Формулы для расчета характеристик подшипников
Динамическая эквивалентная радиальная нагрузка:
Постоянная стационарная нагрузка, при которой срок службы подшипника качения получается таким же, как и в условиях фактической нагрузки. Динамическая эквивалентная радиальная нагрузка на радиальные, радиально-упорные шариковые и радиальные роликовые подшипники при постоянной радиальной и осевой нагрузках вычисляется по следующим формулам:
Pr = (X Fr + Y Fa ). fd
Динамическая эквивалентная радиальная нагрузка для радиальных роликовых подшипников при α = 0 и под воздействием только радиальной нагрузки рассчитывается по следующей формуле:
Pr = Fr fd
Динамическая эквивалентная осевая нагрузка:
Постоянная центрально-осевая нагрузка, при которой срок службы подшипника качения получается таким же, как и в условиях фактической нагрузки. Динамическая эквивалентная осевая нагрузка на упорные шариковые подшипники и упорные роликовые подшипники при α ≠ 0 рассчитывается по формуле:
Pa = (X Fr + Y Fa ). fd
Упорные шариковые подшипники и подшипники качения с углом наклона α = 90 градусов поддерживают только осевые нагрузки. Динамическая эквивалентная осевая нагрузка на подшипники этого типа рассчитывается по формуле:
Pa = Fa fd
Статическая эквивалентная радиальная нагрузка:
Статическая радиальная нагрузка, которая создает такое же контактное напряжение в центре контакта наиболее нагруженного ролика/дорожки качения, что и в случае контакта в условиях фактической нагрузки. Статическая эквивалентная радиальная нагрузка на радиальные, радиально-упорные шариковые и радиальные роликовые подшипники является наибольшим из двух значений, которые рассчитываются по формуле:
P0r = X0 Fr + Y0 Fa
P0r = Fr
Статическая эквивалентная осевая нагрузка:
Статическая центрально-осевая нагрузка, которая создает такое же контактное напряжение в центре контакта наиболее нагруженного ролика/дорожки качения, что и в случае контакта в условиях фактической нагрузки. Статическая эквивалентная осевая нагрузка на упорные шариковые подшипники и упорные роликовые подшипники рассчитывается по формуле:
P0a = X0 Fr + Y0 Fa
Результирующая эквивалентная нагрузка
При постоянной нагрузке на подшипник эквивалентная нагрузка рассчитывается в зависимости от типа подшипника по следующим формулам:
P = Pr или P = Pa
Если нагрузка на подшипник в течение его срока службы непостоянна, эквивалентная нагрузка рассчитывается по формуле:
Где:
, нагрузка на подшипник PОсновной номинальный срок службы:
Для отдельного шарикового подшипника или группы внешне идентичных шариковых подшипников, функционирующих в одинаковых условиях, — срок эксплуатации с коэффициентом надежности 90 % в обычных рабочих условиях, с использованием современных, общеупотребительных материалов и при надлежащем контроле качества изготовления. Основной номинальный срок службы радиальных шариковых подшипников рассчитывается по формуле:
 | или |  | для расчета срока службы в часах |
Основной номинальный срок службы радиальных роликовых подшипников рассчитывается по формуле:
 | или |  | для расчета срока службы в часах |
Основной номинальный срок службы упорных шариковых подшипников рассчитывается по формуле:
 | или |  | для расчета срока службы в часах |
Основной номинальный срок службы упорных роликовых подшипников рассчитывается по формуле:
 | или |  | для расчета срока службы в часах |
Скорректированный номинальный срок службы:
Значение срока службы, получаемое путем корректировки основного номинального срока службы с учетом соответствующего уровня надежности, особых свойств подшипника и конкретных условий эксплуатации. Основной номинальный срок службы радиальных шариковых подшипников рассчитывается по формуле:
для метода расчета ANSI/AFBMA 9 (ISO 281): Lnar = L10r a1 a2 a3 или Lna = L10 a1 a2 a3 для номинального срока службы в часах
для метода расчета SKF AG: Lnar = L10r a1 askf ft или Lna = L10 a1 askf ft для номинального срока службы в часах
Коэффициент корректировки срока службы с учетом надежности, a1
Для группы внешне идентичных шариковых подшипников, функционирующих в одинаковых условиях, — процент подшипников, для которых ожидается достижение или превышение заданного срока службы. Надежность отдельного шарикового подшипника — это вероятность достижения или превышения заданного срока службы для этого подшипника. Значения коэффициента корректировки срока службы a1 приводятся в следующей таблице.
