Расчет подшипников полужидкостного трения
Критерии работоспособности
1. Теплостойкость подшипника. Работа трения нагревает подшипник. С повышением температуры снижается вязкость смазки, толщина смазочного слоя и увеличивается вероятность заедания цапфы в подшипнике. Перегрев подшипника является основной причиной его разрушения.
2. Износостойкость. Работа подшипника сопровождается износом вкладыша и цапфы, что нарушает правильную его работу. Интенсивность износа определяет долговечность подшипника.
3. Статическая и усталостная прочность. В случае действия больших кратковременных перегрузок ударного характера вкладыши подшипников могут хрупко разрушаться. Такому разрушению подвержены вкладыши из баббитов и пластмасс. Усталостное выкрашивание свойственно подшипникам с малым износом и наблюдается сравнительно редко.
К таким подшипникам относятся подшипники грубых тихоходных механизмов, машин с частыми пусками и остановками, неустановившимся режимом нагрузки, плохими условиями подвода смазки и т. д.
Эти подшипники рассчитывают:
1. По допускаемому давлению в подшипнике.
Условие работоспособности подшипника
(13.4)
где Fr– радиальная нагрузка;
d – диаметр вала;
l – длина цапфы (вкладыша).
Длину цапфы назначают в зависимости от диаметра вала l=j d,
где j = 0,5…1,2 выбирают из опыта эксплуатации.
2. По допускаемому произведению давления на скорость PV£ [PV].
Расчет по PV предусматривает предупреждение интенсивного износа, перегрева и заедания. Допускаемые значения [P] и [PV] определяют из опыта эксплуатации подобных конструкций.
Расчет подшипников жидкостного трения
Рассмотрим схему подшипника жидкостного трения. Вращающийся вал под действием внешней нагрузки Fr занимает в подшипнике эксцентричное положение. е - эксцентриситет. Масло увлекается в клиновидный зазор между валом и вкладышем и создает гидродинамическое давление, равнодействующая которого уравновешивает внешнюю нагрузку (рис. 13.10). Решение уравнений гидродинамики позволило получить зависимость для радиальной нагрузки подшипника
(13.5)
где w - угловая скорость цапфы; y=2d/d – относительный зазор в подшипнике;
d=(D-d)/2 – абсолютный зазор в подшипнике;-коэффициент нагруженности подшипника.
Минимальный зазор в подшипнике равен
hmin=d -e=d(1-c), (13.6)
где - относительный эксцентриситет.
Связь между CF и c имеет вид параболы (рис. 13.11).
Для заданных условий работы из формулы (13.5) находим CF, а затем по графику (рис. 13.11) находим c. Далее по формуле (13.6) находится hmin. Условие безопасности работы
hmin > Rz1+Rz2 ,
где Rz1и Rz2 – высоты микронеровностей цапфы и вкладыша.
Как правило, большинством из неизвестных параметров задаются, основываясь на рекомендациях, выработанных практикой, и затем проверяют запас надежности подшипника по режиму жидкостного трения.
Лекция №14
Подшипники качения
Преимущества перед подшипниками скольжения:
1. Значительно меньшие потери на трение в пусковые моменты;
2. Меньше расход смазочных материалов;
3. Большая надежность против заедания и пожарная безопасность. Возможность безаварийной работы при кратковременных перебоях с подачей смазки.
4. Высокая степень взаимозаменяемости.
5. Относительно малая стоимость при массовом производстве.
Недостатки:
1. Малая долговечность при больших скоростях;
2. Высокая жесткость, то есть он не способен воспринимать ударные нагрузки.
Конструкция и классификация опор качения
Опора качения состоит из двух колец и нескольких тел качения. Тела качения расположены равномерно по окружности с помощью сепаратора – кольца, в котором сделаны гнезда для тел качения (рис. 14.1). Это предупреждает возникновение трения скольжения между телами качения. Для изготовления тел качения и колец применяют специальные подшипниковые стали ШХ-9, ШХ-15 с твердостью HRC 59-63. Для сепаратора применяют листовую сталь латунь, полимерные материалы.
Опоры качения классифицируют:
1. По форме тел качения:
а) шариковые;
б) роликовые.
Роликовые тела качения (рис. 14.2) бывают:
- короткие=1…1,25; длинные =2…2,5;
- иглы =10…20 – подшипник называется игольчатым.
Ролик может быть цилиндрическим, коническим и бочкообразным.
2. По направлению воспринимаемой нагрузки: (рис. 14.3)
а) радиальные;
б) упорные;
в) радиально-упорные.
3. По самоустановке:
а) несамоустанавливающиеся;
б) самоустанавливающиеся.
Они допускают угол перекоса 2-30 и могут воспринимать небольшие осевые нагрузки.
4. По нагрузочной способности:
сверхлегкие; особо легкие; легкие; средние; тяжелые (рис. 14.4) .
5. По точности:
0 (нормальный класс); 6 (повышенный класс);5 (высокий класс);4 (особо высокий класс); 2 (сверхвысокий класс)
.
От точности изготовления зависит работоспособность подшипника, но одновременно растет его стоимость, например класс 2 в десять раз дороже клас-са 0 .