Методика проведения испытаний подшипников 83700 серии

УДК 629.735.017.1.004.6

МЕТОДИКА ПРОВЕДЕНИЯ ИСПЫТАНИЙ ПОДШИПНИКОВ 83700 СЕРИИ

В.К. ХАРИНА

Статья представлена доктором технических наук, профессором Машошиным О.Ф.

В данной статье рассматриваются этапы и порядок проведения испытания подшипников и подшипниковых узлов, проходящих программу испытаний на специализированных стендах.

Ключевые слова: подшипники, порядок проведения испытаний.

Надежность работы подшипников в агрегатах летательных аппаратов не может не влиять на безопасность полетов, поэтому прилагаются основные усилия по исследованию подшипников для выявления причин выхода их из строя, определение экспериментальным путем допустимых нагрузок, которые эти подшипники смогут выдержать при эксплуатации ЛА. Определение ресурса подшипников имеет большое значение для их выбора при работе на заданных режимах, разработки мероприятий по применению и мер, предусмотренных для увеличения ресурса, при необходимости.

Для определения работоспособности подшипников часто требуется проведение натурных испытаний подшипников и агрегатов, исследование качества материала, проведение измерений деталей подшипников, определение действующих нагрузок опытным путем и т.д.

Срок ресурсоспособности подшипников зависит от степени износа рабочих поверхностей.

Величина и характер износа деталей подшипника непосредственно определяет срок службы подшипника в эксплуатации.

На срок службы подшипников большое влияние оказывает правильность выбора их конструкции, величина и направление нагрузки, скорость вращения, точность формы деталей, смазка, технология изготовления подшипников и т.д.

Условия работы подшипников, полностью соответствующие эксплуатационным условиям, моделируются в лабораторных условиях на испытательных стендах, выполненных в полном соответствии с конструкцией агрегатов ЛА. Стендовые испытания проводятся с целью выявления фактической долговечности подшипников определенного типа, при заданных рабочих режимах, анализа причин выхода подшипников из рабочего состояния и анализа повреждений подшипниковых узлов и самих подшипников. Испытания проводятся на специальных испытательных стендах. Для проведения подобных стендовых испытаний создаются разнообразные конструкции испытательных машин.

Основными требованиями, предъявляемыми к испытательным стендам, являются: жесткость конструкции; обеспечение постоянства и точности числа оборотов, а также радиальной и осевой нагрузок на подшипники в процессе испытаний. Также стенд должен обеспечивать возможность: регулирования нагрузок, скоростей вращения; изменения рабочей температуры; автоматическое отключение стенда при повреждении подшипников.

Методика испытания подшипников

Методика испытаний подшипников обобщает опыт работы авиационных предприятий и организаций. Она состоит из лабораторных испытаний подшипников по различным схемам нагружений и зависит от типа подшипников и условий эксплуатации [1; 2].

Схемы полностью идентичны схемам установки подшипников в составе ЛА.

Учитывая разброс наработки подшипников аналогичных конструкций, результаты проведенных испытаний подшипников, а также данные зарубежных производителей, указанные в каталогах [6] и, принимая запас долговечности 1,5 - 2 по отношению к наименьшей наработке, можно установить (табл. 1):

1) допустимое число повторных нагружений, рекомендуемых для подшипников с отверстием до 10 мм включительно не более 18000; свыше 10 мм - не более 12000;

2) при работе в 4 этапа на 100000 нагружений под нагрузками Рдоп.; 0,7 Рдоп. и 0,33 Рдоп.

Таблица 1

Отверстия Нагрузка Допустимое Отверстия Нагрузка, кг Допустимое

подшипника, число повтор- подшипника, число повтор-

мм ных нагружений, кач. мм ных нагружений, кач.

ё < 10 Р Рдоп. 12000 ё < 10 <50 Р Рдоп. 6000

0,7 Рдоп. 20000 0,7 Рдоп. 10000

0,33 Рдоп. До 100000 0,33 Рдоп. До 100000

Перед испытаниями проводятся необходимые расчеты:

1) Определение контактного напряжения у подшипника 83702 (рис. 1) при заданных значениях ё ср.= 0,5 см; Я р.сф = 1,42 см; ё = 2,42 см; ^ = 1,21;

= 130 57' 30" = 0,97047; 2Ъ = 26; Я дор.кач. = 1,72; Я = 5550 кг.

Рис. 1. Подшипник роликовый радиальный сферический двухрядный Расчет, проведенный по внутреннему кольцу (рис. 2) подшипника [2].

ф /

/

Рис. 2. Схематичное изображение внутреннего кольца и ролика подшипника 83700 серии

4100

а =-з

/лу 1

Р

ср~1 =

\2

1

1 1 1

— +-+"77--

ёр Нр.ср (у Ядор.кач.

Р =

5Я

22 со

СОБ Т= V

----ТтУ--

й Яр.ср и/ Ядор.

кач.

1 1 1

+-+-

й Яр.ср й/ Ядор.