Надежность [%] | Lna | a1 |
|---|---|---|
90 | L10 | 1 |
95 | L5 | 0,62 |
96 | L4 | 0,53 |
97 | L3 | 0,44 |
98 | L2 | 0,33 |
99 | L1 | 0,21 |
Коэффициент корректировки срока службы с учетом особых свойств подшипника, a2
Срок службы подшипника увеличивается или сокращается в зависимости от качества материала, технологии изготовления и внутренней конструкции подшипника. С учетом этих особенностей значение срока службы корректируется с помощью коэффициента a2.
Коэффициент корректировки срока службы с учетом условий эксплуатации, a3
Этот коэффициент используется, когда требуется принять во внимание воздействие условий эксплуатации на подшипник, в особенности смазки. На срок службы влияет фактор усталости, которая обычно наблюдается под поверхностями, подвергаемыми воздействию повторяющихся нагрузок. Если состояние смазки удовлетворительное, ролики отделены от дорожек качения масляной пленкой и повреждением поверхности можно пренебречь, значение a3 устанавливается равным 1. Если состояние смазки неудовлетворительное, например смазочное масло имеет низкую вязкость или окружная скорость роликов слишком мала, используется значение a3 < 1.
В свою очередь, если смазка в отличном состоянии, можно использовать значение a3 > 1. Если состояние смазки неудовлетворительное и используется значение a3 < 1, коэффициент корректировки срока службы a2 не может превышать 1. Если подшипник выбирается в зависимости от номинальной основной динамической нагрузки, рекомендуется использовать подходящее значение коэффициента надежности a1 для каждой конкретной ситуации. При выборе следует руководствоваться соотношением стоимость/производительность, определяемым типом оборудования и фактическими условиями эксплуатации, включая смазку, температуру, крепление и т. д.
Коэффициент изменения срока службы для SKF, aSKF
Этот коэффициент отражает зависимость между предельным коэффициентом усталостной нагрузки (Pu/P), состоянием смазки (коэффициентом вязкости) и уровнем загрязнения подшипника (ηc). Значения коэффициента aSKF можно получить из следующих четырех диаграмм для разных типов подшипников как функцию значения ηc(Pu/P) для стандартных подшипников SKF и подшипников SKF Explorer при различных значениях коэффициента вязкости κ.
Диаграмма 1. Коэффициент aSKF для радиальных шариковых подшипников:
| aSKF |  |
| ηc (Pu / P) |
 | Другие стандартные подшипники SKF | |
 | Подшипники SKF Explorer |
Диаграмма 2. Коэффициент aSKF для радиальных роликовых подшипников:
| aSKF |  |
| ηc (Pu / P) |
| | Другие стандартные подшипники SKF | |
| | Подшипники SKF Explorer |
Диаграмма 3. Коэффициент aSKF для упорных шариковых подшипников:
| aSKF |  |
| ηc (Pu / P) |
Диаграмма 4. Коэффициент aSKF для радиальных упорных роликовых подшипников:
| aSKF |  |
| ηc (Pu / P) |
| | Другие стандартные подшипники SKF | |
| | Подшипники SKF Explorer |
Температурный коэффициент, ft
Рабочая температура для каждого подшипника определяется в зависимости от его материала и структуры. При специальной термообработке подшипники могут эксплуатироваться при температурах выше +150 ºC. Допустимое контактное напряжение постепенно уменьшается с повышением рабочей температуры. Соответственно сокращается и номинальный срок службы.
Потеря мощности при трении
Для κ > 4 используйте кривую для κ = 4. Так как значение ηc (Pu / P) стремится к нулю, аSKF стремится к 0,1 для всех значений κ. Пунктирная линия обозначает положение прежней шкалы a23 (κ), где aSKF = a23.
На диаграммах представлены типичные значения и запасы прочности, обычно соответствующие предельным усталостным нагрузкам для других механических компонентов. Учитывая, что формулы номинального срока службы SKF допускают упрощения, даже при точной идентификации рабочих условий нецелесообразно использовать значения aSKF, превышающие 50.
Значение используемых переменных: