Динамические нагрузки на подшипник

Расчёт динамических нагрузок на подшипник

Нагрузки, действующие на подшипник, можно вычислить по законам механики, если внешние силы, такие как силы от привода, рабочие силы или силы инерции, известны или могут быть рассчитаны. При расчёте составляющих нагрузки для одиночного подшипника в целях упрощения вал рассматривается как жёстко закреплённая в опорах балка. Упругие деформации подшипника, корпуса или рамы механизма не рассматриваются, равно как и моменты, возникающие в подшипнике в результате деформаций вала.
Эти упрощения необходимы, если расчёт параметров подшипникового узла производится без использования компьютерной программы. Стандартизованные методы расчёта номинальной грузоподъёмности и эквивалентных нагрузок основаны на подобных допущениях.
Возможен расчёт нагрузок на подшипник без вышеуказанных допущений, основанный на теории упругости, но для этого требуются сложные компьютерные программы. В этих программах подшипник, вал и корпус рассматриваются как упругие компоненты системы.
Если внешние силы и нагрузки, такие как силы инерции или нагрузки вследствие воздействия массы вала и его компонентов, неизвестны, их можно рассчитать. Однако при определении рабочих сил и нагрузок, например, сил качения, моментных, дисбалансных и ударных нагрузок, иногда приходится полагаться на оценки, основанные на опыте эксплуатации подобного оборудования или подшипниковых узлов.

Зубчатые передачи

В случае зубчатых передач расчёт теоретических сил, действующих в передаче, может быть произведён на основе передаваемой мощности и геометрических параметров зацепления. Однако в данном случае действуют дополнительные динамические силы, возникающие в самой зубчатой передаче или за счёт внешнего воздействия на валы передачи. Дополнительные динамические силы в зубчатой передаче могут быть вызваны неточностью формы зубьев или дисбалансом вращающихся деталей. В соответствии с требованиями к шумности работы, зубчатые передачи изготавливаются по высоким стандартам точности, благодаря чему эти силы обычно незначительны и не учитываются при расчёте подшипников.
Дополнительные силы, возникающие вследствие конструктивных особенностей и режима работы механизмов, сопряжённых с зубчатыми передачами, могут быть определены только в том случае, если известны условия эксплуатации, тип механизма и режимы работы. Их влияние на величину номинального ресурса подшипников учитывается при помощи «коэффициента нагрузки», который учитывает ударные нагрузки и КПД передач. Значения этого коэффициента для различных условий работы обычно приводятся в технических изданиях, публикуемых производителями зубчатых передач.

Ременные передачи

При расчёте нагрузок на подшипник в системах с ременным приводом необходимо учитывать величину натяжения ремня. Величина натяжения ремня является окружной нагрузкой, зависящей от передаваемого крутящего момента. Величина натяжения ремня должна быть умножена на коэффициент, величина которого зависит от типа ремня, величины силы и способа его натяжения, а также дополнительных динамических сил. Эти величины обычно публикуются производителями ремней. Однако, если необходимые технические данные неизвестны, можно использовать следующие ориентировочные величины:

зубчатые ремниот 1,1 до 1,3
клиновые ремниот 1,2 до 2,5
плоские ремниот 1,5 до 4,5

Большие величины имеют место, если расстояние между валами невелико, а также в случае тяжёлых и ударных нагрузок или сильного натяжения ремня.
SKF logo