой нагрузок (см. таблицы 11, 12).
Однако для определения их конкретных значений необходимо предварительно найти параметр осевогонагружения e, указанный в тех же таблицах. Этот параметр зависит от отношения 
, где 
– статическая грузоподъемность, Н, указываемая в каталоге на подшипники. Далее определяют величину отношения 
, сопоставляют ее с найденным ранее параметром e и в зависимости от этого находят конкретные значения X и Y.
Таблица 9 – Значения коэффициента безопасности kб
| Характер нагрузки | kб | Примеры |
| Спокойная без толчков | 1,0 | Ролики ленточных транспортеров |
| Легкие толчки. Кратковременные перегрузки до 125%, от расчетной нагрузки | 1,1 - 1,2 | Прецизионные зубчатые передачи, блоки, легкие вентиляторы, воздуходувки |
| Умеренные толчки и вибрации. Кратковременные перегрузки до 150% от расчетной нагрузки | 1,3 - 1,5 | Редукторы всех конструкций |
| То же в условиях повышенной надежности | 1,6 - 1,8 | Центрифуги и сепараторы, энергетическое оборудование |
| Значительные толчки и вибрации. Кратковременные перегрузки до 200% от расчетной нагрузки | 1,9 - 2,4 | Валики среднесортных прокатных станов; дробилки, ковочные машины |
| С сильными ударами и кратковременными перегрузками, достигающими 300% от расчетной нагрузки | 2,5 - 3,0 | Тяжелые ковочные машины; валки крупносортных прокатных станов; лесопильные рамы |
Таблица 10 – Значения температурного коэффициента kT
| Рабочая температура подшипника, °С | до 100 | ||||||||
| kT | 1,00 | 1,05 | 1,10 | 1,15 | 1,25 | 1,35 | 1,40 | 1,60 | 2,00 |
Таблица 11 – Коэффициенты X и Y для радиальных и радиально-упорных шариковых подшипников (по ГОСТ 18855-82)
| Угол контакта ° |  |  | Однорядные | Двухрядные | e | ||||
 |  | | |||||||
| X | Y | X | Y | X | Y | ||||
| 0,014 0,028 0,056 0,110 0,170 0,280 0,120 0,560 | - | 0,56 | 2,30 1,99 1,71 1,45 1,31 1,15 1,04 1,00 | 0,56 | 2,30 1,99 1,71 1,45 1,31 1,15 1,04 1,00 | 0,19 0,22 0,26 0,30 0,34 0,38 0,42 0,44 | |||
| - | 0,014 0,028 0,056 0,085 0,110 0,170 0,280 0,420 0,560 | 0,56 | 2,30 1,99 1,71 0,55 1,45 1,31 1,15 1,04 1,00 | 2,78 2,40 2,07 1,87 1,75 1,56 1,39 1,26 1,21 | 0,78 | 3,74 3,23 2,78 2,52 2,36 2,13 1,78 1,69 1,630 | 0,23 0,26 0,30 0,34 0,36 0,40 0,45 0,50 0,52 | ||
| - | 0,014 0,029 0,057 0,086 0,110 0,170 0,290 0,430 0,570 | 0,46 | 1,88 1,71 1,52 1,41 1,34 1,23 1,10 1,01 1,00 | 2,18 1,98 1,76 1,63 1,55 1,42 1,27 1,17 1,10 | 0,75 | 3,06 2,78 2,47 2,29 2,18 2,00 1,79 1,64 1,63 | 0,29 0,32 0,36 0,38 0,40 0,44 0,49 0,54 0,54 | ||
| - | 0,014 0,029 0,057 0,086 0,110 0,170 0,290 0,430 0,570 | 0,45 | 1,81 1,62 1,46 1,34 1,22 1,13 1,04 1,01 1,00 | 2,08 1,84 1,69 1,52 1,39 1,30 1,20 1,16 1,16 | 0,74 | 2,94 2,63 2,37 2,18 1,98 1,84 1,69 1,64 1,62 | 0,30 0,34 0,37 0,41 0,45 0,48 0,52 0,54 0,54 | ||
| - | 0,015 0,029 0,058 0,087 0,120 0,170 0,290 0,440 0,580 | 0,44 | 1,47 1,40 1,30 1,23 1,19 1,12 1,02 1,00 1,00 | 1,65 1,57 1,46 1,38 1,34 1,26 1,14 1,12 1,12 | 0,72 | 2,39 2,28 2,11 2,00 1,93 1,82 1,66 1,63 1,63 | 0,38 0,40 0,43 0,46 0,47 0,50 0,55 0,56 0,56 | ||
| 18,19,20 24,25,26 35,36 | - | - | 0,43 0,41 0,39 0,37 0,35 | 1,00 0,87 0,76 0,66 0,57 | 1,09 0,92 0,78 0,66 0,55 | 0,70 0,67 0,63 0,60 0,57 | 1,63 1,41 1,24 1,07 0,93 | 0,57 0,68 0,80 0,95 1,14 | |
| Подшипники сферические | 4,40 |  |  | 0,65 |  |  |
Примечание:
1) Для однорядных подшипников при 
применяется X=1 и Y= 0;
2) Коэффициенты Y, e для промежуточных величин отношений 
и
определяются интерполяцией,
где i - количество рядов тел качения.
3) e – параметр осевого нагружения.
Таблица 12 – Коэффициенты Х и Y для радиально-упорных
роликовых подшипников (по ГОСТ 18855-82)
| | | e | ||
| X | Y | X | Y | |
| Подшипники однорядные | ||||
| 0,40 |  |  | ||
| Подшипники двухрядные | ||||
 | 0,67 |  | |