ГОСТ 18855¶

ГОСТ 18855 — это межгосударственный стандарт, устанавливающий методы расчёта динамической грузоподъёмности и номинального срока службы (долговечности) подшипников качения. Стандарт распространяется на радиальные и радиально-упорные шариковые и роликовые подшипники, работающие при частоте вращения не менее 10 об/мин. Документ является основополагающим для проектирования и выбора подшипников в машиностроении, приборостроении и других отраслях промышленности, где используются узлы вращения.

¶История

ГОСТ 18855 был разработан и введён в действие в 1973 году как часть системы стандартизации в СССР. Его создание было обусловлено необходимостью унификации методов расчёта подшипников, производимых на различных заводах страны, и обеспечения их взаимозаменяемости. В основу стандарта легли теоретические и экспериментальные исследования, проведённые в Центральном конструкторско-технологическом бюро подшипниковой промышленности (ЦКТБП) и отраслевых институтах. В 1982 году была утверждена вторая редакция — ГОСТ 18855-82, которая действовала вплоть до принятия в 1994 году ГОСТ 18855-94, гармонизированного с международным стандартом ISO 281:1990. В 2013 году стандарт был актуализирован и в настоящее время действует как ГОСТ 18855-2013, идентичный ISO 281:2007.

¶Основные понятия и определения

Стандарт вводит ключевые термины, используемые при расчёте подшипников:

Динамическая грузоподъёмность (C) — постоянная радиальная нагрузка (для радиальных подшипников) или постоянная осевая нагрузка (для упорных подшипников), которую подшипник может выдержать в течение номинального срока службы, составляющего 1 миллион оборотов.
Эквивалентная динамическая нагрузка (P) — условная постоянная нагрузка, которая при приложении к подшипнику вызывает такой же срок службы, как и реальные условия работы (переменные нагрузки, вибрации, температуры).
Номинальный срок службы (L10) — количество оборотов (в миллионах), которое выдерживает 90 % подшипников из данной партии при заданных условиях нагружения до появления признаков усталостного разрушения (выкрашивания) на дорожках качения или телах качения. Этот показатель также называют «десятипроцентным ресурсом» или «ресурсом по усталости».
Базовый номинальный срок службы — срок службы, рассчитанный по формуле стандарта без учёта коэффициентов надёжности, смазки и загрязнения.

¶Методика расчёта

¶Основная формула

ГОСТ 18855 устанавливает степенную зависимость между динамической грузоподъёмностью, эквивалентной нагрузкой и номинальным сроком службы:

\[ L_{10} = \left( \frac{C}{P} \right)^p \]

где:

\( L_{10} \) — номинальный срок службы, млн оборотов;
\( C \) — динамическая грузоподъёмность, Н;
\( P \) — эквивалентная динамическая нагрузка, Н;
\( p \) — показатель степени, зависящий от типа подшипника: для шариковых подшипников \( p = 3 \), для роликовых — \( p = 10/3 \approx 3,33 \).

¶Расчёт эквивалентной нагрузки

Для радиальных и радиально-упорных подшипников эквивалентная динамическая нагрузка определяется по формуле:

\[ P = X \cdot F_r + Y \cdot F_a \]

где:

\( F_r \) — радиальная нагрузка, Н;
\( F_a \) — осевая нагрузка, Н;
\( X \) и \( Y \) — коэффициенты радиальной и осевой нагрузок соответственно, значения которых зависят от типа подшипника, его конструкции и соотношения \( F_a / F_r \). Конкретные значения коэффициентов приводятся в таблицах стандарта.

Для упорных подшипников формула имеет вид:

\[ P = F_a + 1,2 \cdot F_r \]

При этом учитывается, что радиальная нагрузка на упорные подшипники не должна превышать 0,5 от осевой.

¶Учёт особых условий

Стандарт предусматривает корректировку номинального срока службы с помощью коэффициентов, учитывающих:

Надёжность — для подшипников, работающих в условиях повышенных требований к безотказности (например, в авиации или атомной энергетике), вводятся коэффициенты, снижающие расчётный ресурс.
Свойства материала — учитывается качество стали, термообработка и технология изготовления.
Условия смазки и загрязнения — при недостаточной смазке или наличии абразивных частиц в смазочном материале срок службы снижается.

