Расчёт рабочей температуры подшипника

Performance and operating conditionsBearing type and arrangementBearing sizeLubricationOperating temperature and speedBearing interfacesBearing executionSealing, mounting and dismounting

Если есть возможность рассчитать значение теплоотвода от подшипника, Ws, то можно использовать формулу, приведённую в «Модели SKF для расчёта момента трения» для вычисления потерь мощности вследствие трения, Ploss, чтобы определить рабочую температуру подшипника, Tbear, в условиях термического равновесия в установившемся режиме работы с помощью формулы

Tbear = (Ploss / Ws) + Tamb

где
Tbearрасчётная средняя рабочая температура подшипника [°C]
Plossпотери мощности вследствие трения [Вт]
Wsобщее количество тепла, отводимое от подшипника, на каждый градус выше температуры окружающей среды [W/°C]
Tambтемпература окружающей среды [°C]

Если расчётная рабочая температура подшипника превышает допустимые значения для конкретного оборудования (например, когда это приводит к слишком малому значению κ или слишком коротким интервалам повторного смазывания), возможным решением является снижение рабочей температуры за счёт использования циркуляционной системы смазывания.

Расчёт теплоотвода для стационарных корпусов SKF

При расчёте значений теплоотвода для стационарных корпусов SKF можно использовать модель, основанную на размерах подшипника.
С помощью диаграммы 1 можно рассчитать отводимое количество тепла на каждый градус выше температуры окружающей среды, Ws, для подшипника со средним диаметром dm в стационарном корпусе, установленного на валу, который находится в контакте с окружающей атмосферой.
Такой расчёт применим к стационарным корпусам SKF со смазыванием пластичной смазкой или масляной ванной только при отсутствии значительного воздействия тепла от внешних источников, например, в результате нагрева вала под воздействием пара или выраженного теплоизлучения от нагретых поверхностей.

Охлаждение с помощью циркуляции масла

Циркуляция масла способствует его охлаждению и позволяет отводить тепло от подшипникового узла.
Кривая на диаграмме 2 отображает потери мощности вследствие трения в подшипнике, Ploss, а ломаная линия — отвод тепла, Ws.
Учитывая теплоотвод за счёт циркуляции масла, термическое равновесие подшипника (диаграмма 2) в установившемся режиме работы выражается формулой:

Ploss = Ws (Tbear – Tamb) + Poil 

где
Plossпотери мощности вследствие трения [Вт]
Wsобщее количество тепла, отводимое от подшипника, на каждый градус выше температуры окружающей среды [W/°C]
Tbearрасчётная требуемая рабочая температура подшипника [°C]
Tambтемпература окружающей среды [°C]
Poilрасчётная мощность, отводимая с помощью масляного радиатора [Вт]

С учётом теплоотвода за счёт циркуляции масла рабочую температуру подшипника можно рассчитать по формуле

Tbear = ((Ploss – Poil) / Ws) + Tamb
Мощность, которую требуется отвести посредством охлаждения масла, для заданной температуры подшипника можно вычислить по формуле

Poil = Ploss – Ws (Tbear – Tamb)
Требуемый расход масла для заданного значения мощности, которую необходимо отвести с помощью охлаждения масла (Poil), можно вычислить по формуле

Q = Poil / (27 (Tout – Tin))

где
требуемый расход масла [л/мин]
Poilмощность, отводимая с помощью масляного радиатора [Вт]
Toutтемпература масла на впускном отверстии корпуса [°C]
Tin температура масла на сливном отверстии корпуса [°C]

При отсутствии значений Тout или Tin, можно принять допущение, что разница температур составляет от 5 до 10 °C (от 10 до 20 °F).
Предел охлаждения посредством циркуляции масла определяется степенью теплопередачи конкретного подшипника. Исходя из опыта, максимальный расход масла, превышение которого не оказывает существенного влияния на снижение температуры, можно определить по формуле

Qmax = (D B) / 12 500

где
Qmaxмаксимальный расход масла [л/мин]
Dнаружный диаметр подшипника [мм]
Bширина подшипника [мм]

Проверка других факторов, имеющих отношение к температуре

После вычисления рабочей температуры необходимо проверить:

  • точность значения прогнозируемой температуры, которое использовалось при вычислении ресурса подшипника (рабочей вязкости)
  • выбор смазочного материала и ограничения температуры
  • интервал замены пластичной смазки или масла
  • температурные ограничения для материалов сепаратора и уплотнений
SKF logo