Условные расчеты подшипников. Расчет подшипников скольжения при условии жидкостного трения

Расчет подшипников, работающих при полужидкостном трении.

К таким подшипникам относятся подшипники грубых тихоходных механизмов, машин с частыми пусками и остановками, неустановившимся режимом нагрузки, плохими условиями подвода смазки и т. п. Эти подшипники рассчитывают:

а) по условному давлению — подшипники тихоходные, работающие
кратковременно с перерывами: ,

б) по произведению давления на скорость — подшипники средней
быстроходности: ,

где Fr — радиальная нагрузка на подшипник; d— диаметр цапфы (вала); l — длина подшипника; v — окружная скорость цапфы.

Расчет по Ipv] в приближенной форме предупреждает интенсивный износ, перегрев и заедание. Допускаемые значения [р] и [pv], определенные из опыта эксплуатации подобных конструкций, приводят в таблицах.

Расчет радиальных подшипников жидкостного трения.

Решение уравнений гидродинамики в приложении к радиальным подшипникам позволило получить зависимость для нагрузки подшипника: ,

где w— угловая скорость цапфы;

y=S/d — относительный зазор в подшипнике;

Фр—безразмерный коэффициент нагруженности подшипника.

Значение Фр зависит от относительного эксцентриситета c и относительной длины подшипника l/d. Функциональная зависимость представлена графиком

 

Относительный эксцентриситет c=e/(0,5S) определяет положение цапфы в подшипнике при режиме жидкостного трения. Нетрудно установить, что толщина масляного слоя связана с относительным эксцентриситетом следующей зависимостью: .

При расчете подшипника обычно известны: диаметр цапфы d, нагрузка Fr и частота вращения п (или w). Определяют длину подшипника l, зазор S, сорт масла (m). Большинством из известных параметров задаются и проверяют запас надежности подшипника по режиму жидкостного трения. Существует следующий порядок расчета:

1. Задаются отношением l/d. Распространенные значения lld=0,5…1. Короткие подшипники (l/d<0,4) обладают малой грузоподъемностью. Длинные подшипники (l/d >1) требуют повышенной точности и жестких валов. При выборе l/d учитывают также и конструктивные особенности (габариты, массу и пр.). Выбранное значение l/d проверяют по допускаемым [р] и [pv]. Эта проверка предупреждает возможность заедания и повышенного износа в случаях кратковременных нарушений жидкостного трения (пуски, перебои в нагрузке, подаче смазки и т. п.)

Выбирают относительный зазор. При этом используют частные рекомендации для аналогичных конструкций или эмпирическую формулу, по которой среднее значение относительного зазора v – окружная скорость цапфы.

3. Выбирают сорт масла и его среднюю рабочую температуру. Вязкость масел и области их применения установлены ГОСТом. При этом учитывают практику эксплуатации подобных машин. Среднюю рабочую температуру масла обычно выбирают в пределах tср=45...75°С По tср определяют среднюю расчетную вязкость масла m.

4. Подсчитывают коэффициент нагруженности подшипника по фор­
муле и определяют c. Затем определяют толщину масляного слоя по формуле: .

Определяют критическое значение толщины масляного слоя,
при которой нарушается режим жидкостного трения, то есть : .

Определяют коэффициент запаса надежности подшипника по
толщине масляного слоя .

Коэффициент запаса надежности учитывает возможные отклонения расчетных условий от эксплуатационных (по точности изготовления, нагрузке, температурному режиму и т. д.).

На этом заканчивается приближенный расчет подшипника. В расчете температура масла выбрана ориентировочно. Фактическая температура может быть другой, другой будет и вязкость масла, а следовательно, и грузоподъемность подшипника или толщина масляного слоя.