кач.

Р =

5-5550

27,750

2-13-0,97047 25,232

= 1098 кг;

1

1 1 1

-+-+

СОБ т =

V

0,25 1,42 1,21 1,72

/ =

[ \

1111

+--ь

V

4,7029 4,9501

= 0,95;

0,25 1,42 0,21 1,72 /лу =1,643;

а = ——л/ |098 • 4,95012 .

/лу

Максимальное контактное напряжение по внутреннему кольцу:

атях

4000

/лу у

Р

г \2

1 1 1 1 н—+

V

Я ^ 2 Я У

СОБ X = 0,99432; /лу =2,485;

атях

4000 2,485

31 р 5,0182 _; Р

5 - 4200 2 - г  сое/?

= 1096 кг;

атях = 51480 кг/см2.

а

2

1

1

1

1

Расчет, проведенный по наружному кольцу подшипника [2]:

™ 5-4200 21000

Р = - = - =1071,97 кг;

20- соз16°40'32" 20-0,9795

ЪР =3,31213; Со8т = 4-0,7042 3,31213 !лу = 2,677.

Максимальное контактное напряжение по наружному кольцу

-^1071,97-3,31213 2 = 35670 кг/см2.

= _4000

^шах _

2,677

Цели испытания

При испытании подшипников ставятся определенные цели:

1. Определение причин разрушения подшипников 83700 в эксплуатации.

2. Определение работоспособности подшипников при повторных нагружениях. Параметры подшипников рассчитываются на контактные напряжения по внутреннему и

наружному кольцу. Подшипники осматриваются и замеряются.

Методика испытаний подшипников 83700 серии, устанавливаемых в агрегатах управления ЛА

Испытаниям подвергаются подшипники, заделанные в стальные образцы (рис. 3). Образцы специально изготавливаются таким образом, чтобы можно было воссоздать условия работы подшипника в составе ЛА. Материал и размеры соответствуют тем условиям эксплуатации, которые определены для данного подшипника техническим заданием. Конструкция образца для испытания создается так, чтобы можно варьировать нагружения в разном диапазоне.

Рис. 3. Тяга, имитирующая работу подшипника в составе ЛА

1. Часть подшипников подвергаются статическим испытаниям (рис. 4) до разрушения и воздействию повторной знакопеременной нагрузки.

Темп нагружения при испытаниях при повторных нагрузках распределен таким образом, что время нарастания нагрузки от 0 до 14000 кг - 1,3 секунды и после каждых 200 циклов нагружений проводится осмотр и замер подшипников.

У7Я7777Л

Рис. 4. Схема стенда для проведения статических испытаний

2. Часть подшипников подвергается действию повторной знакопеременной нагрузки 14000 кг (рис. 5). После каждых 200 циклов нагружения проводится осмотр и, при необходимости, замер подшипников.

Рис. 5. Схема стенда для проведения повторных нагружений: 1 - образец с подшипниками; 2 - рычаг; 3 - гидравлический цилиндр; 4, 5 - манометры; 6 - датчик давления для записи осцилограммы; 7 - электромагнитный кран; 8 - насос

Результаты испытаний

При осмотре подшипников после снятия разовой нагрузки 14000 кг выявляются следы вмятин и деформаций на внутренних кольцах подшипника, а также на сфере наружных колец. Фиксируется и определяется разрушающая нагрузка, определяется характер разрушения подшипников, данные сводятся в табл. 2.

Таблица 2

Кол-во подшипников одной серии 10 12 13 15 12 16

Разрушающая Нагрузка (ср.) кг 31800 33100 33000 21800 27800 28800

В результате проведенных испытаний подшипников устанавливаются временные рекомендации по выбору подшипников для работы при качательном движении.

ЛИТЕРАТУРА

1. Спришевксий А.И. Подшипники качения. - М.: Машиностроение, 1989.

2. Зайцев А.М. Коросташевский Р.В. Авиационные подшипники качения. - М.: Машиностроение, 1999.

3. Коросташевский Р.В., Нарышкин В.Н. Подшипники качения. - М.: Машиностроение, 1984.

4. Бейзельман Р.Д., Цыпкин Б.В., Перель Л.Я. Подшипники качения: справочник. - М.: Машиностроение, 1975.

5. Спицын Н.А. Исследования в области подшипников качения. - М.: Вестник машиностроения, 1998.

6. Трейер В.Н. Расчеты деталей машин на долговечность. - М.: Машгиз, 1986.

METODOLOGY FOR THE BEARIBG 83700 SERIES TESTING

Kharina V.K.

This article discusses the stages and procedure of bearings and bearing units testing, passing test program on specific stands.

Key words: roller bearing, tests order.

Сведения об авторе

Харина Вера Константиновна, окончила МЭИ (1982), инженер-конструктор ОАО ВНИПП, доцент кафедры технической механики МГТУ ГА, автор 12 научных работ, область научных интересов - техническая эксплуатация, повышение долговечности подшипниковых узлов авиационной техники.