Условный расчет подшипников скольжения

Критерии работоспособности. Основным критерием работоспособности опор скольжения является износостойкость — сопротивление изнашиванию и заеданию. Для оценки работоспособности и надежности подшипников, работающих в режиме несовершенной смазки, служат среднее давление на трущихся поверхностях р и удельная работа сил трения p·v, где v—окружная скорость поверхности цапфы. Расчет по среднему давлению р гарантирует невыдавливаемость смазки, а расчет по p·v — нормальный тепловой режим и отсутствие заедания. Для подшипников жидкостного трения выполняют специальный расчет, гарантирующий достаточную толщину масляного слоя между цапфой и вкладышем.

Расчет подшипников. Как указывалось выше, большинство подшипников скольжения работает в условиях трения при несо­вершенной смазке. Ввиду отсутствия теории расчета при режиме несовершенной смазки, подшипники рассчитывают условно по среднему давлению р и величине p·v. При этом должны соблюдаться условия:

, (12.1)

p·v≤[ p·v], (12.2)

где R — радиальная нагрузка на подшипник;

F — площадь проекции цапфы на диаметральную плоскость.

Для шипа или шейки

F=d·l,

d и l — диаметр и длина шипа (шейки), которые определяют при расчете и конструировании вала. Для большинства подшипников l = (0,5…1,3)d.

Допускаемые значения [р] и [pv] зависят от материала поверхностей трения (табл. 12.1).

Таблица 12.1

Допускаемые значения [p] и [pv]

Материал	[р], н/мм2	[pv], Мн·м/м2·сек
Сталь по бронзе Бр. ОЦС 6-6-3 Сталь, закаленная по баббиту Сталь по серому чугуну	4—6 6—10 2-4	4—6 15—20 1—3

Расчет подпятников аналогичен расчету подшипников (подпятники находятся в худших условиях тепло отвода, поэтому значения [р] и [pv] для них принимают на 20 - 30% ниже, чем для подшипников), при этом площадь опорной поверхности пяты зависит от ее конструкции.

Для подшипников, работающих при режиме несовершенной смазки, условный расчет является основным и выполняется в большинстве случаев как проверочный; для подшипников жидкостного трения — как ориентировочный. При неудовлетворительном результате расчета изменяют размеры цапфы или принимают другой материал вкладыша и расчет повторяют.

Пример 46. Проверить подшипник оси тележки (см. рис. 11.1), если размеры шейки: d = 60 мм и l = 70 мм. Радиальная нагрузка на подшипник R =16 кн при максимальной угловой скорости оси ω = 30 рад/сек. Материал вкладыша — Бр.ОЦС 6-6-3, материал оси — нормализованная сталь 45.

Решение.

1. Определяем окружную скорость шейки:

v=ωd/(2·1000)=30·60/2000= 0,9 м/сек.

2. По табл.12.1 принимаем [p]=4 н/мм², [pv]=4 Мн·м/м²·сек.

3. Проверяем среднее давление в подшипнике [формула (12.1)]:

р =R/(dl)=16·10³/(60·70)= 3,8 Mн/м² < [р],

что допустимо.

4. Проверяем подшипник на нагрев и отсутствие заедания [формула (12.2)]:

pv = 3,8·0,9 = 3,42 Mн·м/м²·сек < [pv]

—подшипник для заданного режима работы пригоден.

Задача 42. Вал звездочки цепной передачи установлен в подшипниках скольжения с вкладышами из серого чугуна. Определить максимально допустимую угловую скорость вала из условия отсутствия заедания и перегрева подшипников. Максимальная радиальная нагрузка на один подшипник R = 2,4 кн. Размеры шипов: d = 30 мм, l = 40 мм.

Ответ: ω≤66,7 рад/сек при [pv] = 2 Мн·м/мм²·сек.