¶Применение

ГОСТ 18855 является обязательным для применения при проектировании и расчёте подшипниковых узлов в следующих отраслях:

Машиностроение — станки, редукторы, коробки передач, электродвигатели, насосы, компрессоры.
Автомобилестроение — ступицы колёс, коробки передач, дифференциалы, карданные валы.
Авиастроение — двигатели, редукторы, трансмиссии.
Железнодорожный транспорт — колёсные пары, буксы.
Энергетика — турбины, генераторы, ветроустановки.
Сельскохозяйственная техника — тракторы, комбайны, почвообрабатывающие машины.

Стандарт используется как конструкторами при разработке новых изделий, так и инженерами-эксплуатационниками для оценки остаточного ресурса подшипников в процессе эксплуатации.

¶Классификация подшипников по стандарту

ГОСТ 18855 не содержит классификации подшипников, но его применение тесно связано с типами, описанными в других стандартах (например, ГОСТ 8338 — подшипники шариковые радиальные, ГОСТ 8328 — подшипники роликовые радиальные с короткими цилиндрическими роликами). В контексте расчёта динамической грузоподъёмности подшипники делятся на:

Шариковые — радиальные, радиально-упорные, упорные, упорно-радиальные.
Роликовые — с цилиндрическими, коническими, сферическими и игольчатыми роликами.

Для каждого типа стандарт устанавливает свои значения коэффициентов \( X \) и \( Y \), а также показатель степени \( p \).

¶Ограничения и критика

ГОСТ 18855, как и его международный аналог ISO 281, имеет ряд ограничений:

Идеализация условий — формула предполагает, что подшипник работает при постоянной нагрузке и частоте вращения, что редко выполняется в реальных условиях.
Не учитывает усталость поверхности — стандарт рассматривает только усталостное выкрашивание, но не учитывает износ, коррозию, пластические деформации или разрушение сепаратора.
Статистический характер — \( L_{10} \) — это вероятностная величина, и для конкретного подшипника фактический срок службы может значительно отличаться от расчётного.
Современные материалы — стандарт разработан на основе данных для подшипниковых сталей 1960–1970-х годов. Современные высокочистые стали и вакуумно-дуговой переплав могут обеспечивать ресурс, в 2–3 раза превышающий расчётный по ГОСТ 18855.

В связи с этим в современных инженерных расчётах часто применяют модифицированные формулы (например, с введением коэффициента \( a_{SKF} \)), которые учитывают реальные условия смазки и загрязнения, а также качество материала.

¶Связанные стандарты

ГОСТ 18855 входит в комплекс стандартов на подшипники качения, включающий:

ГОСТ 520 — подшипники качения. Общие технические условия.
ГОСТ 8338 — подшипники шариковые радиальные однорядные. Основные размеры.
ГОСТ 8328 — подшипники роликовые радиальные с короткими цилиндрическими роликами. Основные размеры.
ГОСТ 18854 — подшипники качения. Методы расчёта статической грузоподъёмности.
ГОСТ 25255 — подшипники качения. Методы расчёта приведённой нагрузки.

¶Интересные факты

В 2013 году при актуализации ГОСТ 18855-2013 в него были внесены поправки, уточняющие расчёт эквивалентной нагрузки для радиально-упорных подшипников с углом контакта более 30°.
В СССР и России подшипники, рассчитанные по ГОСТ 18855, традиционно обозначаются индексом «Л» (лёгкая серия), «С» (средняя) и «Т» (тяжёлая), что косвенно отражает их динамическую грузоподъёмность.
Международный стандарт ISO 281, на котором основан ГОСТ 18855, был впервые опубликован в 1977 году и с тех пор пересматривался четыре раза, последний раз — в 2007 году.

¶Источники

ГОСТ 18855-2013. Подшипники качения. Динамическая грузоподъёмность и номинальный срок службы. — М.: Стандартинформ, 2014.
ISO 281:2007. Rolling bearings — Dynamic load ratings and rating life. — Geneva: ISO, 2007.
Подшипники качения: справочник / под ред. В. Н. Иванова. — М.: Машиностроение, 1984.
Перель Л. Я. Подшипники качения: расчёт, проектирование и обслуживание. — М.: Машиностроение, 1992.
Черменский О. Н., Федотов Н. Н. Подшипники качения: справочник-каталог. — М.: Машиностроение, 2003.

BFOmetr — база данных и аналитика по компаниям России.

На главную BFOmetr →