Трение в подшипниках
Энергетические потери в подшипники складываются в основном из потерь на трение, возникающих вследствие проскальзывания в местах контакта тел качения, кольцами и сепаратором, несовершенной упругости материала тел качения и колец, механических потерь в смазочном материале. Переходя в теплоту, эти потери вызывают повышение температуры подшипниковых узлов. Они не являются постоянными во времени и определяются конструкцией подшипника, режимами его работы и смазки. Мощность (Вт), расходуемая на преодоление трения в подшипнике,
где Ртp - момент трения, Н·м; n - час вращения, об/мин.
Приближенно оценить момент тpeния при действии результирующей нагрузки, превышающей 10-20% динамической грузоподъемности, можно по формуле
где fтp - приведенный коэффициент трения (в зависимости от условий работы и подшипника fтр = 0,001-0,02; для подшипников с пластичным смазочным материалом значения fтр приведены в табл. 74) 
- результирующая нагрузка на подшипник, Н; d - диаметр отверстия подшипника, мм.
74. Значения коэффициента fтр
| Тип подшипника | fтр |
| Шариковый; |
|
| радиальный | 0,0020 |
| сферический | 0,0015 |
| радиально-упорный и упорный | 0,0030 |
| Роликовый; |
|
| с короткими цилиндрическими роликами | 0,0020 |
| с длинными цилиндрическими роликами | 0,0040 |
| радиальный сферический | 0,0040 |
| игольчатый | 0,0080 |
| конический | 0,0080 |
При более точных расчетах момент трения определяют как сумму составляющих Тнг от нагрузки и Тсм от смазочного материала
Ттр = Тнг + Тсм.
Составляющая момента трения, обусловленная условиями нагружения,
Здесь f1 - коэффициент, зависящий от конструкции подшипника и нагрузки. Его значения для роликовых подшипников приведены в табл. 75.
75. Значения коэффициента f1 для роликовых подшипников
| Тип роликового подшипника | f1 |
| Радиальный с цилиндрическими роликами: |
|
| с сепаратором | 0,0002-0,0004 |
| без сепаратора | 0,00055 |
| Радиальный сферический | 0,0001-0,0006 |
| Конический | 0,0003-0,0004 |
| Упорный с цилиндрическими роликами | 0,0015 |
| Упорный сферический | 0,0003-0,0005 |
Для шарикоподшипников
где Ро - статическая эквивалентная нагрузка (Р0r или Р0а); С0 - статическая грузоподъемность (С0r или С0a). Значения коэффициентов k1 и k приведены в табл. 76.
Условная нагрузка F1 зависит от значения и направления нагрузки на подшипник.
76. Значения коэффициентов k1 и k
| Тип шарикового подшипника | Начальный угол контакта, о | k1 | k |
| Радиальный | 0 | 0,0007 | 0,55 |
| Радиально-упорный | 26 | 0,0010 | 0,33 |
| Радиально-упорный | 36 | 0,0010 | 0,33 |
| Упорный | 90 | 0,0010 | 0,33 |
| Cферический | 10 | 0,0003 | 0,40 |
Для шариковых подшипников F1 = 1,1Fа /е – 0,1Fr при условии F1 > Fr.
Для радиально-упорных роликоподшипников
F1 = 1,2Fa / e при условии F1 > Fr.
Для упорных и упорно-радиальных шарико- и роликоподшипников
F1 = Fa
Коэффициент е для радиальных и радиально-упорных шарикоподшипников определяют по табл. 64, а для остальных - по каталогу.
Момент Тнг доминирует в суммарном моменте трения у медленно вращающихся тяжело на груженных подшипников.
Составляющая момента трения, обусловленная гидродинамическими потерями в смазочном материале, Нм:
где v - кинематическая вязкость смазочного материала, мм/с; n - частота вращения, об/мин; Dpw - диаметр окружности, проходящей по центрам тел качения, мм; fcм - коэффициент, зависящий от типа подшипника и способа смазывания, табл. 77.
Кинематическую вязкость пластичных смазочных материалов принимают по маслу, на основе которого изготовляют этот материал. Формула справедлива для масел с плотностью около 0,9г/см3. Для роликовых подшипников с короткими цилиндрическими роликами, работающих под действием радиальной и осевой сил, следует учитывать составляющую Тб момента трения, обусловленную трением ролика о направляющий борт:
Ттр = Тнг + Тсм + Тб,
где Тб = fб Fa Dpw , а коэффициент fб (табл. 78) зависит от смазочного материала и конструкции подшипника.
77. Значения коэффициента fсм при различных способах смазывания
| Тип подшипника | Способ смазывания | ||
| Масляный туман* | Масляная ванна или пластичный смазочный материал | Масляная ванна (вертикальный вал) или циркуляционное смазывание | |
| Шариковый: |
| ||
| радиальный, сферический, упорный | 0,7-1 | 1,5-2** | 3-4 |
| радиально- упорный: |
| ||
| однорядный | 1,7 | 3 | 6 |
| двухрядный | 3 | 6 | 9 |
| роликовый: |
| ||
| радиальный цилиндрический: | |||
| с сепаратором | 1,5-2 | 2-3 | 4-6*** |
| без сепаратора | - | 5 | - |
| радиальный сферический | 2-3 | 4-6 | 8-12 |
| конический | 2-3 | 6 | 8-10 |
| упорный: |
| ||
| цилиндрический | - | 4 | 8 |
| сферический | - | 3-4 | 6-8 |
* Меньшие значения относятся к легким, большие - к тяжелым размерным сериям.
** Может возрастать до 5 при пластичном смазочном материале.
*** Может снижаться до 2 для горизонтального вала при циркуляционном смазывании.
78. Значения коэффициента fб
| Конструктивное исполнение радиального роликового подшипника с короткими цилиндрическими роликами | Смазочный материал | |
| пластичный | жидкий | |
| С сепаратором: с модифицированным контактом ролика с направляющим бортом обычной конструкции Без сепаратора, однорядный | 0,003 0,009 0,006 | 0,002 0,006 0,003 |
Приближенно определить момент трогания подшипника можно по формуле
Тп = fп Тнг,
где fп = 4 для конических роликоподшипников с большим углом контакта: fп = 8 для упорных сферических роликоподшипников; fп = 2 в остальных случаях.
Изложенные методы не учитывают потери на трение в уплотнениях закрытых подшипников, которые могут быть значительными.
« Назад [Трение в подшипниках] Далее »