НАГРУЗОЧНАЯ СПОСОБНОСТЬ ПОДШИПНИКОВ СКОЛЬЖЕНИЯ
Подшипники полужидкостного трениявыходят из строя из-за износа и перегрева, приводящего к заеданию. Существенно, что обе причины отказов связаны с мощностью, затрачиваемой на трение:
Рт = wМт = vpfld,
где v — окружная скорость цапфы; / и d — длина и диаметр цапфы; р = Fr/(ld) — условное контактное давление в подшипнике при действии радиальной силы Fr.
Показатели износа пропорциональны давлению в зоне контакта, скорости движения контактирующих тел, коэффициенту трения и зависят от других факторов. Однако расчет на износостойкость ведут по условному контактному давлению
где [р] - допускаемое давление, которое (как и в других подобных расчетах) является критерием подобия, обобщающим предшествующий опыт проектирования. Значения [р] даны в табл. 26.1.
Теплота, выделяемая в подшипнике, и его температура увеличиваются с ростом мощности трения, а теплоотдача пропорциональна поверхности цапфы. Поэтому полагают, что
Таблица 26.1. Допускаемые значения[p] и\pv] для подшипников скольжения
| Параметры | Значения параметров для материалов | вкладыша | |||||
| СЧ 20 | АСЧ-2 | БрОФЮ-1 | БрАЖ9-4 | Б16 | ЛКС80-3-3 | Капрон | |
| ϋ, м/с (менее) | 0,5 | ||||||
| \р], МПа | |||||||
| МПа*м / с | - | ||||||
| Примечание:Значенияϋ максимальнодопустимые. |
произведение ρυ определяет тепловой режим работы подшипника и его стойкость против заедания. Если фактическое произведение
ρν < [ρν],
то температура подшипника будет в пределах допускаемой. Здесь [ру] — допускаемое произведение давления на скорость (см. табл. 26.1).
Подшипники жидкостного трения. Для работы подшипника в режиме жидкостного трения необходима подъемная сила, создаваемая давлением жидкого смазочного материала. Распространены два способа создания «поддерживающего» давления: статический (гидростатический) и гидродинамический. В соответствии с этим различают гидростатический и гид-родинамический подшипники жидкостного трения.
В гидростатических подшипниках давление в поддерживающем слое смазочного материала создают насосом, подающим материал в зазор между цапфой и подшипником (рис. 26.8). Вследствие эксцентричного расположения цапфы в подшипнике под нагрузкой торцовые зазоры (зазор) между цапфой и подшипником оказываются снизу меньшими, чем сверху. В результате переменный расход через зазор смазочного материала приводит к появлению требуемого давления и подъемной силы. Давление жидкого смазочного материала (а им может быть , и вода) в гидросистеме и его расход определяются зазором между цапфой и подшипником, радиальной силой и вязкостью материала.
В связи с необходимостью подачи смазочного материала в зону высокого гидравлического давления (под цапфу) гидростатические подшипники требуют для нормальной работы сложной гидросистемы.
Рис. 26.8. Гидростатический подшипник
Рис. 26.9. Зависимость Κχ от относительного эксцентриситета χ
Гидродинамические подшипники получили большее распространение. В них смазочный материал следует подавать только в зону низкого давления (см. рис. 26.2,6), откуда вращающейся цапфой он нагнетается вниз, образуя клиновой поддерживающий слой. Проходя через узкий участок радиального зазора, часть смазочного материала удаляется в торцовый зазор между цапфой и подшипником. Другая его часть вытекает в торцовый зазор поверх цапфы, также охлаждая подшипник.
Задача расчета состоит в определении размеров подшипника и сорта смазочного материала, обеспечивающих при заданных диаметре цапфы d, радиальной силе Fr и частоте вращения η (или угловой скорости ω) режим жидкостного трения.
|
В результате гидродинамического расчета радиального подшипника получена следующая зависимость для определения подъемной силы, уравновешивающей радиальную нагрузку, Н:
где μ — коэффициент динамической вязкости, Па*с (табл. 26,2); I и d — длина и диаметр цапфы в м; ψ - относительный зазор, ψ = δ/d; Кх — безразмерный коэффициент подъемной (несущей) силы, зависящий от относительного эксцентриситета χ = 2е/ 
(рис. 26.9).
Из формулы (26.2) видно, что подъемная сила возрастает при увеличении скорости ω, вязкости смазочного материала μ и эксцентриситета е и уменьшается при увеличении зазора ψ.
Таблица 26.2. Динамическая вязкость смазочных материалов
| Температура, °С | Вязкость μ масел, Пас | |||
| турбинного т46 | индустриального И-40А | турбинного Т3о | индустриального И-20А | |
| 35 50 70 90 | 0,11 0,045 0,018 0,008 | 0,1 0,04 0,017 0,007 | 0,06 0,027 0,011 0,006 | 0,043 0,018 0,008 0,005 |
Для работы подшипника в режиме жидкостного трения необходимо, чтобы толщина слоя смазочного материала в узкой части клина hmin (см. с. 434) обеспечила бы выполнение условия (26.1) с некоторым запасом
nχ = hmin/hкр.
где hкр = Rzц + Rzn + уц - критическое значение толщины слоя смазочного материала; последнее слагаемое учитывает перекос цапфы относительно среднего значения в результате изгиба вала под нагрузкой. Для двухопорного вала уц 
FrL2l/(15EJ) (здесь L—расстояние между серединами опор; EJ — жесткость сечения вала при изгибе).
Обычно принимают пх > 1,5 - 2.
В последние годы получили применение газостатические и газодинамические подшипники (частота вращения опор n > 30 000 - 50 000 об/мин), принцип их работы аналогичен описанному для подшипников жидкостного трения.
Пример 1.Проверить, будет ли работать в режиме жидкостного трения радиальный подшипник скольжения при следующих данных: вал из стали 45, вкладыш из бронзы БрАЖ9 —4; Fr = 5000 Η, d = 100 мм, I = 50 мм; средний зазор =150 мкм; Rza = Rzц = = 3,2 мкм; η = 960 об/мин; смазочный материал - масло индустриальное И-20А, μ5ο = 0,02 Па · с.
Решение. Определяем угловую скорость цапфы
Далее находим
По формуле, вытекающей из равенства (26.2), вычисляем
По графику на рис. 26.9 для Кх = 1,12 при l/d = 0,05 находим χ = 0,75 и по формуле на с. 436 вычисляем
Полагая уц = О, определяем hкр = 3,2 + 3,2 = 6,4 мкм. Находим коэффициент запаса
Запас удовлетворительный.
Пример 2.Проверить подшипник примера 1 по условиям изнашивания и заедания при работе в режиме полужидкостного трения. По табл. 26.1 находим допускаемые значения [р] = 15 МПа; [рv] = 12 МПа*м/с. Фактические значения ρ = 1 МПа (см. пример 1), ν = ωd/2 = 100· 0,1/2 = 5 м/с; ρν = 1 · 5 = 5 МПа · м/с, т. е. условия работоспособности выполняются.
Дата добавления: 2015-08-14; просмотров: 1291;