Ввод масла в подшипники скольжения

Ввод масла в подшипники скольжения

Ввод масла в подшипники скольжения

Чаще всего масло вводят в подшипники через сверления в корпусе (рис. 682, а) или в вале (вид б)). Ввод через кольцевые канавки (виды в, г) применяют при необходимости увеличить прокачку масла через подшипник, а также при нагрузке переменного направления. Следует иметь в виду, что кольцевые канавки резко снижают несущую способность, превращая подшипник в два коротких подшипника. Ввод масла с торца (вид д) не снижает несущей способности подшипника, но прокачка масла в этом случае примерно в 2 раза меньше, чем при центральных кольцевых канавках.

Как правило, масло следует вводить в ненагруженную область подшипника.

Нагрузка постоянного направления

Ввод масла в подшипники скольжения

При нагрузке постоянного направления маслоподводящие отверстия целесообразно располагать в зоне наибольшего расширения зазора (точка А, рис. 683, а). Так как положение вала в подшипнике не всегда точно известно, то на практике придерживаются правила: располагать отверстие в области, ограниченной углом ~45° по обе стороны действия нагрузки.

Грубую ошибку представляет ввод масла в нагруженную область (вид б). Вследствие повышенного давления в этой области, достигающего нескольких десятков МПа, масло, подаваемое обычно под давлением 0,2—0,6 МПа, не поступает в зазор, а выдавливается из подшипника в маслопровод.

Ввод масла при нагрузке постоянного направления

Это обстоятельство используют в некоторых конструкциях для подвода смазки к труднодоступным поверхностям (например, в шатунно-поршневых механизмах масло в поршневые пальцы подается из шатунных подшипников через отверстия, расположенные в зоне высоких давлений).

При вводе масла через радиальное сверление в вале (вид в) маслоподводящее сверление за каждый оборот вала пересекает нагруженную зону, подача масла происходит периодически, а в маслопроводе возникают пульсации.

Если подвод масла через вал обусловлен конструктивной необходимостью, то нужно делать в вале не менее трех маслоподводящих отверстий (вид г), подводить масло через кольцевую канавку или с торца (см. рис. 682, в—д).

Если неподвижен вал, а вращается корпус, нагруженный силой постоянного направления, то зона повышенного давления сохраняет свое положение относительно вала. В этом случае наиболее целесообразно подводить масло через сверление в вале на участке, противоположном направлению нагрузки (рис. 683, д). При других способах подвода (через корпус, кольцевые канавки, с торца) необходимо учитывать замечания, сделанные для случая неподвижного корпуса.

Кромки маслопроводящих отверстий, выходящие на поверхность трения, должны быть плавно скруглены.

Нагрузка переменного направления

Простейший случай нагрузки, переменной по направлению, - нагружение подшипника центробежной силой масс, присоединенных к вращающемуся валу. Зона повышенного давления в масляном слое перемещается по окружности подшипника вместе с вращающимся валом.

В данном случае наиболее целесообразно подводить масло через сверление в вале, расположенное на участке, приблизительно противоположном действию центробежной силы (рис. 684, а). Подвод по направлению нагрузки (вид б) недопустим.

Ввод масла при центробежной нагрузке

Подвод масла через подшипник (вид в) нежелателен: при любом расположении маслоподводящего отверстия оно будет при каждом обороте вала перекрываться зоной повышенного давления. Для того чтобы обеспечить непрерывную подачу масла в зазор, нужно подводить масло через три отверстия (вид г), через кольцевые канавки или с торца.

Если неподвижен вал, а вращается подшипник вместе с присоединенными к нему массами, то целесообразно подводить масло через отверстие в подшипнике, расположенное по направлению нагрузки (вид д). Если это конструктивно неосуществимо, то масло подводят через несколько радиальных сверлений в вале.

