УДК 629.113

ИССЛЕДОВАНИЕ УСЛОВИЙ РАБОТЫ ПОДШИПНИКОВ КАЧЕНИЯ С ЦЕЛЬЮ ОПТИМИЗАЦИИ СМАЗОЧНЫХ РАБОТ

Гордивский Виктор Николаевич1, Гумелёв Василий Юрьевич2, Череватенко Владимир Васильевич3
1Рязанское высшее воздушно-десантное командное училище (военный институт) имени генерала армии В.Ф. Маргелова, канд. техн. наук, доцент
2Рязанское высшее воздушно-десантное командное училище (военный институт) имени генерала армии В.Ф. Маргелова, канд. техн. наук
3Рязанское высшее воздушно-десантное командное училище (военный институт) имени генерала армии В.Ф. Маргелова, курсант

Аннотация
Проведенные исследования условий работы конических роликовых подшипников, которые устанавливаются в ступицах колес автомобиля, показали, что эти условия не являются напряженными и влияние на работоспособность подшипников динамических факторов незначительно. Распределение нагрузки в подшипнике качения в значительной степени зависит от размера зазора между телом качения и сепаратором.

Ключевые слова: подшипники качения, смазочные работы


STUDY OF THE CONDITIONS OF WORK OF ROLLING BEARINGS TO OPTIMIZE LUBRICATION

Gordivskiy Viktor Nikolaevich1, Gumelev Vasiliy Yuryevich2, Cherevatenko Vladimir Vasilievich3
1Ryazan high airborne command school (the military institute) name of the General of the army V. Margelov, candidate of technical Sciences, associate professor
2Ryazan high airborne command school (the military institute) name of the General of the army V. Margelov, candidate of technical Sciences
3Ryazan high airborne command school (the military institute) name of the General of the army V. Margelov, cadet

Abstract
Studies of working conditions tapered roller
bearings that are used in wheel hubs of the car, showed that these conditions are not strained, and the impact on the performance of the bearings of dynamic factors slightly. Load distribution in the bearing rolling largely depends on the size of the clearance between the body of the rolling elements and cage.

Библиографическая ссылка на статью:
Гордивский В.Н., Гумелёв В.Ю., Череватенко В.В. Исследование условий работы подшипников качения с целью оптимизации смазочных работ // Современная техника и технологии. 2014. № 1 [Электронный ресурс]. URL: http://technology.snauka.ru/2014/01/2861 (дата обращения: 01.10.2017).

В основу вопроса при определении периодичности проведения смазочных работ многие ученые ставят обеспечение заданной долговечности узла. В соответствии с существованием различных концепций изнашивания подшипников качения существуют различные виды расчета их долговечности [1,2]:
-из условий усталостной прочности;
-при окислительном износе;
-в присутствии абразивных частиц;
-при определении работоспособности смазки в подшипнике.
Основной методикой расчета долговечности подшипников качения является расчет из условия усталостной прочности. Критерием для этого расчета является динамическая грузоподъемность. Динамическая грузоподъемность связана с номинальной долговечностью соотношением:

,

где L – ресурс подшипника, час;
С – динамическая грузоподъемность, Н;
Р – эквивалентная динамическая нагрузка, Н;
n – частота вращения, об/мин.

При окислительном износе дорожек и тел качения для определения долговечности подшипников использовали выражение: 

где L – ресурс подшипника, час;
i – размерный износ поверхностей качения;
В, К0 – коэффициенты определяемые экспериментально и зависящиеот свойств материала, качества сборки, точности изготовления.
При увеличенной периодичности проведения смазочно-заправочных работ долговечность подшипников определяется изменением свойств смазок. Стандартного метода, определяющего работоспособность смазочных материалов в любом узле вне зависимости от конструкции и условий эксплуатации, пока не существует, поэтому срок службы их в конкретных узлах определяют экспериментальным путем. Так, экспериментально установлено [3], что работоспособность пластичных смазок в зависимости от температуры может быть рассчитана по формуле:

,

где Т – температура, 0С;
t – срок службы смазки; 
А, В – постоянные коэффициенты для данного типа смазки.
Данные методы оценки долговечности подшипников качения отличаются простотой, так как существуют каталоги, в которых представлены значения необходимых параметров для стандартных подшипников качения.
Рассчитанная долговечность подшипников по данным методам ниже значений долговечности узлов трения при реальных условиях эксплуатации. Это связано с тем, что при подборе подшипников, исходя из условий надежности, принимают максимальную нагрузку узла, скоростной и температурный режимы, худшие режимы смазывания и т.д.
Долговечность подшипника определяется возникающими силами трения при качении и распределением напряжений в зоне соприкосновения роликов с сепаратором (рисунок 1).

