SKF. Общий каталог подшипников - часть 19

Рекомендации по расчету требуемой мини­

мальной нагрузки для различных типов под­

шипников приведены во вступительных статьях 

соответствующих разделов технической части 

каталога.

Выбор размера подшипника 

по статической грузоподъем­

ности

Выбор размера подшипника должен осущест­

вляться на основе статической грузоподъем­

ности С

0

, если выполняется одно из следую­

щих условий:

•  Подшипник находится в состоянии покоя и 

подвергается постоянным или кратковремен­

ным (ударным) нагрузкам.

•  Подшипник совершает медленные колеба­

тельные движения под нагрузкой.

•  Подшипник вращается под нагрузкой с 

малой скоростью (n < 10 об/мин), и требова­

ния к его сроку службы невысоки (уравнение 

ресурса для эквивалентной динамической 

нагрузки P даст в этом случае столь низкую 

величину требуемой динамической грузо­

подъемности C, что выбранный подшипник 

будет значительно перегружен при эксплуа­

тации).

•  Подшипник вращается и помимо обычных 

рабочих нагрузок подвергается воздействию 

тяжелых ударных нагрузок.

Во всех этих случаях допустимая величина 

нагрузки на подшипник определяется не уста­

лостью материала, а величиной остаточной 

деформации дорожки качения, возникающей 

под воздействием нагрузки. Нагрузки, дейст­

вующие на подшипник, находящийся в непод­

вижном состоянии или совершающий медлен­

ные колебательные движения, а также ударные 

нагрузки, действующие на вращающийся 

подшипник, вызывают деформации тел и доро­

жек качения. Вмятины могут быть распределены 

по дорожке качения как неравномерно, так  

и равномерно через промежутки, соответствую­

щие расстоянию между телами качения. Если 

нагрузка действует на подшипник на протяже­

нии нескольких оборотов, деформации будут 

равномерно распределены по всей дорожке 

качения. Остаточные деформации могут вызы­

вать вибрацию подшипника, увеличение 

уровня шума и трения; кроме того, не исклю­

чено увеличение внутреннего зазора или 

изменение характера посадки.

В какой степени данные изменения ухуд­

шают рабочие характеристики подшипника 

зависит от требований, предъявляемых к 

подшипнику в конкретных условиях эксплуа­

тации. Поэтому важно предотвратить или 

ограничить возникновение остаточных дефор­

маций, что можно сделать путем выбора под­

шипника с достаточно высоким показателем 

статической грузоподъемности, если должно 

быть удовлетворено одно из следующих 

требований:

•  высокая надежность

•  низкий уровень рабочих шумов (например,  

в электродвигателях)

•  низкий уровень вибрации (например,  

в станках)

•  постоянный момент трения подшипника 

(например, в измерительных аппаратах  

и испытательном оборудовании)

•  малое трение при пуске под нагрузкой 

(например, в кранах).

Эквивалентная статическая нагрузка 

на подшипник

Статические нагрузки, состоящие из радиаль­

ных и осевых составляющих, должны быть 

представлены в виде величины эквивалентной 

статической нагрузки на подшипник, которая 

определяется как нагрузка (радиальная для 

Pис. 3

'

B

'

S

1



Выбор размера подшипника

76

радиальных и осевая для упорных подшипни­

ков), вызывающая в подшипнике такую же 

максимальную нагрузку на тело качения, что  

и фактическая нагрузка. Ее величину вычисляют 

по формуле:

P

0

 = X

0

 F

r

 + Y

0

 F

a

,

где

P

0

 = эквивалентная статическая нагрузка на 

подшипник, кН

F

r

  = радиальная нагрузка на подшипник  

(см. ниже), кН

F

a

  = осевая нагрузка на подшипник  

(см. ниже), кН

X

0

 = коэффициент радиальной нагрузки

Y

0 

= коэффициент осевой нагрузки

Примечание

При расчете Р

0

 следует использовать макси­

мальную величину вероятной нагрузки, а ее 

радиальную и осевую составляющие 

(

† рис. 3) следует подставить в приведенное 

выше уравнение. Если статическая нагрузка 

действует на подшипник в разных направле­

ниях, величина этих составляющих будет 

изменяться. В таких случаях следует использо­

вать те составляющие нагрузки, которые дают 

наибольшую величину эквивалентной стати­

ческой нагрузки Р

0

.

Вся информация и параметры, требуемые 

для расчета эквивалентной статической нагруз­

ки на подшипник, приводятся во вступитель­

ных статьях соответствующих разделов,  

а также в таблицах подшипников.

Требуемая статическая 

грузоподъемность

При определении размера подшипника по 

статической грузоподъемности для расчета 

требуемой величины статической грузоподъем­

ности подшипника используют величину коэф­

фициента запаса s

0

, который выражает отноше­

ние между статической грузоподъемностью С

0

 

и эквивалентной статической нагрузкой Р

0

.

