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°

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