Рн - нормальная нагрузка; Рr – нагрузка сопротивления качению; r – радиус цилиндра; F – сила прикладываемая к телу качения необходимая для преодоления сил трения; lr – плечо силы трения; l – плечо нормальной нагрузки

Рисунок 1 – Распределение напряжений в зоне соприкосновения ролика с плоскостью

При неподвижном цилиндре в зоне соприкосновения с сепаратором под действием нагрузки возникает местная деформация смятия на площадке ав. Согласно теории упругости напряжение по линии ав распределяется по эллиптической кривой, и равнодействующая этих напряжений совпадает с направлением нагрузки на цилиндр. При перекатывании цилиндра участок св площадки смятия будет находиться в зоне нарастающих деформаций, а участок ас – в зоне исчезающих деформаций. Поэтому в силу гистерезиса, являющегося следствием наличия внутреннего трения в материале, распределение напряжений по площадке ав окажется не симметричным, а равнодействующая напряжений будет смещена вправо от точки с на некоторую величину lr, называемую плечом силы трения качения, или коэффициентом силы трения качения.
Между сепаратором и телами качения возникают значительные давления и силы трения, приводящие к износу подшипников. Однако это характерно для шариковых подшипников, что обусловлено различными скоростями точек а и в при качении шарика (рисунок 2).

Dw – диаметр тела качения; D1 – диаметр внутреннего кольца; Fцб – центробежная сила; V1 – скорость вращения внутреннего кольца; Wс – скорость вращения сепаратора; ава – линия контакта шарика с кольцами

Рисунок 2 – Распределение скоростей качения в подшипнике

Контакт шарика с кольцами осуществляется по некоторой дуге ава. Если допустить, что в точке в нет скольжения, то оно будет в точке а. Таким образом, в шариковых подшипниках наряду с трением качения наблюдается трение скольжения. Это создает дополнительный износ и потери в этих подшипниках. В роликовых подшипниках имеет место чистое качение, так как все точки контакта одинаково удалены от оси роликов. При этом виде трения износ подшипников незначителен [4].
Исследования динамической нагруженности конических роликовых подшипников также показали, что условия их работы не напряженные, так как в подшипниках данного типа действие гироскопических моментов и влияние динамических факторов незначительно.
Гироскопический момент МГ для данного типа подшипников определяется по выражению:

МГ = JWр Wс sin a,

где J – момент инерции ролика относительно своей оси; 
 – угловая скорость ролика вокруг своей оси; 
 – угловая скорость сепаратора,
a – угол давления.

Таким образом, можно сделать вывод, что в конических подшипниках ступиц колес преобладает трение качения, а условия применения не являются жесткими. Долговечность подшипников применяемых в ступицах колес при правильной эксплуатации узла превышает расчетную. При этом распределение нагрузки в подшипнике качения в значительной степени зависит от размера зазора между телом качения и сепаратором в подшипнике [5], а неправильная регулировка подшипника прогрессивно ухудшает условия его работы.


Библиографический список
  1. Ищенко А.Г. Основные виды изнашивания деталей ходовой части грузовых автомобилей. – М.: Грузовик. – 2002. – №8 – С.24-25.
  2. Ямпольский, Г.Я. Исследование абразивного износа элементов пар качениях [Текст] / Г.Я. Ямпольский, И.В. Крагельский – М.: Наука, 1983. – 63с.
  3. Ваванов, В.В. Автомобильные пластичные смазки [Текст] / В.В. Ваванов, В.В. Вайншток, А.А. Гуреев – М.: Транспорт, 1986. – 144с.
  4. Гордивский В.Н., Кравченко А.М., Заварзин А.Т. К вопросу об оценке функциональных свойств пластичных смазок в сборочных единицах автомобилей. – М.: КАРТЭК Практика противокоррозионной защиты. – 1999. – № 1 (15) – С. 58 – 62
  5. Пат. 119844 Российская Федерация (опубл. 27.08.2012) Устройство для автоматической подачи консистентной смазки / Гордивский В.Н., Демихов С.В, Колганов С.Е., Бугаев С.В., Шевченко С.А.; заявитель и патентообладатель Федеральное государственное военное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Военный учебно-научный центр Сухопутных войск «Общевойсковая академия Вооруженных сил Российской Федерации». –Дата регистрации: 27.04.2011. Номер заявки: 2011116813/06.

 



Все статьи автора «Гумелёв Василий Юрьевич»


© Если вы обнаружили нарушение авторских или смежных прав, пожалуйста, незамедлительно сообщите нам об этом по электронной почте или через форму обратной связи.

Связь с автором (комментарии/рецензии к статье)

Оставить комментарий

Вы должны авторизоваться, чтобы оставить комментарий.

Если Вы еще не зарегистрированы на сайте, то Вам необходимо зарегистрироваться: