Расчет и выбор посадок с зазором в подшипниках скольжения

определения значений средних температур проводят тепловой расчет.

Пример.

Подобрать посадку для подшипника с углом охвата 180° (d= 150 мм, l = 180 мм), работающего при п= 600 мин ^-1 под нагрузкой R = 58,8 кН.  Вкладыш выполнен из цинкового сплава ЦАМ 10-5 с шероховатостью  поверхности, соответствующей Rz₁= 3,2 мкм; цапфа стальная закаленная с шероховатостью  поверхности трения Rz₂=1,6 мкм. Для смазывания подшипника применяется индустриальное масло И-20, имеющее при t_раб = 50 °С динамическую вязкость μ= 0,017 Па∙с. Прогиб цапфы незначителен, имеют место частые остановки и пуск машины.

Окружная скорость цапфы:

Угловая скорость 

Расчет посадок для подшипников, работающих   продолжительное время без остановок.

1.  Определяем относительный зазор в подшипнике по формуле

2.   Оптимальный зазор

 мм.

3.   Коэффициент нагруженности подшипника находим из формулы (6)

4.    Относительный эксцентриситет χ при l/d = 1.2 и C_R = 2,93 находим по таблице 1[1],  χ = 0,75

Таблица 1

Коэффициент нагруженности C_R дня подшипников с углом охвата 180°

Коэффициент нагруженности CR  при χ.
l/d	0,3	0,4	0,5	0,6	0,65	0,7	0,75
0.4	0,0893	0,141	0,216	0,339	0,431	0,573	0,776
0,5	0,133	0.209	0,317	0.493	0,622	0.819	1,098
0.6	0,182	0.283	0.427	0^655	0.819	1,070	1,418
0,7	0,234	0,361	0,538	0,816	1,014	1,312	1.720
0,8	0,287	0,439	0,647	0,972	1,199	1,538	1,965
0,9	0,339	0,515	0,754	1.118	1371	1,745	2,248
1,0	0,391	0.589	0.853	1.253	1,528	1,929	2,469
1,1	0,440	0.658	0,947	1377	1,669	2,097	2,664
1,2	0,487	0.723	1,033	1,489	1,796	2,247	2,838
1,3	0,529	0,784	1,111	1,590	1,912	2,379	2,990
1,5	0,610	0,891	1,248	1,763	2,099	2,600	3,242
Коэффициент нагруженности CR  при χ.
l/d	0,8	0,85	0,9	0,925	0,95	0,975	0,99
0.4	1.079	1.775	3,195	5,055	8.393	21,00	65,26
0,5	1,572	2,428	4,261	6,615	10,706	25,62	75,86
0.6	2,001	3,036	5,214	7,956	12,64	29,17	83,21
0.1	2,399	3,580	6,029	9,072	14,14	31,88	88,90
0,8	2,754	4,053	6,721	9,992	15,37	33.99	92,89
0,9	3,067	4,459	7.294	10.753	16,37	35,66	96,35
1,0	3,372	4,808	7,772	11,38	17,18	37,00	98,95
1,1	3.580	5,106	8,186	11,91	17,86	38,12	101,15
1,2	3,787	5,364	8,533	12,35	18,43	39,04	102,90
1,3	3,968	5,586	8,831	12,73	18,91	39,81	104,42
1,5	4,266	5.947	9,304	13,34	19,68	41,07	106,84

5.  Согласно формуле (1) наименьшая толщина масляного слоя при найденном диаметральном зазоре

h_min = 0,5∙0,18∙(1-0,76) = 0,0216 мм = 21,6 мкм.

6.   Для обеспечения жидкостной смазки необходимо удовлетворить условие неразрывности масляного слояh_mln  > h_ж.с Согласно формуле (3) определяем критическую толщину масляного слоя при которой еще обеспечивается жидкостная смазка. Принявкоэффициент запаса надежности по толщине масляного слоя,  k_ж.с= 2 идобавку, учитывающую отклонения нагрузки, скорости, температуры от расчетных, Δ_д = 2 мкм, получим

h_ж.с = 2 (3,2 + 1,6 + 2) = 13,6мкм т. е.  h_mln  > h_ж.с

7.  Коэффициент запаса надежности по толщине масляного слоя

k_ж.с ==

т.е. запас достаточный.

