Расчетные номограммы подшипников скольжения

(60)

Расчетные номограммы подшипников скольжения.

На рис. 673 и 674 представлены расчетные номограммы, построенные на основании рис. 665. По номограмме рис. 673 (для l/d = 1) можно определять параметры подшипников в диапазоне l/d = 0,8—1,2. Номограммой, приведенной на рис. 674 (для l/d = 0,5), можно пользоваться при l/d = 0,3—0,7.

Жирные линии в правой части графика соответствуют виброустойчивым значениям ξ < 0,3, тонкие — виброопасным ξ > 0,3.

Пусть подшипник с d = l = 100 мм нагружен силой P = 40 кН. Частота вращения n = 1000 об/мин. Вязкость масла η = 2·10–2 Па·с. Критическая толщина масляного слоя hкр = 5 мкм. Определить оптимальный зазор ψ.

Номограмма для расчета подшипников (l/d = 1)

Номограмма для расчета подшипников (l/d = 0,5)

Удельная нагрузка

Raschetn nomogrammy 3

Характеристика режима

Raschetn nomogrammy 4

Восстанавливая из точки λ = 8,4·10–8 (правая часть номограммы, рис. 673) перпендикуляр до пересечения с кривыми ψ и проводя через точки пересечения горизонтали до встречи с ординатой d = 100 мм в левой части диаграммы, читаем на сетке наклонных прямых соответствующие значения hmin. 3aтем по заданной величине hкр находим обратным построением критические значения λкр и определяем коэффициент надежности ϰ = λ/λкр.

Например, для λ = 8,4·10–8 и ψ = 0,001 (точка а) hmin = 16 мкм (точка б). При hкр = 5 мкм (точка в) критическая характеристика режима λкр = 2·10–8 (точка г). Следовательно, коэффициент надежности

Raschetn nomogrammy 5

Относительная толщина масляного слоя по формуле (235)

Raschetn nomogrammy 6

Коэффициент трения по формуле (247)

Raschetn nomogrammy 7

Определяя по этой методике значения hmin, ξ, ϰ и f для различных ψ, получаем полную картину влияния ψ на параметры работы подшипника (рис. 675, а).

Параметры работы подшипников

Параметры работы подшипников

Параметры работы подшипников

Толщина масляного слоя максимальна (hmin ≈ 19 мкм) при ψ = 0,0008, что соответствует ξ = 0,5 (значения ξ нанесены на кривой hmin светлыми точками). С уменьшением ψ (левая ветвь кривой) подшипник вступает в область запрещенных эксцентриситетов (ξ > 0,5); коэффициент трения резко возрастает. С увеличением ψ (правая ветвь) значения hmin уменьшаются; коэффициент надежности падает. Заштрихованная область показывает допустимые пределы ψ = 0,001—0,002 (ξ = 0,3—0,1), при которых hmin и ϰ сохраняют приемлемые значения (hmin = 16—10 мкм; ϰ = 4,2—2,5). В этом интервале коэффициент трения имеет пологий минимум (f ≈ 0,002).

Оптимальным является значение ψ = 0,001 (ξ = 0,3), обеспечивающее при вполне устойчивом положении вала в подшипнике и малом трении наибольшие величины hmin ≈ 16 мкм и ϰ = 4,2.

Величина ϰ значительно повышается при уменьшении hкр. При hкр = 3 мкм коэффициент надежности (штриховая линия) повышается вдвое (ϰ' = 8,4 при ψ = 0,001 вместо ϰ = 4,2, как при hкp = 5 мкм).

На графике стрелками указаны диапазоны ψ, соответствующие стандартным посадкам. Рекомендуемой области ψ = 0,001—0,002 лучше всего соответствуют средние значения ψ при посадке H7/d8 или Н7/е8. Посадка Н7/с8 вызывает снижение hmin и ϰ. Посадки Н7/f7 и Н6/f6 неприемлемы, так как переводят подшипник в неустойчивую область (ξ > 0,5).

На рис. 675, б представлен аналогичный график для подшипника тех же размеров, но при λ = 16,8·10–8 (увеличение в 2 раза вязкости или частоты вращения, или снижение в 2 раза нагрузки). Повышение λ благоприятно влияет на параметры подшипника. Толщина масляного слоя hmin при ξ = 0,3 возрастает до 23 мкм, коэффициент надежности до 6,2. Коэффициент трения несколько повышается (f ≈ 0,003). Оптимальное значение ψ в данном случае равно 0,0015, что соответствует средним значениям ψ при посадке H7/d8.

На рис. 675, в изображен график для подшипника с теми же l, Р, η и n, но с диаметром 80 мм.

Удельная нагрузка

Raschetn nomogrammy 8

Характеристика режима

Raschetn nomogrammy 10

График свидетельствует об ухудшении параметров подшипника. Величина hmin при ξ = 0,3 снижается до 11 мкм, коэффициент надежности до 2,5. Коэффициент трения снижается незначительно (f = 0,0019). Оптимальный зазор в данном случае ψ = 0,0009 (ближайшая подходящая посадка Н7/е8).

На рис. 675, г приведен график для подшипника с теми же l, Р, η и n, но с d = 120 мм.

Удельная нагрузка

Raschetn nomogrammy 11

Характеристика режима

Raschetn nomogrammy 12

Параметры работы подшипника резко улучшаются. Величина hmin при ξ = 0,3 становится равной 21,5 мкм, коэффициент надежности — 6,2. Коэффициент трения несколько повышается (f = 0,0026). Оптимальный зазор в данном случае ψ = 0,0011 (посадка H7/d8).

На рис. 675, д представлен график для подшипника с теми же d, P, η, n, но с l/d = 0,5 (l = 50 мм).

Удельная нагрузка

Raschetn nomogrammy 13

Характеристика режима

Raschetn nomogrammy 14

Толщина масляного слоя hmin при ξ = 0,3 равна 8,5 мкм; коэффициент надежности 2; коэффициент трения 0,0022; оптимальный зазор ψ = 0,0006 (ближайшая подходящая посадка Н7/f7).

Параметры подшипника с l/d = 0,5 можно улучшить повышением характеристики режима путем увеличения вязкости масла или уменьшения k (увеличение диаметра). При λ = 8,5·10–8 (рис. 675, е) hmin (при ξ = 0,3) повышается до 12 мкм, коэффициент надежности до 3,5. Оптимальный зазор ψ = 0,0008 (ближайшая подходящая посадка Н7/е8).

Диаграммы ψ ~ hmin наиболее полно раскрывают картину работы подшипника, но построение их трудоемко. Проще определять относительный зазор прямо из условия ξ = 0,3 на основании рис. 669 или формулы (241) и подбирать ближайшую стандартную посадку по рис. 658, в, г так, чтобы при крайних значениях ψ величина ξ не выходила из предела 0,1—0,5 и в среднем была равна ~0,3. Учитывая износ в эксплуатации, лучше придерживаться несколько повышенных первоначальных средних значений (ξ = 0,35—0,4) с таким расчетом, чтобы по мере приработки и износа подшипник переходил в область оптимального значения ξ = 0,3.

Выбор величины ψ из этого условия почти безошибочно приводит к созданию надежно работающего подшипника, сохраняющего работоспособность в течение длительного срока службы.

Согласно диаграммам (рис. 675), значениям ξ = 0,3—0,1 соответствует минимальный коэффициент трения, поэтому при выборе ψ можно также исходить из условия минимального коэффициента трения, т. е. определять ψ по формуле (249). Однако это приводит к несколько пониженным значениям ξ.