Расчет подшипников скольжения

Для обеспечения долговечности работы подшипников выполняют расчет:

- по допустимому удельному давлению, обеспечивающему износостойкость подшипников

- по произведению удельного давления в подшипнике на скорость скольжения, характеризующего нагрев (по среднему условному давлению р оценивается износостойкость): р = F_r/ld ≤ [p]

Работа сил трения преобразуется в тепло (по рv оценивают теплостойкость): pv ≤ [pv]

где F_r – радиальная нагрузка на подшипник, Н; l и d – длина подшипника и диаметр шейки вала, мм; v – скорость скольжения, м/с. Значения [p] и [pv] зависит от материала вкладыша: для антифрикционных чугунов

[p]= 9МПа, [pv] = 1,8МПа м/с; для бронзы [p] = 10МПа, [pv] = 10МПа м/с; для баббита [p] = 20МПа, [pv] = 75 МПа м/с.

Скорость скольжения (м/с)

v =

где n - частота вращения вала, мин^-1.

Расчет выполняют как проверочный, так как диаметр шейки вала находят при расчете вала, а длину подшипника принимают.

Интенсивный износ, перегрев и заедание подшипников ограничивает показатель [pv] – таблицы.

Длину подшипника можно определить предварительно задавшись материалом (таблица). Полученную длину сравниваем с рекомендованной. Отношение l/d = 0,5…1,5. С увеличением d отношение l/d – уменьшается: чем длиннее шейка вала, тем больше неравномерность распределения нагрузки по ее длине и выше местный износ втулки или вкладыша на его краях. Подшипники с l/d>1 можно принимать для увеличения жесткости валов.

Допускаемые режимы работы для подшипниковых материалов:

Материал	[p], МПа	[v ], м/с	[р v],МПа м/с
АЧС – 5 БрО10Ф1 АН 2,5 ЦАМ 10 – 5 Баббит Б88 Текстолит		0,4

Определить параметры подшипника скольжения для вала мотовила комбайна (Дон-1500) при следуюших исходных данных d=60мм; частота вращения мотовилы 49 мин^-1; усилие; действующее на цапфу от цепной передачи привода мотовила, состовляет F_r=4010Н.

1.Из приложения 36 принимаем стандартны размеры втулки подшипника скольжения. Для d=60 мм L=60 мм.

2. Определяем удельное давление на подшипник скольжения

3. Рассчитываем скорость скорость цапфы вала по рабочей поверхности подшипника скольжения

4. Определяем произведение pv,

1.Режимы работы подшипников скольжения

При выборе подшипников скольжения необходимо учитывать их преимущества перед подшипниками качения: надежность работы при ударных и вибрационных нагрузках в условиях запыленности и в широком диапазоне температур; работоспособность при высокой частоте вращения; способность некоторых материалов подшипников работать без смазки; бесшумность работы.

Режим работы подшипников зависит от величины и характера нагрузки, скорости скольжения, типа смазки и ее физико-химических свойств, материалов поверхностей трения и их состояния и … Важнейшая характеристика подшипников скольжения – величина потерь на трение, которая зависит от режима его работы. При очень малой скорости скольжения (менее 0,01м/с) и отсутствии смазки – имеем сухое трение. Сопротивление вращению вала в этом случае определяет только коэффициент трения трущихся поверхностей. При наличии смазки рабочие поверхности вала и подшипника покрываются тончайшим адсорбированным масляным слоем (до 0,1мкм), называемым граничным. Он устойчив к разрушению и большим нагрузкам. Но в местах сосредоточенного давления, где высота микронеровности максимальна происходит схватывание отрыв микрочастиц материалов, что приводит к износу поверхностей, но меньшему чем при сухом трении. При увеличении скорости скольжения наличии смазки вал вращаясь увлекает смазочный материал в микронеровности и создается гидродинамическая подъемная сила, уменьшающая радиальную нагрузку на поверхность подшипника. Такое трение называется полужидкостным. Коэффициент полужидкостного трения для антифрикционных материалов 0,008…0,1.

Увеличение скорости скольжения приводит к росту гидродинамической подъемной силы и рабочие поверхности подшипника и вала не соприкасаются одна с другой. Вид трения называется жидкостным и обеспечивает высокую износостойкость, сопротивление заеданию вала и высокий КПД подшипника.

Расчет подшипника при жидкостной смазке.

Радиальная сила воспринимаемая подшипником: F_r =

где μ – динамическая вязкость масла; ω - угловая частота вращения вала;

ψ = (D d)/d - относительный зазор: D - диаметр отверстия вкладыша; C_F - безразмерный коэффициент нагружености (число Зоммерфельда), выбирается по справочнику в зависимости от дуги охвата, относительной длины подшипника и относительного эксцентриситета (е – эксцентриситет);

При известной радиальной силе, определяем коэффициент нагруженности:

C_F = p·ψ²/μ·ω, где р = F_r/d·l По таблицам находим χ, вычисляем минимальную толщину масленого слоя h_min = 0,5ψ·d(1-χ) и сравниваем ее с необходимой при условии существования жидкостной смазки h_min = 2(R_z₁ + R_z₂)

где R_z₁, R_z₂ - высота профилей микронеровностей поверхностей цапфы и вкладыша.

Из условия граничной и полужидкостной смазки определить силу трения и моменты сил трения расчетныим путем не удается. В условиях жидкостной смазки сила трения: F_Tp =

где С_T – безразмерный коэффициент сопротивления вращению, который вычисляется приближенно: C_T =

Используя силу трения определяют тепловыделение и КПД.

Тепловой расчет подшипников

Температуру подшипника определяем из уравнения теплового баланса между тепло образованием и теплоотдачей при установившимся тепловом режиме. Мощность теплообразования в подшипнике: W₁ = F_r_·ψ·υ·C_T/C_F

Теплоотвод происходит через корпус, вал и смазочный материал. Мощность, W₂отводимая через корпус подшипника: W₂ = K_TA(t_k – t₀),

где K_T = 15 … 20 Вт/(м² ⁰С)– коэффициент теплоотдачи; А – площадь поверхности корпуса подшипника, контактирующей с воздухом; t_k и t₀ - температура корпуса и окружающей среды. Тепло отвод через вал учитывают увеличением площади поверхности корпуса на величину (5 … 8)d²

Мощность тепло отвода через смазочный материал: W₃ = c·V·ρ(t_вых - t_вх)

где с – удельная теплоемкость масла; V- объемный расход масла; ρ - плотность масла; t_вых и t_вх - температура масла на выходе и входе в подшипник.

Из уравнения теплового баланса: W₁ = W₂ + W₃

определяем температуру масла, которая при длительной работе не должна превышать 80⁰С.

Дата добавления: 2015-12-20; просмотров: 64; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:

⇐ Предыдущая 1 23

Мы поможем в написании ваших работ!