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 .