Расчет рабочего радиального зазора в радиально-упорном шарикоподшипнике — это важный аспект для обеспечения его правильной работы и долговечности. Радиально-упорные шарикоподшипники обычно предназначены для восприятия как радиальных, так и осевых нагрузок, и правильный зазор играет ключевую роль в их работе.
Шаги для расчета рабочего радиального зазора
-
Определение исходных данных:
- Внутренний диаметр подшипника (d)
- Наружный диаметр подшипника (D)
- Ширина подшипника (B)
- Нагрузки (радиальная и осевая)
- Температурные условия эксплуатации
-
Определение теплового расширения:
- Радиально-упорные подшипники подвержены тепловому расширению как внутреннего, так и наружного колец.
- Формула для теплового расширения: Δd=α⋅d⋅ΔT, где:
- α — коэффициент теплового расширения материала подшипника.
- d — диаметр подшипника.
- ΔT — изменение температуры.
-
Расчет смещения шариков:
- При воздействии нагрузок, шарики подшипника смещаются, что влияет на рабочий зазор.
- Формула для расчета смещения: δ=Pr⋅BE⋅D, где:
- Pr — радиальная нагрузка.
- B — ширина подшипника.
- E — модуль упругости материала.
- D — наружный диаметр подшипника.
-
Коррекция зазора на основе теплового расширения и смещения:
- Суммируйте изменения размеров из-за теплового расширения и смещения шариков, чтобы получить итоговый рабочий радиальный зазор.
-
Проверка допустимого диапазона зазоров:
- Сравните полученное значение с рекомендованными значениями зазора для данного типа подшипника. Эти значения можно найти в справочниках или в документации производителя подшипников.
Пример расчета
Предположим, что у нас есть следующие исходные данные:
- Внутренний диаметр подшипника (d): 50 мм
- Наружный диаметр подшипника (D): 90 мм
- Ширина подшипника (B): 20 мм
- Радиальная нагрузка (Pr): 5000 Н
- Температурное расширение (ΔT): 30°C
- Коэффициент теплового расширения стали (α): 11.5 × 10⁻⁶ /°C
- Модуль упругости стали (E): 210 GPa (210 × 10⁹ Н/м²)
-
Тепловое расширение внутреннего кольца:
Δd=α⋅d⋅ΔT=11.5×10−6⋅50⋅30=0.01725 мм -
Тепловое расширение наружного кольца:
ΔD=α⋅D⋅ΔT=11.5×10−6⋅90⋅30=0.03105 мм -
Смещение шариков:
δ=Pr⋅BE⋅D=5000⋅20210×109⋅90=0.0000053 мм -
Итоговый рабочий радиальный зазор:
Δtotal=Δd+ΔD+δ=0.01725+0.03105+0.0000053=0.0483053 мм
Таким образом, итоговый рабочий радиальный зазор составляет примерно 0.048 мм.
Заключение
Правильный расчет радиального зазора помогает обеспечить надежную и долговечную работу радиально-упорных шарикоподшипников. Необходимо учитывать все факторы, включая нагрузки, тепловое расширение и механические свойства материалов, чтобы добиться оптимального результата.