Если нагрузка переменна, причем вращение вектора нагрузки не совпадает с вращением вала, то маслоподводящие отверстия следует располагать в той области, где вал за цикл изменения нагрузки реже всего и на наиболее короткое время сближается с подшипником.

Эту область находят с помощью диаграмм износа (рис. 685), показывающих приблизительное распределение износа на поверхностях вала и подшипника, а также расположение участков, где вал и подшипник за цикл изменения нагрузки сближаются чаще.

Диаграммы износа

Исходным материалом для построения диаграмм износа служат полярные диаграммы нагрузки, действующей на вал и подшипник за полный цикл изменения нагрузки (который не обязательно совпадает с одним оборотом вала).

Окружность подшипника разбивают на равные части, например, через каждые 15° (см. рис. 685, а), которые нумеруют и заносят в таблицу. Так как точное положение вала в подшипнике в каждый данный момент неизвестно, то упрощенно предполагают, что действие силы, приложенной к валу (или подшипнику), распространяется на область с центральным углом 60° (или 90°), смещенную на 30° от направления нагрузки в сторону вращения.

Если, например, сила Р = 3 кН действует согласно полярной диаграмме в точке 1, то эту цифру заносят в таблицу под всеми делениями, лежащими в этой области, т. е. для точек 13—17.

После того как таблица заполнена, под каждым делением проставляют итоговые цифры, которые наносят в удобном масштабе на окружности вала и подшипника в виде радиусов-векторов, концы которых соединяют плавной кривой.

Диаграмма износа подшипника (вид б) служит для выбора расположения маслоподводящего отверстия в подшипнике; вала (вид в) — для выбора расположения отверстия в вале.

Маслоподводящие отверстия в подшипнике или вале размешают в области минимумов кривых износа.

Более того, определить целесообразное расположение маслопроводящих отверстий в подшипнике или вале можно с помощью метода итерации.

Смазочные канавки

Нагруженная область подшипника жидкостного трения должна быть свободна от канавок и выборок, нарушающих гладкость несущей поверхности и ослабляющих несущую способность подшипника. Кольцевые канавки соединяют область высокого давления подшипника с областями пониженного давления, продольные — облегчают вытекание масла из нагруженной области.

Полезную роль играют маслораздаточные канавки, расположенные в ненагруженной области непосредственно у маслоподводящего отверстия.

Полукольцевые канавки (рис. 686, а) служат для распределения масла по окружности подшипника. Продольные канавки (вид б) применяют в длинных подшипниках для обеспечения подачи масла вдоль оси подшипника; одновременно они несколько увеличивают торцовое истечение масла из подшипника. По комбинированным (вид в) и спиральным (вид г) канавкам распределяется масло в окружном и осевом направлениях.

Маслораздаточные канавки

В подшипниках, несущих нагрузку постоянного направления при больших частотах вращения, канавкам придают значительную ширину (вид д).

Иногда их делают сквозными для увеличения прокачки масла и усиления теплоотвода от подшипника.

Вместе с тем подобные выборки уменьшают трение и тепловыделение в подшипнике (приблизительно в отношении ϕ°/360°, где ϕ — центральный угол выборки).

Кромки маслораспределительных и охлаждающих канавок должны быть плавно скруглены (рис. 687, а, б).

Смазочные канавки в подшипниках и валах

Обрабатывать смазочные канавки в открытых вкладышах нетрудно. Сложнее делать канавки, особенно спиральные, в целых втулках. Здесь следует применять наиболее простые полукольцевые и продольные канавки. Во втулках малого диаметра (менее 20 мм) канавки обычно не делают.

В подшипниках с нагрузкой переменного направления маслораспределительные канавки иногда выполняют на валу в виде продольных, винтовых и перекрестных выборок. Это нужно делать крайне осторожно, так как подобные канавки снижают сопротивление усталости вала. Надо избегать острых входящих углов, придавать канавкам плавные очертания или заменять их неглубокими лысками (рис. 687, б, справа), несколько менее ослабляющими вал.