К. т. н., доц. Бондаренко Л. Н., Проскурня В. Н., Черкудинов В. Э.,
Скрипник О. В.

Днепропетровский национальный университет железнодорожного транспорта имени академика В. Лазаряна

Уточнение величины коэффициентов трения подшипников крановых колес

При определении сопротивления от трения в ходовых частях кранов употребляется для коэффициент трения подшипников, приведенный к цапфе колеса. При подшипниках качения его величину рекомендуется принимать
µ = 0,01…0,015 при шарикоподшипниках и µ = 0,015…0,020 при роликовых подшипниках. Эти значения получены экспериментально и, как видно, имеют значительную вилку расхождений. Кроме того, неизвестно для какой конструктивной схемы узла качения они получены: вращается внутренняя или наружная обоймы подшипника.

Найдем теоретически величину µ для шарико- и роликоподшипников при вращении внутренней и наружной обойм.

1.Узел ходового колеса с шарикоподшипниками

Нагрузка на наиболее нагруженный шарик

, (1)

где Q – нагрузка на подшипник;

– количество шариков;

D, d – наружный и посадочный диаметры подшипника.

Коэффициент трения качения при точечном контакте может быть найден из формулы

, (2)

где b – полуширина пятна контакта в направлении движения;

dш – диаметр шарика в метрах.

Полуширина пятна контакта наиболее загруженного шарика с внутренней обоймой подшипника

, (3)

где rж = 0,515dш – радиус желоба;

– диаметр внутренней обоймы;

dш = 0,3×(D – d);

– коэффициент, являющийся функцией отношения .

Для нахождения полуширины пятна контакта шарика с наружной обоймой необходимо поменять на – диаметр внешней обоймы и перед поставить «минус».

Сопротивления качению шариков по внутренней и внешней обоймам находятся из выражений:

(4)

Работа сил трения качения за один оборот:

внутренней обоймы

; (5)

внешней обоймы

. (6)

Коэффициент, приведенный к цапфе при вращении:

внутренней обоймы

; (7)

внешней обоймы

. (8)

При статистической нагрузке на подшипник Q = 17,5 кН, что соответствует шарикоподшипнику № 308 (D = 90 мм; d = 40мм; dш = 15 мм; . Коэффициенты трения качения а приведенные к цапфе коэффициенты трения подшипника и при рекомендуемой величине
0,01 … 0,015.

2. Узел с роликоподшипником

Статистической нагрузке на подшипник Q = 17,5 кН соответствует роликоподшипник радиальный с короткими роликами № 2207 с d = 35 мм;
D = 72 мм;

Полуширина пятна контакта с внутренней обоймой

(9)

для определения в знаменателе перед необходимо поставить «минус» и заменить на .

При диаметре ролика величины коэффициентов трения качения согласно формулы (2) составят а величины коэффициентов трения качения, приведенные к цапфе составят (рекомендуемые величины .

Таким образом, величины коэффициентов трения подшипников, приведенные к цапфе, хорошо согласуются со справочными значениями для роликовых подшипников.

Литература

1. Кожевников С. Н. Теория механизмов и машин [Текст] / С. Н. Кожевников. – М.: Машиностроение, 1969. – 582 с.

2. Бондаренко Л.М., Деформаційні опори в машинах [Текст] / Л. М. Бондаренко, М. П. Довбня, В. С. Ловейкин. – Дніпропетровськ: Дніпро – VAL, 2002. – 200 с.

3. Писаренко Г. С. Справочник по сопротивлению материалов [Текст] /
Г. С. Писаренко, А. П. Яковлев, В. В. Матвеев. – Киев: Наук. думка, 1988. – 736 с.