Приведенный расчет показывает, что при  мм. Подшипник работает в условиях жидкостной смазки.

Указанному зазору, который принимаем за средний , наиболее близко соотвествует посадка Ø 150Н7/d7 [2] с зазорами: S_{min T}=145 мкм

S_m=185 мкм

S_{max T}=225 мкм

Рис. 3 Схема полей допусков к расчету посадок с зазором (отклонение в микрометрах)

S_И - запас на износ

Расчет посадок для подшипников машин, работающих   с частыми пусками и остановками.

Для повышения долговечности подшипников, работающих в повторно -кратковременном режиме эксплуатации, когда доля ресурса приходящегося на граничное трение составляет около 20%, необходимо создать запас на износ S_И .

1. Определяем наименьший функциональный зазор S _{min F} , при котором обеспечивается жидкостная смазка (h_mln  = h_ж.с)

Для определения наименьшего функционального зазора находим среднее давление

 Па.

Коэффициент k = 0.927  и m = 0.927   выбираем из таблицы 2 для l/d = 1.2

Для наименьшего зазора принимаем t = 70° C  и μ = 0,0092 Па∙с.

Подставив в формулу значения соответствующих параметров получим

= {0.972∙0.0092∙63∙0.15²  - [(0.972∙0.0092∙63∙0.15² )² –

-16∙2.18∙10⁶ ∙13,6²∙10^-12 ∙0.972∙0.0092∙63∙0.15² ]^0.5 }/(4∙2.18∙10⁶ ∙13,6∙10^-6 ) = 318∙10^-7≈

≈ 32 мкм.

2. Выбираем по найденному значению S _{min F} из таблицы справочника [2] посадку.

 Ближайшей посадкой является посадка Н7/f7 с наименьшим зазором S _{min T} =43 мкм. Тогда расчетное значение относительного эксцентриситета  χ = 0,2. При данном значении относительного эксцентриситета возможна неустойчивая работа подшипника скольжения и вибрация вала рис 5. [1]. Чтобы устранить это явление, необходимо выбрать другую ближайшую посадку по ГОСТ 25347-82 Ø 150Н7/e7 с зазорами:

S_{min T}= 85 мкм

S_m= 125 мкм

S_{max T}= 165 мкм

Рис. 4 Схема полей допусков к расчету

посадок с зазором (отклонение в микрометрах)

Рис 5. Зоны устойчивой I и неустойчивой II работы

подшипника скольжения в зависимости от χ при заданном l/d.

3.  Проверяем, обеспечивается ли при наименьшем зазоре этой посадки S_{min T}= 85 мкм жидкостная смазка. Для этого по формуле (6) коэффициент нагруженности подшипника при ψ=S/d = 0,085/150:

по таблице 1 при l/d =1.2 и =1,21 находим относительный эксцентриситет χ = 0,55

Наименьшая толщина масляного слоя по формуле (1)

h_min = 0,5∙0,085∙(1-0,55) = 0,0191 мм = 19,1 мкм.

Коэффициент запаса надежности по толщине масляного слоя

k_ж.с ==

т.е. запас обеспечивается.

Расчет показал, что посадка по наименьшему зазору выбрана правильно , так как при S_{min T} = 0,085 обеспечивается жидкостная смазка. Следовательно указанный зазор S_min можно принять за .

4. Определяем наибольший функциональный зазор . Для наибольшего зазора принимаем t = 50° C  и μ = 0,017 Па∙с.

Подставив в формулу

Соответствующие данные получим =364 мкм.

5. Проверяем, обеспечивается ли при таком зазоре жидкостная смазка