Трение в подшипниках

 Энергетические потери в подшипниках складываются в основном из потерь на трение, возникающих вследствие проскальзывания в местах контакта тел качения с кольцами и сепаратором, несовершенной упругости материала тел качения и колец и механических потерь в смазочном материале. Переходя в теплоту, эти потери вызывают повышение температуры подшипниковых узлов. Они не являются постоянными во времени и определяются конструкцией подшипника, режимами его работы и смазки. Мощность (Вт), расходуемая на преодоление трения в подшипнике,

P_TP=0,10477_Tpn,

где Т_тр - момент трения, Н-м; n - частота вращения, об/мин.
 Приближенно оценить момент трения при действии результирующей нагрузки, не превышающей 10-20% динамической грузоподъемности, можно по формуле

Т_тр =f_тр F_рез d/2,

где f_тр - приведенный коэффициент трения (в зависимости от условий работы и типа подшипника f_тр  = 0,001-0,02; для подшипников с пластичным смазочным материалом значения f_тр   приведены в табл. 74);   F_рез =Ö (F_r² + F_a²)    результирующая нагрузка на подшипник, Н; d - диаметр отверстия подшипника, мм.

74. Значения коэффициента  f_тр
 

 При более точных расчетах момент трения определяют как сумму составляющих Т_нг от нагрузки и Т_см от смазочного материала

Т_тр =  Т_нг  +   Т_см

 Составляющая момента трения, обусловленная условиями нагружения,

Т_нг = f₁ F₁  D_pw

Здесь f₁ - коэффициент, зависящий от конструкции подшипника и нагрузки. Его значения для роликовых подшипников приведены в табл. 75.

75. Значения коэффициента f₁ для роликовых подшипников

Для шарикоподшипников

f₁ =k₁ (P₀ / C₀ )^k_,

где Р_О - статическая эквивалентная нагрузка (Р_оr или Р_оа)', С_о - статическая грузоподъемность (С_оr или С_оa). Значения коэффициентов k₁ и k приведены в табл. 76.
 Условная нагрузка F₁ зависит от значения и направления нагрузки на подшипник

76. Значения коэффициентов k₁и k

  Для шариковых подшипников F₁ = 1,1F_a/e-01Fr при условии F₁≥F_r
  Для радиально-упорных роликоподшипников

F₁ = 1,2F_a / е при условии F₁≥F_r

  Для упорных и упорно-радиальных шарико- и роликоподшипников

F₁=F_a-

  Коэффициент е для радиальных и радиально-упорных шарикоподшипников определяют по табл. 64, а для остальных - по каталогу.
  Момент Тнг доминирует в суммарном моменте трения у медленно вращающихся тяжелонагруженных подшипников.
  Составляющая момента трения, обусловленная гидродинамическими потерями в смазочном материале, Н-м:

T_см = 0,979 ·10^-10 f_cm(vn)^2/3 D³pw
при vn > 2000 ;
T_см = 1,55. 410^-8f_cm D³pw  при vn ≤ 2000 ,

где v - кинематическая вязкость смазочного материала, мм²/с; n - частота вращения, об/мин; D_pw - диаметр окружности, проходящей по центрам тел качения, мм;
f_cm - коэффициент, зависящий от типа подшипника и способа смазывания, табл. 77.
  Кинематическую вязкость пластичных смазочных материалов принимают по маслу, на основе которого изготовляют этот материал. Формула справедлива для масел с плотностью около 0,9 г/см³.
  Для роликовых подшипников с короткими цилиндрическими роликами, работающих под действием радиальной и осевой сил, следует учитывать составляющую 7б момента трения, обусловленную трением ролика о направляющий борт:

Т_тр = Т_нг + T_см + T_б,

где T_б= f_б F_a D_pw , а коэффициент f_б (табл. 78) зависит от смазочного материала и конструкции подшипника.

77. Значения коэффициента f_cm при различных способах смазывания 
 

  ^* Меньшие значения относятся к легким, большие - к тяжелым размерным сериям.
  ^** Может возрастать до 5 при пластичном смазочном материале.
  ^*** Может снижаться до 2 для горизонтального вала при циркуляционном смазывании.

78. Значения коэффициента f_b 
 

Приближенно определить момент трогания подшипника можно по формуле
                                                                                                    T_п=f_п T_нг
где fп = 4 для конических роликоподшипников с большим углом контакта: fп = 8 для упорных сферических роликоподшипников; f_п=2 в остальных случаях. 
  Изложенные методы не учитывают потери на трение в уплотнениях закрытых подшипников, которые могут быть значительными.