Расчет подшипников жидкостной смазки

(60)

Расчет подшипников жидкостной смазки не представляет затруднений, если известны температура масляного слоя и рабочая вязкость масла.

Поверочный расчет (заданы геометрические параметры подшипника, нагрузка, частота вращения) сводится к определению минимальной толщины масляного слоя, коэффициента трения и коэффициента надежности подшипника. По вязкостно-температурной кривой (см. рис. 664) находят вязкость масла при данной температуре, определяют число Зоммерфельда So и по графику рис. 665 определяют относительную толщину масляного слоя ξ. Минимальная толщина масляного слоя (в мкм).

Минимальная толщина масляного слоя (в мкм)

Значение ξкр вычисляют по формуле

Rasch podsh jidk trenija 2

после чего по той же диаграмме находят соответствующее значение Soкp и определяют коэффициент надежности как отношение So/Soкр. Коэффициент трения вычисляют по формуле (247).

Удобнее пользоваться графиками (см. рис. 665), где непосредственно даны значении hmin в зависимости от λ и ψ.

Критическую характеристику режима λкр определяют по тем же графикам на основании величины hкр. Коэффициент надежности ϰ = λ/λкр.

Величина hкр, зависит от качества обработки поверхностей, длины и диаметра подшипника, жесткости системы вал–подшипник и прирабатываемости материала подшипника.

При параметрах шероховатости поверхности Ra = 0,08—0,32 мкм величину hкр можно определять из ориентировочного соотношения

Rasch podsh jidk trenija 3

где d — диаметр вала, мм; а — коэффициент, равный для подшипников с баббитовой заливкой 0,7, с заливкой свинцовой бронзой 1, подшипников из бронзы и алюминиевых сплавов 1,5; hкp, мкм.

Для многоопорных валов (например, коленчатых) значения hкр, определенные по формуле (254), следует увеличивать в 1,2—1,5 раза.

При проектировочном расчете заданы нагрузка и частота вращения. Нередко по конструктивным условиям задан диаметр вала. Отношение l/d обычно принимают равным 0,8—1 (за исключением специальных случаев).

Задача сводится в большинстве случаев к нахождению зазора ψ, обеспечивающего наиболее надежную работу подшипника.

Возможно также варьирование характеристики режима путем изменения вязкости масла (подбор смазочного материала).

Простейший расчет состоит в определении величины ψ из условия ξ = 0,3. При выбранном диаметре вала и отношении l/d и при данном сорте смазочного материала определяют характеристику режима λ = ηn/k, после чего находят оптимальный зазор ψ по графику рис. 669 или по формуле (241).

Затем подбирают ближайшую стандартную посадку с таким расчетом, чтобы при крайних значениях ψ, определяемых полем допусков, максимальное значение ξ с учетом износа в эксплуатации составляло ~0,4, причем не выходило за пределы 0,1—0,5.

Для облегчения подбора посадки построена номограмма (рис. 679), устанавливающая связь между относительными зазорами при стандартных посадках и величинами ξ (график составлен для l/d = 1 и применим для значений l/d = 0,8—1,2).

Номограмма для подбора посадок

Пусть, например, d = 80 мм; характеристика режима λ = 17·10–8. Восстанавливая из точки d = 80 мм (в левой или правой части графика) перпендикуляр до встречи с крайними значениями ψ при различных посадках и проводя через точки встречи горизонтальные линии до пересечения с ординатой λ = 17·10–8 в средней части графика, читаем на наклонных линиях соответствующие значения ξ.

В рассматриваемом случае ближайшей подходящей посадкой является посадка Н7/е8, при которой для среднего значения ψ = 0,0014 (точка a), крайнего верхнего ψ = 0,0023 (точка б), крайнего нижнего ψ = 0,0007 (точка в) значения ξ соответственно равны 0,3; 0,15; 0,7 (точки а', б', в').

Приемлема также посадка H7/d8 (соответственно ξ = 0,18; 0,09; 0,45). Посадка Н7/с8 дает слишком низкие значения ξ (0,1; 0,075; 0,2), при которых возможно появление полужидкостной смазки. Недопустимы посадки H7/f7 (ξ = 0,65; 0,27; 0,85) и Н6/f6 (ξ = 0,75; 0,45; 0,87), переводящие подшипник в неустойчивую область.

Средние и крайние значения hmin определяют из выражения

Rasch podsh jidk trenija 5

где ξ — относительная толщина масляного слоя; ψ — относительные зазоры при среднем и крайних значениях зазоров.

Значение λкр находят по номограммам (рис. 673) на основании принятого значения hкp. Коэффициент надежности ϰ = λ/λкр. Коэффициент трения вычисляют по формуле (247).

Результаты расчета по средним и крайним значениям зазора для предыдущего примера (посадка Н7/e8; hкp = 5 мкм) приведены в табл. 27.

Результаты расчета по средним и крайним значениям зазора