Разработка методики расчета концентрации продуктов износа подшипников качения

АННОТАЦИЯ

В данной статье рассмотрены наибольший износ по дуге контакта шарика с кольцом подшипника наблюдается на поверхности, где происходит большее проскальзывание, т.е. на гране желоба колец.

ABSTRACT

This article discusses the greatest wear in the arc of contact of the ball with the bearing ring is observed on the surface, where there is more slippage, i.e. on the verge of the gutter rings.

Ключевые слова: подшипника, трения, агрегат

Keywords: bearing, friction, unit

В связи с вращением внутреннего (наружного) кольца и свободным движением шарика по желобу колец они изнашиваются по поверхностям качения равномерно. При отсутствии перекоса колец из-за наличия радиального зазора между наружным кольцом и шариком не возникает радиальная сила и изнашивается только часть поверхностей трения наружного кольца, причем наибольший износ по периметру наружного кольца наблюдается на поверхности кольца, где расположены наиболее нагруженные шарики подшипника. По мере сокращения нагрузки на шарик величина износа уменьшается за счет снижения деформационной составляющей износа.

При наличии перекоса колец между шариком и наружным кольцом возникают осевые силы, прижимающие шарик на боковые поверхности желобов внутреннего и наружного колец. Причем величина этой силы имеет наибольшее значение на плоскости действия радиальной силы, поэтому наружное кольцо больше изнашивается в этих точках.

Наибольший износ по дуге контакта шарика с кольцом подшипника наблюдается на поверхности, где происходит большее проскальзывание, т.е. на гране желоба колец. Для упрощения расчета объема износа развертываем дуги контакта шарика с кольцом на прямую линию (рис 1.).      

Определяем объем продуктов износа элементов подшипника. Внутреннего кольца: первого подшипника

,

второго подшипника

,

n - подшипника,

.

Рисунок 1. Развертка дуги желоба шарикоподшипника для построения эпюры износа дорожки качения

Обычно в агрегатах силовых передач мобильных машин устанавливаются подшипники с одинаковым ресурсом. Данное положение подтверждается аналитическим выражением для расчета скорости изнашивания внутреннего кольца, т. к. скорость изнашивания кольца пропорциональна нагрузке. Тогда

.

Сумма объемов износа всех внутренних колец подшипников

Сумму геометрических параметров внутреннего кольца подшипника обозначим

Тогда

,

Где  d_minв, d_maxв – минимальный и максимальный диаметры внутреннего кольца по желобу.

Наружного кольца: первого подшипника

,

второго подшипника

,

n - подшипника

.

Из-за равности ресурса подшипника в агрегате

,

обозначив

получим:

,

где d_minн, d_maxн – минимальный и максимальный диаметры наружного кольца по желобу.

Шарика: первого подшипника

,

второго подшипника

,

n - подшипника

.

С учетом равности ресурса подшипников в агрегате

U_ш=U_ш1=U_ш2=···=U_шn.

Тогда сумма объемов износа всех шариков

,

где n_ш1, n_ш2, ···, n_шn – количество шариков в каждом подшипнике.

Обозначим:

.

Сумма объемов износа всех шариков будет

.

Общий объем продуктов износа всех подшипников, находящихся в агрегате:

.

Определяем коэффициент износостойкости элементов подшипника относительно износу внутреннего кольца:

для наружного кольца

,

для шариков

.

Тогда общий объем продуктов износа всех подшипников по эпюре с учетом коэффициента относительной износостойкости

.

Ресурс подшипников качения оценивается величиной радиального зазора. Его изменение за время t будет

Предельно допустимый объем продуктов износа всех подшипников за один срок замены масла с учетом изменения радиального зазора подшипников за тот же период,

,

где [S_см] – предельное изменение радиального зазора за один срок замены масла

,

здесь   S_пред – предельный радиальный зазор на выбраковку подшипника; N_см  -количество замены масла за один межремонтный ресурс агрегата.

Предельная концентрация продуктов износа всех подшипников качения с учетом доли от общего объема износа всех деталей

,

где G – заправочная масса агрегата маслом.

Расчет потребности на запасные части ДКП состоящих из зубчатых колес, роликовых и шариковых подшипников качение и шлицевых соединений произведен для 100 шт. хлопководческих тракторов, результаты расчетов приведен в таблице 1. При определении срока замены масла в агрегате принимались Т_см =1000 часов, годовая выработка трактора составила Т_в,=2200 часов.

Таблица 1

Список литературы:

1.Барский И.Б. Конструирование и расчет тракторов. – М.: Машиностроение, 1980. – 335 с.
2.Величкин И.П. Ускоренные испытания в общей системе испытаний машин на надежность. // Тракторы и сельскохозяйственные машины, 1999. – №2. – С.27-31.
3. Иргашев А. И. Повышение износостойкости зубчатых передач –Т.: ТашГТУ, 2015 – 175 с.
4.Иргашев А.И. Износостойкости зубчатых передач –Т.: ТашГТУ, 2013 –165 с.
5.Икрамов У.А., Иргашев А., Махкамов К.Х. Расчетная модель для оценки износостойкости зубчатых передач по концентрациям продуктов износа в масле. // Трение и износ. – 2003. – Том 24, – №6. – С.620-625.