Требуемую величину статической грузоподъем­

ности C

0

 можно определить по формуле:

 

C

0

 = s

0

 P

0

,

где

C

0

 = статическая грузоподъемность, кН

P

0

 = эквивалентная статическая нагрузка  

на подшипник, кН

s

0

 = статический коэффициент запаса

В табл. 10 приведены найденные опытным 

путем ориентировочные величины статиче­

ского коэффициента запаса s

0

 для шариковых  

и роликовых подшипников, работающих  

в различных условиях эксплуатации, которые 

требуют плавности хода. При повышенных 

температурах показатель статической грузо­ 

подъемности уменьшается. Более подробная 

информация может быть предоставлена по 

запросам.

Таблица 10 

Ориентировочные величины статического коэффициента запаса s

0

Тип рабочих 

Вращающийся подшипник 

 

 

 

Неподвижный

условий 

Требования по уровню шумов 

 

 

 

подшипник

 

не важно   

обычные   

высокие   

 

 

Шарико­  Ролико­  Шарико­  Ролико­  Шарико­  Ролико­  Шарико­  Ролико­

 

подшипн.  подшипн.  подшипн.  подшипн.  подшипн.  подшипн.  подшипн.  подшипн.

Плавные, без вибраций 

0,5 

1 

1 

1,5 

2 

3 

0,4 

0,8

Нормальные 

0,5 

1 

1 

1,5 

2 

3,5 

0,5 

1

Выраженные ударные 

нагрузки

1)

 

≥ 1,5 

≥ 2,5 

≥ 1,5 

≥ 3 

≥ 2 

≥ 4 

≥ 1 

≥ 2

Для сферических упорных роликоподшипников рекомендуется использовать s

0

 ≥ 4

1)

 Если величина нагрузки неизвестна, величины s

0

 должны быть не меньше вышеуказанных. Если величина ударных 

нагрузок точно известна, допустимо использовать меньшие величины s

0

77

Проверка показателей статической 

грузоподъемности

В тех случаях, когда известна величина эквива­

лентной статической нагрузки на подшипник 

P

0

, проверка достаточности эквивалентной 

статической грузоподъемности динамически 

нагруженных подшипников может быть произ­

ведена при помощи уравнения

s

0

 = C

0

/P

0

Если полученная величина s

0

 меньше рекомен­

дованной величины (

† табл. 10), следует 

выбрать подшипник, имеющий более высокую 

статическую грузоподъемность.

Примеры расчетов

Пример 1

Радиальный шарикоподшипник SKF Explorer 

6309 должен вращаться с частотой 3 000 об/

мин в условиях постоянной радиальной на­

грузки F

r

 = 10 кН. Осуществляется смазывание 

маслом, имеющим кинематическую вязкость 
n

 = 20 мм

2

/c при рабочей температуре. Тре­

буемая надежность составляет 90 %, а рабочие 

условия предполагают минимальую загрязнен­

ность. Каковы будут номинальный ресурс и 

ресурс SKF?

a) Номинальный ресурс при надежности 90 %

 

q C w

3

L

10

 =   —

 

< P z

Из таблицы подшипников для подшипника 

6309: C = 55,3 кН. т.к. нагрузка только ради­

альная, P = F

r

 = 10 кН (

† Эквивалентная 

динамическая нагрузка на подшипник», 

стр. 74).

L

10

 = (55,3/10)

3

 

 

= 169 миллионов оборотов

или в рабочих часах

 

10

6

L

10h

 =  ——– L

10

 

60 n

L

10h

 = 1 000 000/(60 ¥ 3 000) ¥

 

169 

 

= 940 рабочих часов

b) Номинальный ресурс SKF при надежности 

90 % составляет

L

10m

 = a

1

 a

SKF

 L

10

•  Т.к. требуется надежность 90 %, необхо­

димо найти величину ресурса L

10m

 и a

1

 = 1 

(

† табл. 1, стр. 53)

•  Из таблицы подшипников для подшип­

ника 6309 следует, что dm = 0,5 (d + D) = 0,5 

(45 + 100) = 72,5 мм

•  Из диаграммы 5, стр. 60, требуемая номи­

нальная вязкость масла при рабочей  

температуре для частоты вращения  

3 000 об/мин, n

1

 = 8,15 мм

2

/с. Поэтому  

k

 = n/n

1

 = 20/8,15 = 2,45

•  Вновь из таблицы подшипников: P

u

 = 

1,34 кН и P

u

/P = 1,34/10 = 0,134. Т.к. 

