Расчет подшипников скольжения

Рассмотрим упрощенный метод расчета зазоров и выбора посадок подшипников скольжения с гид­родинамическим режимом работы. У гидродинамических подшипников смазочное масло увлекает­ся вращающейся цапфой в постепенно сужающийся клиновой зазор между цапфой и вкладышем подшипника, в результате чего возникает гидродинамическое давление, превышающее нагрузку на опору. Цапфа всплывает (рис. 1.8). В месте наибольшего сближения цапфы и вкладыша образуется масляный спой толщиной h.

Качество, надежность и долговечность работы подшипника зависят от толщины масляного слоя h, на которую, при прочих равных условиях работы подшипника, будет влиять зазор S (разность ме­жду диаметром цапфы и диаметром отверстия вкладыша). Допустим, что зазор S будет очень не­большим, в этом случае величина h также будет маленькой, по ряду причин работа подшипника в таких условиях будет неустойчивой. Теперь пусть зазор S будет достаточно большим, и в этом случае значение h будет маленьким из-за малой подъемной силы гидродинамического клина. Отсюда можно сделать вывод, что для определенных условий работы имеется некоторый интервал, внутри которого будет существовать надежное всплытие.

Сущность расчета посадки заключается в том, чтобы определить интервал зазоров [S_min]... [S_max] (рис. 1.8), при котором величина всплытия будет не меньше предварительно выбранной допустимо минимальной толщины масляного слоя [h_min]. Исходя из сказанного найдем величину [h_min] и установим зависимость между h и S.

Для обеспечения жидкостного трения необходимо, чтобы микронеровности цапфы и вкладыша не касались при работе подшипника. Это возможно при условии:

(1.1)

где R_Z1, R_Z2 — высота неровностей поверхностей вкладыша подшипника и цапфы вала;

— поправки, учитывающие влияние погрешностей формы и расположения цапфы и вкладыша;

— поправка, учитывающая влияние изгиба вала;

— добавка, учитывающая разного рода отклонения от принятого режима работы. Для упрощенного расчета можно применять зависимость:

(1.2)

где k — коэффициент запаса надежности по толщине масляного слоя (k? 2).

Известна зависимость для среднего удельного давления у гидродинамического подшипника:

(1.3)

где µ - динамическая вязкость масла при рабочей температуре подшипника, Н·с/м²;

?— угловая скорость цапфы, рад/с;

S — диаметральный зазор, м;

D — номинальный диаметр сопряжения, м;

C_R — безразмерный коэффициент нагруженности подшипника, зависящий от I/D и?;

l — длина подшипника, м;

?— относительный эксцентриситет, который связан зависимостью с h:

h=0.5S-e=0.5S(1-?) (1.4)

Определим из формулы (1.3) значение S:

(1.5)

С учетом формулы (1.4) найдем выражение для h:

(1.6)

Значения в зависимости от? и l/D приведены в табл. 1.3.

Таким образом, определив минимально допустимую величину всплытия — [h_min] по форму­ле (1.2), мы сможем определить величину А:

,

а по табл. 1.3 — значения? _min и?_max.По найденным значениям? _min и?_max определим по форму­ле 1.4 соответственно [S_min] и [S_max].

Таблица 1.3

?	Значение при l/D
0.6	0.7	0.8	0.9	1.0	1.1	1.2	1.5	2.0
0.30	0.299	0.339	0.375	0.408	0.438	0.464	0.488	0.610	0.763
0.40	0.319	0.360	0.397	0.431	0.461	0.487	0.510	0.891	1.091
0.50	0.327	0.367	0.402	0.434	0.462	0.487	0.508	1.248	1.483
0.60	0.324	0.361	0.394	0.423	0.448	0.469	0.488	1.763	2.070
0.65	0.317	0.352	0.283	0.410	0.433	0.452	0.469	2.099	2.446
0.70	0.310	0.344	0.372	0.369	0.417	0.434	0.450	2.600	2.981
0.75	0.298	0.328	0.351	0.375	0.393	0.408	0.421	3.242	3.671
0.80	0.283	0.310	0.332	0.350	0.367	0.378	0.389	4.266	4.778
0.85	0.261	0.284	0.302	0.317	0.329	0.339	0.341	5.947	6.545
0.90	,0.228	0.246	0.245	0.210	0.279	0.286	0.292	9.304	10.09
0.95	0.178	0.188	0.196	0.202	0.207	0.211	0.215	19.68	20.97
0.99	0.091	0.095	0.096	0.098	0.100	0.101	0.101	106.8	110.8

Пример

Подобрать посадку для подшипника скольжения, работающего в условиях жидкостного трения при следующих данных: D=0.075 м, l=0.075 м, р=1.47-10⁶ Н/м²,?=157 рад/с, масло с динамической вязкостью при t=50°С, µ=19·10^-3 Н·с/м². Подшипник половинный (имеются масляные ка­навки в плоскости разъема).