Анализ факторов, влияющих на кинематику и долговечность радиально-упорных шарикоподшипников и существующие средства контроля, диагностики и исследования их работоспособности, страница 3

В работе /1/ приводится экспериментальная зависимость отношения скоростей вращения сепаратора и вала от частоты вращения вала для радиально-упорного шарикоподшипника с диаметром шарика  28,6 мм при осевой нагрузке на шарик 2150 Н (рис. 2. 4). Согласно этой зависимости, с увеличением частоты вращения, вала отношение скоростей вращения сепаратора и вала увеличивается. В данной работе приведены также результаты расчета кинематических соотношений в соответствии с гипотезой ведущего кольца и на основе анализа  сил  трения в  упругогидродинамической  смазке.  Показано,  что  результаты   расчета   с  учетом  сил  трения  в  упругогидродинамической  смазке   лучше  согласуются с экспериментальными  данными,  чем результаты  расчета,  в  основе  которых  лежит  гипотеза  ведущего  кольца. Аналогичные выводы  приводятся в  работе  /3/.

Из  работы  /1/  также  следует,  что с уменьшением  осевой нагрузки и частоты   вращения  вала уменьшается расхождение между результатами расчета  и  эксперимента. Указанное расхождение объясняется следующими  причинами:

1) изменением  кинематики подшипника,  приводящей  к  изменению  сил  трения  за  счет различия  в  интенсивности  отвода  тепла,  выделяющегося  за  счет  трения между  контактами  на  внутреннем  и наружном  кольцах;

2) различием распределения давлений в контактных зонах при небольших нагрузках, которое отличается от классического эллипсоидного распределения, характерного для герцевского контакта;

3) изменением поведения смазки с увеличением скорости скольжения на контактных поверхностях.

Рис.2.3. Силы, действующие на шарик в точках контакта с внутренним и наружным кольцами /1/.

Рис.2.4. Зависимость отношения скоростей вращения сепаратора и  вала   от скорости вращения вала ( 2150 Н, 28,6 мм); ( о ) - экспериментальные данные, (- - -) - гипотеза ведущего кольца, (------) – учет сил трения в упругодинамической смазке /…/.

При  вращении внутреннего кольца  подшипника  с  частотой  666/1/  тип  смазки  на  движение шариков  и  сепаратора в  малогабаритных  шарикоподшипниках  существенного  влияния  не  оказывает.  В данном  случае автор рекомендует  при расчете кинематики  использовать  теоретические  зависимости, полученные для  идеального сухого подшипника.

В работе /5./ отмечается, что расчетную долговечность современному подшипнику качения можно гарантировать только при определенном соотношении толщины масляного слоя и микрогеометрии контактирующих поверхностей. Из работы /5/ следует, что толщины смазочного слоя в высокоскоростных подшипниках качения обычно находятся в пределах 0,2...О,5 мкм, а микронеровности обычно имеют величину менее 0,15 мкм.

Таким образам, во многих случаях в высокоскоростных подшипниках качения, работающих со смазкой, создаются условия для  жидкостного трения и это необходимо учитывать при исследовании кинематики шарикоподшипников. На необходимость учёта контактной гидродинамики указывается также в работе /3/.

В работе /6/ отмечается, что проскальзывание в радиально-упорном шарикоподшипнике, зависящее от углов контакта шариков с кольцами, вязкости смазочного материала, частоты вращения, увеличивает энергетические потери на трение, влияет на распределение усилий в элементах подшипника, на тепловой режим и его работоспособность.

Момент сопротивления вращению также связан с кинематикой подшипника /1/. Однако, в известной литературе отсутствуют зависимости момента сопротивления вращения от кинематических  соотношений в радиально-упорных шарикоподшипниках  с учетом нагрузок, частоты вращения и износа деталей. Влияние  осевой нагрузки на кинематику радиально-упорных шарикоподшипников отражено в литературе. Значительное уменьшение отношение частот вращение сепаратора и вала при увеличении осевой нагрузки в литературе объясняется проскальзыванием. Причём  величина скольжения по внутреннему кольцу примерно в 2 раза больше скольжения на наружном кольце, потому что с точки зрения проскальзывания шаров в направлении качения  ведущим является внутренне кольцо. Однако, в данной работе приводятся результаты экспериментальных исследований, указывающих на то, что ведущим бывает в большинстве случаев кольцо с меньшим радиусом кривизны дорожки качения в поперечном сечении.