ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Кинематика и динамика качеТрение из "Подшипники качения " Для радиальных и упорных шариковых и роликовых подшипников используются те же формулы, учитывая, что в первом случае os а = 1, а во втором os а = 0. [c.337] Проскальзывание. Причины появления при работе подшипника проскальзывания между кольцами и телами качения связаны с особенностями конструкции, а также с рейнольд-совским микропроскальзыванием, вызванным различием упругих деформаций контактирующих тел. [c.338] Подшипники стремятся конструировать таким образом, чтобы при их работе реализовывалось чистое качение, т.е. отсутствовало бы проскальзывание шариков или роликов относительно колец. Проскальзывание приводит к повышению сопротивления вращению подшипника и снижению его долговечности. У ненагружскных подшипников чистое качение будет в том случае, если касательные, проведенные к точкам контакта по обе стороны шарика или продолжения линий контакта ролика, пересекаются на оси подшипника (рис. 5.2, а). У радиальных подшипников можно считать, что касательные к точкам контакта или продолжения линий контакта пересекаются также на оси подшипника, но в бесконечности (рис. 5.2, б, в). [c.338] Приведенное условие чистого качения не выполняется также в радиально-упорных шариковых подшипниках. Из разложения векторов угловых скоростей (рис. 5.4) следует, что если в одной из точек контакта, например в точке 2, будет иметь место чистое качение, то в точке I возникнет вращение вокруг оси 1-2, сопровождаемое взаимным проскальзыванием контактирующих деталей [26,29, 30]. [c.338] У сферических подшипников с несимметричными роликами касательные к точкам контакта пересекаются на оси подшипника (рис. 5.5, а). По этой причине у ненафуженно-го подшипника проскальзьшание отсутствует. Если подшипники изготовлены с симметричными роликами, то касательные к точкам контакта на оси подшипника не пересекаются и проскальзывание в этом случае неизбежно (рис. 5.5, б). [c.338] Дифференциальное проскальзывание. В нафуженном шариковом подшипнике контактная поверхность изогнута в сечении, перпендикулярном к направлению качения (рис. 5.6). [c.338] Качение происходит вокруг мгновенной оси вращения 00. Чистое качение имеет место только в точках / и 2 на оси 00. В остальных точках поверхности контакта качение сопровождается дифференциальным проскальзыванием. Такое же явление происходит в сферических двухрядных подшипниках при качении шариков или роликов по внутренним кольцам. [c.339] Если / о и Го - радиусы соответственно тела качения и кольца от их осей до мгновенной оси вращения, а / и г - от их осей до любой другой точки на контактной поверхности, то проскальзывание в этой точке зависит от Я-Яо, или, что то же, от г - Гр. Таким образом, чем меньше различие между размерами радиусов желоба и шарика и, следовательно, чем больше дуга контакта, тем больше проскальзывание и ожидаемые потери на трение. [c.339] В результате воздействия центробежной силы изменяются углы контакта тела качения с кольцами радиальных и радиально-упорных подшипников (рис. 5.7). У подшипников, вращающихся с умеренными скоростями, изменение угла контакта пренебрежимо мало, но у высокоскоростных оно может быть существенным. Кроме того, у высокоскоростных подшипников действие центробежных сил на внутренние кольца вызывает ослабление натяга. [c.339] У упорных подшипников под действием центробежных сил шарики смещаются от центра желоба к периферии. Поэтому при малой осевой нагрузке во время пуска и изменений направлений вращения на дорожке качения могут образоваться спиралевидные полосы ( елочки ), чему также способствует гироскопический момент. [c.339] Под действием гироскопического момента шарики могут проворачиваться поперек желоба кольца. Чтобы этого не происходило, необходимо приложить к шпикам такое усилие Л чтобы возник момент трения скольжения, превышающий гироскопический, т.е. Л/ = , где /- коэффициент трения. [c.340] Коэффициент трения скольжения для подшипников при умеренных скоростях и обычных условиях смазывания принимается /= 0,07. .. 0,08, при высоких скоростях и хороших условиях смазывания/= 0,02 [17]. Расчет минимальной нагрузки для стандартных подшипников, необходимой для предотвращения проскальзывания тел качения относительно кольца, приведенный в разд. 3.3, дает значение, превышающее/4. [c.340] Трение покоя образуется в случае, когда на контактной поверхности имеет место касательное контактное напряжение т,, но проскальзывание при этом отсутствует. Под силой трения покоя в этом случае подразумевают произведение на площадь контактной поверхности. [c.340] Трение качения - это явление, сопровождающееся сопротивлением перекатыванию шарика или ролика по кольцу подшипника. Оно вызвано целым рядом причин, к основным из которых относятся пластическая деформация поверхностного слоя и микропроскальзывание контактирующих поверхностей. Последнее обусловлено следующим. При упругом взаимодействии двух тел с разной кривизной поверхности (контакт кольца и тела качения) деформация их поверхностей в пределах контактной поверхности будет различной. На участке АВ (рис. 5.9) тонкими линиями показаны контуры деталей до деформации, а толстой -после нее. Очевидно, что на этом участке у тела качения произошло укорочение поверхности, а у плоской детали - удлинение, что привело к появлению микропроскальзьшания. [c.340] Рассмотрим радиальный подшипник качения, у которого вращается внутреннее кольцо, а наружное - неподвижное. На рис. 5.10 показано нагруженное тело качения (ролик) радиуса Я , которое вращается под действием силы трения Т, возникающей между ним и внутренним кольцом. Момент трения = TR f, возникающий при взаимодействии вращающегося кольца с телом качения, равен сумме моментов сопротивления вращению М, в том числе А/ - трения скольжения тела качения о сепаратор М - трения тела качения о другое (неподвижное) кольцо. Значения моментов М и А/е зависят от нагрузки на тело качения, вязкости и качества смазывания. Кроме того, момент Мс зависит таюке от гидростатического сопротивления смазочного слоя вращению сепаратора и аэродинамического сопротивления. [c.340] Правая часть этого равенства в зависимости от ситуации (нагрузки, качества смазочного материала, частоты вращения и др.) может иметь различные значения. Например, если увеличивать частоту вращения внутреннего кольца при неизменной нагрузке, то правая часть равенства также будет увеличиваться. Соответственно будет возрастать и левая часть, но до некоторого предела, пока увеличивается трение Г. Но значение Г может повышаться только до некоторого предельного значения, ограниченного частотой вращения При дальнейшем увеличении частоты вращения внутреннего кольца до, скажем, назначение 2 значение А/ а, значит, и М, останутся соответствующими частоте П] (или менее), а тела качения и сеп атор будут вращаться с частотами, которые были при частоте вращения внугреннего кольца щ (или менее). Таким образом, в рассматриваемом случае неизбежно произойдет проскальзывание между внутренним кольцом и телом качения. Слова в скобках или менее приведены в связи с тем, что при начале проскальзывания значение Т уменьшается. [c.341] Таким образом, если А/, меньше значения суммы моментов М, соответствующей новым условиям, например, повышенной частоте вращения, то между вращающимся кольцом и комплектом тел качения возникнет проскальзывание. В результате тела качения будуг быстро изнашиваться. Процесс изнашивания со-прово5вдается повышением температуры. Все это может привести к быстрому выходу из строя подшипника или его заклиниванию. [c.341] Пусть рассматриваемое тело качения является шариком, вращающимся между кольцами радиального шарикоподшипника. Шарики располагаются в желобах колец. На рис. 5.11 показано взаимодействие ш ика с неподвижным н ужным кольцом. Вращение шарика осуществляется вокруг мгновенной оси вращения, проходящей через точку Oy . Выше и ниже этой точки показаны равнодействующие сил трения Гн1 и Г 2- С позиции минимума расхода энергии моменты этих сил относительно центра тела качения должны быть равны друг другу. [c.341] Если бы момент сопротивления вращению М состоял только из момента Мт, то при равенстве радиусов желобов колец на внутреннем кольце мгновенная ось вращения проходила бы через точку О , расположенную относительно поверхности кольца приблизительно на таком же расстоянии, на каком точка отстоит от поверхности наружного кольца (рис. 5.12). Равнодействующие сил трения T ai и были бы равны равнодействующим силам Г (предполагается, что радиусы желобов наружного и внугреннего колец одинаковые). Однако момент Мт является только частью момента сопротивления вращению М. Поэтому для того чтобы от сил трения на внутреннем кольце образовался момент, равный М, необходимо, чтобы точка мтовенной оси вращения располагалась ближе к поверхности внутреннего кольца В этом случае сила Г,] Т,2- В результате относительно центра тела качения образуется момент пары сил Т ] и который уравновешивает момент сопротивления вращению М. Таким образом, чем больше момент М, тем ближе точка Ов к точке g. Дальнейшее возрастание момента М приведет к тому, что эти точки сольются и превратятся в мгновенный центр вращения. [c.342] Повышение частоты вращения приводит к возрастанию нагрузки на наружное неподвижное кольцо из-за центробежных сил от тел качения. Соответственно увеличивается значение Мт . В этом случае также может возникнуть проскальзывание, которое можно устранить повышением нагрузки. Таким образом, для нормальной работы подшипника необходимо, чтобы он был нагружен. Формулы для расчета минимально необходимой нагрузки приведены в разд. 3.3. [c.342] Вернуться к основной статье