загрязненность минимальна, h

c

 = 0,8 и 

h

c

 P

u

/P = 0,107. Т.к. k = 2,45 по шкале для 

подшипников SKF Explorer на 

диаграммe 1, стр. 54, находим величину 

a

SKF

 = 8. Затем по уравнению ресурса SKF 

вычисляем

L

10m

 = 1 ¥ 8 ¥ 169 

 

= 1 352 миллионов оборотов

или в рабочих часах

 

10

6

L

10mh

 = ——– L

10m

 

60 n

L

10mh

 = 1 000 000/(60 ¥ 3 000) ¥ 1 352 

 

= 7 512 рабочих часов

Пример 2

Радиальный шарикоподшипник SKF Explorer 

6309 из примера 1 работает в составе дейст­

вующей машины, расчет которой произво­

дился несколько лет назад с учетом поправоч­

ного коэффициента a

23

. В настоящее время 

требуется произвести перерасчет ресурса этого 

подшипника с учетом поправочного коэффи­

циента a

23

, а также коэффициента a

SKF

 (на 

основе опыта эксплуатации этой системы), т.е. 

Выбор размера подшипника

78

a

SKF

 = a

23

. Наконец, требуется найти величину 

коэффициента загрязненности h

c

, соответст­

вующую уровню загрязненности системы при 

условии a

SKF

 = a

23

.

•  Если k = 2,45, при помощи шкалы, 

наложенной на кривые k на диаграмме 

величин модифицированного коэффициента 

ресурса a

SKF

, диаграмма 1, стр. 54, по оси 

a

SKF

 находим коэффициент a

23

 ≈ 1,8. Учиты­

вая, что система полностью удовлетворяет 

всем требованиям, можно смело предполо­

жить, что a

SKF

 = a

23

, поэтому 

L

10mh

 = a

23

 L

10h

 = a

SKF

 L

10h

 

и

L

10mh

 = 1,8 ¥ 940 = 1 690 рабочих часов

•  Величина коэффициента h

c

, соответствующая 

этой поправке ресурса по табл. 6, стр. 68, 

для подшипника SKF Explorer 6309, где 

P

u

/P = 0,134

h

c

 = [h

c

 (P

u

/P)]

23

/(P

u

/P) = 0,04/0,134 = 0,3

Пример 3

Требуется проверить расчет существующей 

системы. Радиальный шарикоподшипник SKF 

Explorer 6309­2RS1 с уплотнениями и плас­

тичной смазкой работает в тех же условиях, что 

описаны в примере 2 (k = 2,45). Требуется 

проверить соответствие условий загрязнен­

ности этой системы для того, чтобы выяснить 

возможности снижения затрат для достижения 

требуемого ресурса в 3 000 рабочих часов.

•  Учитывая, что подшипник уплотнен и смазан 

пластичной смазкой, уровень загрязненности 

можно охарактеризовать как соответствую­

щий уровню «высокая чистота», тогда по 

табл. 4, стр. 62, h

c

 = 0,8. Если P

u

/P = 0,134, 

h

c

 (P

u

/P) = 0,107, то по шкале для подшип­

ников класса SKF Explorer на диаграммe 1, 

стр. 54 и k = 2,45, a

SKF

 = 8.

L

10mh

 = 8 ¥ 940 = 7 520 рабочих часов

•  В качестве более дешевого варианта для 

этого же подшипникового узла выбран 

подшипник SKF Explorer 6309­2Z с 

защитными шайбами. Если уровень 

загрязненности можно охарактеризовать как 

нормальный, то из табл. 4, стр. 62, h

c

 = 0,5. 

Если P

u

/P = 0,134, h

c

 (P

u

/P) = 0,067, то по 

шкале для подшипников SKF Explorer на 

диаграммe 1, стр. 54, k = 2,45, a

SKF

 ≈ 3,5.

 

L

10mh

 = 3,5 ¥ 940 = 3 290 рабочих часов

Вывод: Если существует такая возможность,  

в этом подшипниковом узле можно применить 

более экономичное решение путем замены 

подшипника с уплотнениям на подшипник  

с защитными шайбами.

Обратите внимание на то, что использование 

показателя ресурса, определяемого с учетом 

поправочного коэффициента a

23

, не позволяет 

производить такую оценку конструкции. Кроме 

того, невозможно вычислить показатель требуе­

мого ресурса (

† пример 2, при использовании 

поправочного коэффициента a

23

 расчетный 

ресурс составлял бы всего лишь 1 690 рабочих 

часов).

Пример 4

Радиальный шарикоподшипник SKF Explorer 

6309, приведенный в диаграммe 1, работает  

в составе действующей системы, расчет которой 

производился несколько лет назад с учетом 

поправочного коэффициента a

23

. Поступило 

несколько жалоб на отказы в работе подшип­

ника. Требуется оценить конструкцию этой 

подшипниковой системы для определения 

соответствующих мер по повышению ее 

надежности.

•  Производится расчет ресурса с учетом 

коэффициента a

23

. Если k = 2,45, по шкале k 

на диаграмме величин модифицированного 

коэффициента ресурса a

SKF

 диаграмма 1, 

стр. 54, по оси a

SKF 

находим коэффициент 

a

23

 ≈ 1,8.

L

10mh

 = a

23

 ¥ L

10h

 = 1,8 ¥ 940  

 

 

= 1 690 рабочих часов

79