2 Анализ условий работы детали Назначение подшипников — поддерживать вращающиеся валы и оси в пространстве, обеспечивая им возможность вращения или качения, и воспринимать действующие на них нагрузки.
Подшипники качения — группа деталей, наиболее широко стандартизованных, взаимозаменяемых и централизованно изготовляемых в массовом производстве.
Радиальные шариковые подшипники могут воспринимать осевые нагрузки, но меньшие радиальных. Они допускают небольшие перекосы вала.
На работоспособность подшипников влияют многие факторы, в том числе соответствие подшипников по типу и размерам, характеру и величине эксплуатационных нагрузок; качество стали и термическая обработка; точность изготовления деталей и чистота обработки, качество сборки подшипников, условия монтажа, качество смазки и другие особенности эксплуатационных условий.
Нагрузки в подшипниках качения При радиальной нагрузке силы на тела качения распределены неравномерно (рис. 1) [3]. Нагрузку воспринимают только тела качения, расположенные на дуге, не превышающей 180° (нагруженная зона). Наиболее нагруженным является шарик, расположенный на линии действия силы.
Рис. 1. Распределение нагрузки.
Основные напряжения в деталях подшипников возникают при экс-плуатации вследствие многократно повторяющегося контактного нагружения колец и тел качения.
Для подшипников качения наиболее типичны следующие виды по-вреждений: контактно-усталостное выкрашивание, вмятины, отслаивания, износ, трещины, коррозия.
Перекатывание тел качения по кольцам связано с образованием в поверхностных слоях контактирующих тел знакопеременных напряжений, которые после определенного числа циклов нагружений приводят к образованию начинающихся от поверхности микротрещин. Последние расклиниваются проникающим в них смазочным материалом, что приводит к выкрашиванию. Обычно выкрашивание начинается на дорожках качения наиболее нагруженных колец, у большинства подшипников — на внутренних.
Из механических повреждений разрушений наиболее частым явля-ется скалывание бортов у роликоподшипников, связанное с перекосом колец. Значительно реже возникает продавливание поверхности с об-разованием вмятин (бинеллирование).
Наряду с питтинговым выкрашиванием на выход подшипников из строя влияет износ поверхности колец и тел качения. Износ может возникать как от попадания в подшипник абразивных частиц, так и из-за трения сепаратора о поверхность колец.
Все данные причины накладывают специфические требования к ме-ханическим свойствам материала, из которого будут изготавливаться кольца подшипника.
Должна обеспечиваться высокая прочность для возможности со-противления пластическому деформированию (до 2000МПа). Для достаточного сопротивления контактно-усталостному выкрашиванию, износу необходимо наложить соответствующее требование на величину твердости поверхности (60−65 HRC), в том числе при рабочих тем-пературах (горячая твердость), которая определяет несущую способность подшипника.
Сталь должна иметь необходимый запас вязкости и пластичности, гарантирующий от преждевременного хрупкого разрушения при эксплуатации и технологической повреждаемости при изготовлении и монтажа, высокое сопротивление ползучести, релаксационную стойкость для обеспечения стабильности механических свойств материала в течение заданного времени и неизменяемости геометрии деталей при воздействии статической или динамической нагрузки и температуры.
Также важна размерная стабильность во времени, обеспечиваемая структурной стабильностью.
