Широкое применение в различных узлах и механизмах машин в качестве опор валов находят подшипники качения как наиболее эффективные по своим энергетическим характеристикам. Трение качения существует в зоне контакта, где упругие деформации детали приводят к возникновению внешнего трения скольжения на границе контакта и к внутреннему трению в деформированном объеме поверхностного слоя контактной зоны.
Потери энергии при качении деталей обычно гораздо меньше потерь при их скольжении относительно друг друга. Энергия, которая затрачивается на преодоление сопротивления качению, поглощается в поверхностных слоях материала, являющихся наиболее ответственными в отношении контактной и изломной прочности. Эта энергия уходит на интенсивное циклическое передеформирование материала поверхностных слоев. Возникающий нагрев рабочих инструментов узла ведет к перераспределению зазоров, потере точности и плавности хода, а в некоторых случаях к снижению твердости рабочих поверхностей и уменьшению нагрузочной способности и долговечности узла в целом.
Потери энергии в подшипнике складываются из следующих составляющих:
- потери на трение вращающихся элементов подшипника в окружающей среде;
- потери в смазке, которая играет роль вязкопластинчатого тела;
- потери на рабочих поверхностях сепаратора, возникающие в результате трения его о направляющие борта колец и трения тел качения о стенки гнезд сепаратора;
- потери, возникающие при качении шариков по беговым дорожкам колец подшипников;
Ниже представлены выражения, позволяющие определить момент трения в подшипнике:
TП = fFd/2; TП = 5⋅10-4(cd + f0F)d;
TП = T0 + fi F(F/C0)e d0; TП = T0 + fi Fd0;
TП = T0 + K(1,25Fp + 1,5Fa)d0/Dw;
TП = (10-7 f0(vn)2/3 d03) + (f1g1Fd0).