Бондаренко Л.М., Яковлєв С.О., Білоконний А.В., Кошкалда О.І.

Дніпропетровский національний університет залізничного транспорту ім. акад. В. Лазаряна

Тепловий розрахунок підшипників букс кранів

Величина ККД роликових та шарикових підшипників знайдена експериментально з точністию до третього знаку. Природньо, що при цьому врахованні витрати на чисте кочення роліків (шариків) по внутрішньому і зовнішньому кільцям, деформаційні витрати і витрати від ковзання в місці контакту. Розділити ці витрати на складові не вдалось тому, що відсутні аналітичні залежності для їх визначення.

Виділимо із загального ККД підшипника витрати на чисте тертя кочення (гістерезисні витрати).

Для цього розглянемо роликовий підшипник з такими параметрами [1] : радіус ролика =15мм; довжина ролика =1,5мм; =45мм; радіуси доріжок катання зовнішнього кільця =+3=110мм, де =65мм – посадочний радіус внутрішнього кільця; радіус доріжки катання внутрішнього кільця =+=80мм.

Знайдемо роботу сил тертя кочення при повороті на один оберт внутрішнього кільця

, (1)

де - опір к4оченню ролика по біговій доріжцівнутрішнього кільця.

Звичайно, що по зовнішній біговій доріжці ролик пройде той ж шлях і робота сил тертя кочення

. (2)

Визначимо роботу кочення і . Для цього спочатку знайдемо півширину плями контакту ролика з біговими доріжками внутрішнього і зовнішнього кілець виходячи із теорії контактних деформацій Герца [2]. При рівних модулях пружності матеріалів кілець і роліків та коефіцієнті Пуассона рівному 0,3

, (3)

де - навантаження, яке сприймається роликом, який розглядається.

При визначенні в формулі (3) перед в знаменнику необхідно поставити знак „мінус”.

В [3] доведено, що опір коченню усіх роликів або шариків підшипника може бути знайдене розподілом усього навантаження на підшипник на один шарик, чи ролик.

Якщо навантаження на підшипник складає 43 кН, то =0,444мм, а =0,368мм.

В [4] отримано аналітичні залежності для визначення коефіцієнтів тертя кочення при початкових лінійному і точковому контактах.

При початковому лінійному контакті:

. (4)

Після підстановки і в формулу (4) отримаємо, що =0,081мм.

Опір коченню ролика по біговим доріжкам внутрішнього і зовнішнього кілець: =286, =236.

Робота на подолання опорів від чистого кочення: =144Нм, =119Нм.

Відзначимо,що при обертанні зовнішнього кільця за один його оберт пройдений шлях складає 2 і роботи =198Нм і =163Нм, що на 37%більше, чим при обертанні внутрішнього кільця. З цієї причини конструювати підшипникові вузли з обертанням зовнішнього кільця не раціонально.

Таким чином, ККД роликового підшипника, який припадає на чисте кочення складає:

0,988

при довідковій величині для роликових підшипників =0,990. Отже, частка ККД, яка складає 0,990-0,988=0,002 припадає на деформаційні складові і тертя ковзання в місці контакту і при обертанні внутрішнього кільця опір на ці складові складає =84,5Н, а робота, що припадає на нагрівання підшипника за рахунок деформацій і тертя ковзання в місці контакту по середньому радіусу 8,03Нм =1,92кал.

Таким чином, наведені залежності дозволять більш точно розрахувати температурний режим букс кранів і більш иочно визначити об′єм мастила.

Література:

1. Шариковые и роликовые подшипники: Катаог-справочник/Гончаров К.Ф., Доброборский С.А., Сидоров П.Н. и др. – М.:ЦИНТИАМ, 1963.-380 с.

2. Справочник по сопротивлению материалов /Писаренко Г.С., Яковлев А.П., Матвеев В.В./-Киев: Наук. думка, 1988. – 736 с.

3. Бондаренко Л.М., Ракша С.В., Брильова М.Г./ Уточнення розрахункової схеми навантаження шрупи тіл кочення. – Дніпропетровськ:ДІІТ.-№1. – 2005. – с.47-52

4. Бондаренко Л.М. Аналітично-експериментальне визначення коефіцієнта тертя кочення // Будівництво України. – 2001.-№5.-с.47-48.