Приближенные критерии несущей способности подшипников скольжения

(60)

Приближенные критерии несущей способности подшипников скольжения

Нередко при проектировании подшипников исходят из допустимой удельной нагрузки k = P/ld. Этот критерий применим только для мягких, малопрочных подшипниковых материалов (баббиты, пластики), и то с большими допущениями.

Действительная несущая способность зависит от конструкции подшипника, его жесткости, способа нанесения антифрикционного слоя, геометрических параметров (зазора, отношения l/d), характера нагрузки, частоты вращения вала, количества подаваемого масла и других факторов.

Рассмотрим подшипники с баббитовой заливкой. Предел выносливости баббита на сжатие, определенный на испытуемых образцах, равен ~20 МПа при 20°С и ~10 МПа при 100°С. Учитывая, что максимальное давление в масляном слое превышает среднее удельное давление примерно в 3 раза, следовало бы, исходя из этих данных, считать допустимой удельной нагрузкой при 20°С k = 0,3·20 = 6 МПа, а при 100°С k = 0,3·10 = 3 МПа.

Действительную несущую способность подшипников можно резко повысить, уменьшая толщину слоя заливки, увеличивая жесткость вкладышей и постелей, правильно выбрав зазор и отношение l/d. Рационально сконструированные подшипники с тонкослойной баббитовой заливкой безопасно выдерживают при циклическом нагружении удельную нагрузку k = 10—15 МПа.

Несущая способность пластиковых подшипников определяется не столько их прочностью на сжатие, сколько ползучестью (возникновением остаточных деформаций при напряжениях, значительно меньших предела прочности на сжатие), термостойкостью, коэффициентом линейного расширения, а главным образом конструкцией подшипника и колеблется в зависимости от этих факторов в очень широких пределах (k = 0,5—5 МПа).

При расчете подшипников из более прочных материалов (бронзы, алюминиевые сплавы, серебро) решающими являются гидродинамика подшипника, его геометрические (d, l/d, ψ) и режимные (λ) факторы, рациональный выбор которых позволяет довести удельные нагрузки до 15—30 МПа, а в отдельных случаях до 50—60 МПа.

В качестве критерия тепловой напряженности подшипников нередко применяют величину kv (произведение удельной нагрузки, МПа, на окружную скорость вала, м/сек). Предельными считаются значения kv = 40—60.

Применение этого критерия совершенно не обосновано. Конечным мерилом тепловой напряженности является температура масляного слоя, которая устанавливается в результате взаимодействия тепловыделения и теплоотвода от подшипника. Тепловыделение пропорционально kvldf (а не kv) и поддается регулировке в широких пределах путем подбора геометрических параметров и режима работы подшипника. Теплоотвод, в свою очередь, зависит от геометрических и режимных факторов и может быть резко увеличен проточной циркуляцией масла, введением охлаждающих канавок и повышением давления подачи масла. Таким образом, критерий kv не может служить даже для приближенной оценки работоспособности подшипника.