Расчет и выбор посадки с зазором

 

Наиболее распространенным типом подвижных соединений являются подшипники скольжения или вкладыши. При проектировании опор скольжения необходимо помнить, что надежную и долговечную их работу обеспечивают зазоры, при которых трение вкладыша и цапфы осуществляется бесконтактно, т.е. через смазку.

Сущность метода основана на гидродинамической теории смазки и заключается в выборе необходимого интервала зазоров S_min и S_max между валом и подшипником, в котором мог бы поместиться такой слой смазки, который бы обеспечил наилучшие условия работы подшипника.

 

Рисунок 1.4 – Расчетная схема определения посадок для подшипников скольжения

 

Из рисунка 1.4 видно, что при вращении вал как бы всплывает, смещаясь в сторону. При вращении силы трения увлекают смазку в клиновой зазор h между валом и подшипником. Качество, надежность и долговечность работы подшипника зависят от толщины масляного слоя, на которую будет влиять зазор S. Необходимо зазор выбрать таким, чтобы при всплытии вала клиновой зазор h обеспечивал устойчивый масляный слой.

Исходя из сказанного, находят величину минимального клинового зазора h_min и устанавливают зависимость между h и S. Для обеспечения жидкостного трения необходимо, чтобы микронеровности цапфы и вкладыша не касались при работе подшипника. Это возможно при условии [1, с.11]:

, (1.19)

где: R_zd, R_zD - высота неровностей вкладышей подшипника и цапфы вала в мкм, выбираются в соответствии с рекомендациями [3, с.461];

Δ_д – добавка, учитывающая разного рода отклонения от принятого режима работы;

k – коэффициент запаса надежности по толщине масляного слоя.

R_zd=1,6 мкм;

R_zD=2мкм;

k ≥ 2.

Согласно этим условиям рассчитывают

Так как подшипник должен иметь необходимую несущую способность, то определяют удельное давление р, Па, на контактных поверхностях подшипника и цапфы:

, (1.20)

где: R – радиальная нагрузка, Н, действующая на подшипник. Для данного курсового проекта ее принимают равной силе давления газа, рассчитанной ранее по формуле (1.1).

l – длина контакта сопрягаемых поверхностей в мм;

D – диаметр цапфы вала в мм.

l = 20 мм;

D = 30 мм.

 

Для выбора оптимальной посадки необходимо знать зависимость толщины масляного слоя в месте наибольшего сближения цапфы и вкладыша от зазора S при постоянных значениях отношения l/d. Экспериментально установлено, что эта зависимость имеет один и тот же вид при различных режимах работы подшипника, а жидкостная смазка создается лишь в определенном диапазоне, ограниченном S_min и S_max.

При определенной частоте вращения вала создается равновесие гидродинамического давления и сил, действующих на опору. Положение вала в состоянии гидродинамического равновесия определяется абсолютным e и относительным χ равным 2е/S эксцентриситетами.

Используя известную зависимость из [2, с.20], определяют безразмерную величину А, связывающую одной зависимостью относительный эксцентриситет χ, отношение l/D, удельное давления р и выбранную динамическую вязкость масла.

(1.21)

где: μ – динамическая вязкость масла при рабочей температуре в Па·с (для данного подшипника выбирают μ равное0,1,из конструктивных соображений)

ω – угловая скорость цапфы в рад/с.

Значение угловой скоростиопределяется из формулы:

, (1.22)

 

где: n – число оборотов вала, об/мин.

n = 600 об/мин, из конструктивных соображений.

Рассчитывают отношение длины контакта сопряжения к его диаметру - l/D:

 

Рисунок 1.5 – График изменения А от

из рис. 1.5

Максимальный и минимальный зазор определяют по зависимостям:

Для максимального зазора:

(1.23)

 

Так как был принят больший относительный эксцентриситет, т. е. 0,3, тогда по формуле (1.19) значение h не равно h_{min .}. Его необходимо рассчитать дополнительно, используя формулу (1.24):

; (1.24)

где: А _0,3 выбирают из таблицы равным 0,339, для χ_min равному 0,3. Подставив значение h в формулу (1.25), получают значение минимального зазора в мкм:

(1.25)

 

Учитывая полученные значения максимального и минимального зазора, выбирают наиболее подходящую посадку по ГОСТ 25347 и строят схему расположения полей допусков. Выбрана посадка

Строим схему расположения полей допусков посадки с зазором (Рисунок 1.6):

 

Рисунок 1.6 - Схема расположения полей допусков посадки с зазором

 

Выбранную посадку проверяют на обеспечение минимального слоя смазки h_min, т.е. при наибольшем зазоре. За наибольший зазор принимают наиболее вероятный зазор, приближенный к среднему [3, с.334]:

(1.26)

вычисляют по формуле:

(1.2.10)

Должно выполняться условие -

11,46 11,2 – верно.

Проверяют посадку на достаточность толщины слоя смазки:

11,46 1,6+2 – верно.

Рассчитывают коэффициент запаса прочности [1, с.14]:

(1.2.11)

где: и - конструктивные допуски на установление вкладыша.

- посадка выбрана правильно.