Розрахунок підшипників ковзання з рідинним тертям

Як зазначалося, під час роботи підшипника ковзання у режимі рідинного тертя цапфа і вкладиш мало зношуються. Розрахунок підшипника ковзання з рідинним тертям проводять одночасно з тепловим розрахунком, тобто розрахунком на неприпустимість надмірного нагрівання. При цьому розрахунок підшипників ковзання на рідинне тертя є основним. Але попередньо ці підшипники, так само як і підшипники ковзання з напівсухим або напіврідинним тертям, розраховують за середнім тискомр у підшипнику за формулою і творомpv за формулою де довжину підшипникаl визначають за формулою .

Мал. 1

Геометричні параметри розрахунку (рис. 1, а, б):d – діаметр цапфи;D - діаметр вкладиша підшипника;Rzц таRzв - висоти нерівностей профілю по десяти точках поверхонь цапфи та вкладиша підшипника;l - довжина цапфи та вкладиша підшипника;S=D-d - діаметральний зазор;δ=S/2 - радіальний зазор;ψ=S/d=δ/0,5d - відносний зазор;e - ексцентриситет цапфи;χ=e/δ - відносний ексцентриситет цапфи;hmin=δ-е - мінімальна товщина масляного шару.

Розрахунок на рідинне тертя ґрунтується на тому, що масляний шар повинен сприймати все навантаження, при цьому його товщина повинна бути більшою за суми нерівностей поверхонь цапфи і вкладиша.

Порядок розрахунку наступний. Визначаються відносним зазоромψ. Для цапф діаметромd≤100 мм зазвичайψ=0,001..0,003. Значенняψ приймають тим більше, чим вище кутова швидкість валу, менше тиск у підшипнику, більший коефіцієнтφ і твердіший матеріал вкладишів підшипника. Призначають допустимутемпературу[t] нагрівання масляного шару в робочій зоні підшипника, вибирають відповідний сорт олії та визначають його динамічну в'язкістьμ. Допустима температура[t] нагрівання масляного шару підшипника в його робочій зоні[t]≤60. 75 ° С. Значення динамічної в'язкості та деяких сортів олії в залежності від її температури вибирають за графіком (рис. 2, а), де

1. індустріальна олія 20;
2. індустріальне 45;
3. машинне;
4. автол 10;
5. автол Т;
6. циліндричне;
7. дизельне Т.

Мал. 2

Визначають коефіцієнт навантаження підшипника:

Визначають відносний ексцентриситетχ цапфи, значення якого набувають за графіком (рис. 2, б).

Обчислюють мінімальну товщину масляного шару:

Перевіряють, чи забезпечений у підшипнику ковзання режим рідинного тертя:

=delim," title="k=h_min/(Rz_ц+Rz_в)>=delim,"/> деk і[k] — дійсний і допустимий коефіцієнти запасу надійності рідинного тертя в підшипнику. 2 .Приv деQ — кількість теплоти, що виділяється в підшипнику в одиницю часу (теплоємність);Q1 — кількість теплоти, що відводиться від підшипника маслом;Q2 — кількість теплоти, що відводиться корпусом підшипника і валом у зовнішнє середовище. Кількість теплоти, Дж, виділеної в секунду в підшипнику внаслідок втрат на тертя, деF — радіальне навантаження на підшипник, Н;v — окружна швидкість цапфи, м/с;ƒ - коефіцієнт тертя.

Кількість теплоти, Дж, що відводиться в секунду від підшипника маслом, дес - питома теплоємність масла, Дж/(кг×°C);V - Об'єм масла, м 3 , що протікає через підшипник в 1 c;ρ - щільність олії, кг/м 3 ;tвих іtвх - температура олії при виході та вході в підшипник, °С.

Відведення теплоти через вал невеликий, тому зазвичай під Q2 розуміють теплоту, що відводиться тільки через корпус підшипника; деК - коефіцієнт теплопередачі, Вт/(м 2 × ° С);А - площа зовнішньої поверхні корпусу підшипника, що омивається повітрям, м 2 .

Середня температураtм нагрівання олії в робочій зоні підшипника пов'язана з температурами на виході та вході залежністю деΔt=tвих-tвх.

Ця температура має перевищувати допускаемой, т. е.

З урахуванням залежностей із нерівності випливає розрахункова формула для перевірки температурного режиму роботи підшипника

При розрахунку теплового режиму підшипника при нафтових мастилах можна прийматис=1,92×10 3 Дж/(кг×°С) ;ρ=900 кг/м 3. Коефіцієнт теплопередачі приймають К=9. 16 Вт/(м 2 ×°C) ; при штучному обдуванні зі швидкістюvобК=16√vоб, Вт/(м 2 ×°С).

Мал. 3

Коефіцієнт тертяƒ при рідинному терті визначають за графіком (рис. 3, а); обсяг оліїV, що протікає через підшипник, - за графіком (рис. 3, б).

Якщо при розрахунку підшипників ковзання з рідинним тертям за формулою виявиться, щоtм>[tм, то змінюють геометричні параметри підшипника, вибирають для мастила масло з більшою динамічною в'язкістю, призначають для робочих поверхонь цапфи і вкладиша підшипника менші за шорсткі . Можна одночасно використовувати всі способи поліпшення температурного режиму.

---