Расчет подшипников скольжения с жидкостным трением.

Как уже отмечалось, при работе подшипника скольжения в режиме жидкостного трения цапфа и вкладыш практически не изнашиваются. Расчет подшипника скольжения с жидкостным трением проводят одновременно с тепловым расчетом, т. е. расчетом на недопустимость чрезмерного нагревания. При этом расчет подшипников скольжения на жидкостное трение является основным. Но предварительно эти подшипники, так же как и подшипники скольжения с полусухим или полужидкостным трением, рассчитывают по среднему давлению р в подшипнике по формуле

p=F/(dl)<=delim{[}{p}{]}

и произведению pv по формуле
pv={F omega}/(2l)<=delim{[}{pv}{]},

где длину подшипника l определяют по формуле
l=phi d.
.

параметры расчета подшипников скольжения
Рис. 1

Геометрические параметры расчета (рис. 1, а, б):
d – диаметр цапфы;
D - диаметр вкладыша подшипника;
R и R - высоты неровностей профиля по десяти точкам поверхностей цапфы и вкладыша подшипника;
l - длина цапфы и вкладыша подшипника;
S=D-d - диаметральный зазор;
δ=S/2 - радиальный зазор;
ψ=S/d=δ/0,5d - относительный зазор;
e - эксцентриситет цапфы;
χ=e/δ - относительный эксцентриситет цапфы;
hmin=δ-е - минимальная толщина масляного слоя.

Расчет на жидкостное трение основывается на том, что масляный слой должен воспринимать всю нагрузку, при этом его толщина должна быть больше сумм неровностей поверхностей цапфы и вкладыша.

Порядок расчета следующий. Задаются относительным зазором ψ. Для цапф диаметром d≤100 мм обычно ψ=0,001..0,003. Значение ψ принимают тем больше, чем выше угловая скорость вала, меньше давление в подшипнике, больше коэффициент φ и тверже материал вкладышей подшипника. Назначают допускаемую температуру [t] нагрева масляного слоя в рабочей зоне подшипника, выбирают соответствующий сорт масла и определяют его динамическую вязкость μ. Допускаемая температура [t] нагрева масляного слоя подшипника в его рабочей зоне [t]≤60...75°С. Значения динамической вязкости и некоторых сортов масла в зависимости от его температуры выбирают по графику на (рис. 2, а), где

  1. индустриальное масло 20;
  2. индустриальное 45;
  3. машинное;
  4. автол 10;
  5. автол Т;
  6. цилиндровое;
  7. дизельное Т.

вязкость масла
Рис. 2

Определяют коэффициент нагруженности подшипника:

Phi={p psi^2}/(mu omega).

Определяют относительный эксцентриситет χ цапфы, значения которого принимают по графику (рис. 2, б).

Вычисляют минимальную толщину масляного слоя:

h_min=0.5(1-chi)psi d.

Проверяют, обеспечен ли в рассчитываемом подшипнике скольжения режим жидкостного трения:

k=h_min/(Rz_ц+Rz_в)>=delim{[}{k}{]},

где k и [k] — действительный и допускаемый коэффициенты запаса надежности жидкостного трения в подшипнике. При v>0,5 м/с рекомендуют принимать [k]≥2. При v<0,5 м/с значение [k] можно принимать несколько меньшим, так как касание выступов микронеровностей цапфы и вкладыша подшипника в этом случае не приводит к заметному нагреву и износу подшипника. Значения Rzn и R принимают по ГОСТ 2789—73. Цапфы валов в зависимости от назначения обрабатывают тонким течением до Rz=6,3...1,6;
шлифованием до Rz=3,2...0,4 мкм;
полированием до Rz=1,6...0,05;
другими отделочными операциями до Rz=0,8...0,025.
Рабочие поверхности вкладышей обрабатывают протягиванием или развертыванием до Rz=10...1,6 мкм;
шабрением до Rz=10...3,2;
тонким растачиванием до Rz=6,3...1,6 мкм.

Тепловой расчет подшипника.

Проверяют температурный режим подшипника по температуре нагрева масляного слоя в рабочей зоне. Тепловой расчет подшипника производят путем составления уравнения теплового баланса, т. е. приравнивания теплообразования в подшипнике его теплоотдаче. Образовавшаяся в подшипнике теплота отводится маслом, протекающим через подшипник, и путем теплоотдачи через корпус подшипника и вал. Условие теплового равновесия при стационарном режиме

Q=Q_1+Q_2,

где Q — количество теплоты, выделяющейся в подшипнике в единицу времени (теплоемкость);
Q1 — количество теплоты, отводимое от подшипника маслом;
Q2 — количество теплоты, отводимое корпусом подшипника и валом во внешнюю среду.
Количество теплоты, Дж, выделенной в секунду в подшипнике в результате потерь на трение,
Q=Ffv,

где F — радиальная нагрузка на подшипник, Н;
v — окружная скорость цапфы, м/с;
ƒ — коэффициент трения.

Количество теплоты, Дж, отводимой в секунду от подшипника маслом,

Q_1=cV rho(t_{в ы х} -t_{в х}),

где с — удельная теплоемкость масла, Дж/(кг×°C);
V — объем масла, м3, протекающего через подшипник в 1 c;
ρ — плотность масла, кг/м3;
tвых и tвх — температура масла при выходе и входе в подшипник, °С.

Отвод теплоты через вал невелик, поэтому обычно под Q2 понимают теплоту, отводимую только через корпус подшипника;

Q_2=KA(t_{в ы х} -t_{в х}),

где К — коэффициент теплопередачи, Вт/(м2×°С);
А — площадь наружной поверхности корпуса подшипника, омываемая воздухом, м2.

Средняя температура tм нагрева масла в рабочей зоне подшипника связана с температурами на выходе и входе зависимостью

t_м=t_{в х}+0.5 Delta t,

где Δt=tвых-tвх.

Эта температура не должна превышать допускаемой, т. е.

t_м<=delim{[}{t_м}{]}.

С учетом зависимостей из неравенства вытекает расчетная формула для проверки температурного режима работы подшипника

t_м=delim{[}{t_{в х}}{]}+0.5Ffv/(c rho V+KA)<=delim{[}{t_м}{]}.

При расчете теплового режима подшипника при нефтяных смазочных маслах можно принимать с=1,92×103 Дж/(кг×°С); ρ=900 кг/м3. Коэффициент теплопередачи принимают К=9...16 Вт/(м2×°C); при искусственном обдуве со скоростью vобК=16√vоб, Вт/(м2×°С).

расчете теплового режима подшипника
Рис. 3

Коэффициент трения ƒ при жидкостном трении определяют по графику на (рис. 3, а); объем масла V, протекающего через подшипник, - по графику на (рис. 3, б).

Если при расчете подшипников скольжения с жидкостным трением по формуле окажется, что tм>[tм], то изменяют геометрические параметры подшипника, выбирают для смазки масло с большей динамической вязкостью, назначают для рабочих поверхностей цапфы и вкладыша подшипника меньшие шероховатости. Можно одновременно использовать все указанные способы улучшения температурного режима.






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.