Пример расчета подшипника скольжения с жидкостным трением.

Задача.

Рассчитать подшипник скольжения с жидкостным трением при следующих данных:
диаметр цапфы вала d=60 мм;
радиальная нагрузка на подшипник F=12000 Н;
угловая скорость вращения вала ω=100 рад/с.

Решение.

Для вкладышей подшипника примем бронзу марки БрОЦС6-6-3. Обработку назначаем для цапфы вала Rz=1,6 мкм, а для вкладышей Rz=3,2 мкм (ГОСТ 2789-73). Предварительно рассчитаем подшипник по среднему давлению р между цапфой и вкладышем и произведению этого давления на окружную скорость v цапфы. Для определения длины цапфы (вкладыша подшипника) l примем φ=l/d=1,2. При этом длина цапфы

l=phi d=1.2*60=72 м м.

Проверим подшипник по среднему давлению

p=F/(dl)=12000/(0.06*0.072)=2.8*10^6 П а=2.8 М П а,

что вполне допустимо. Скорость скольжения (окружная скорость цапфы)
v=omega d/2=100*0.06/2=3 м/с.

Произведение среднего давления в подшипнике на окружную скорость цапфы

pv=2.8*3=8.4 {М П а}*{м/с},

что вполне допустимо.

Рассчитаем подшипник на жидкостное трение. Примем относительный зазор в подшипнике ψ=0,001. Для подшипника назначаем масло индустриальное 45 с температурой нагрева в рабочей зоне tм=68°С. Динамическая вязкость масла по графику (рис. 1, а) μ=0,016 Па×с.

Динамическая вязкость масла
Рис. 1
Коэффициент нагруженности подшипника по формуле
Phi={p psi^2}/(mu omega)=2.8*10^6*0.001^2/(0.016*100)=1.75.

Относительный эксцентриситет цапфы по графику (рис. 1) χ=0,64.

Минимальная толщина масляного слоя по формуле

h_min=0.5(1-chi)psi d=0.5(1-0.64)*0.001*60=0.0108 м м=10.8 м к м.

Проверим возможность осуществления в подшипнике жидкостного трения по формуле:

k=k_min/(R_{z ц}+R_{z в})=10.8/(1.6+3.2)=2.26,

что вполне приемлемо. Следовательно, в данном подшипнике жидкостное трение обеспечено. Проверим температурный режим подшипника.

Примем допускаемую температуру нагрева масла на входе в рабочую зону подшипника [tвх]=40°С;
удельную теплоемкость масла с=1,92×103 Дж/(кг×°С);
плотность масла ρ=900 кг/м3;
коэффициент теплопередачи К=14 Вт/(м2×°С).

Коэффициент трения определим по графику (рис. 2, а). По этому же графику при χ=0,64 и φ=1,2 отношение коэффициента трения к относительному зазору подшипника ƒ/ψ=1,8 и, следовательно,

f=1.8 psi=1.8*0.001=0.0018.

расчете теплового режима подшипника
Рис. 2

Объем масла V, протекающего через подшипник в 1 с, определим с помощью графика (рис. 2, б). При χ=0,64 и φ=1,2 отношение V/(ψωld2)=0,05 и, следовательно,

V=0.05 psi omega ld^2=

{=}0.05*0.001*100*0.072*0.06^2=

{=}13*10^-7 м^3.

Ориентируясь на конструкцию подшипника, примем площадь его поверхности, омываемую воздухом, А=0,035 м2. Тогда по формуле

t_м=delim{[}{t_{в х}}{]}+0,5Ffv/(c rho V+KA)=

{=}40+0.5*12000*0.0018*3/(1.92*10^3*900*13*10^7+14*0.035) approx

approx 53^circ C<delim{[}{t_м}{]}=68^circ C.

Следовательно, температурный режим подшипника без применения искусственного охлаждения выдержан.






Навигация
Болты
Винты, шпильки, штифты, прокладки
Пружины
Заклепки
Шпонки
Гайки
Резьба
Валы
Муфты
Подшипники
Виды соединений
Передачи
Материал
Дополнительные материалы
Госты метизов
Сварка
Мы в соцсетях
podshipniki.moscow применяемость подшипников
Сортовой металлопрокат: str-steel.ru в Москве с доставкой.