12.1.3. Условия работы и расчет подшипников скольжения
В зависимости от вида трения, реализуемого между трущимися поверхностями различают:
подшипники сухого трения, работающие на твердых смазочных материалах или без смазочного материала;
подшипники граничного и смешанного трения;
подшипники жидкостного трения.
Наилучшие условия для работы создаются в подшипниках жидкостного трения, т.е. при жидкостной смазке, когда осуществляется полное разделение трущихся поверхностей жидким смазочным материалом с объемными свойствами. Подшипники граничного трения работают в условиях граничной смазки, когда трение и изнашивание определяются свойствами поверхностей и
154
свойствами смазочного материала, отличными от объемных. При смешанной (полужидкостной) смазке частично осуществляется жидкостная смазка.
Подшипники с жидкостным трением, при котором поверхности цапфы и вкладыша разделены слоем смазочного материала, по принципу создания избыточного давления в нем делятся на гидростатические и гидродинамические.
В гидростатических подшипниках избыточное давление в масляном слое создается принудительно насосом. Несмотря на высокую несущую способность этих подшипников скольжения, они не получили широкого распространения из-за сложной и дорогостоящей системы уплотнений и подачи смазочного материала.
В гидродинамических
подшипниках жидкостное трение
осуществляется в результате давления,
возникающего в смазочном слое за счет
всасывания его при вращении в клиновидный
зазор между цапфой и вкладышем.
Распределение давлений
в клиновидном зазоре показано на рис.
12.2,а,
где
— эксцентриситет, а по длине подшипника
— на рис. 12.2, б.
Рис.12.2 Эпюра давлений в гидродинамическом подшипнике
155
Жидкостное трение
в подшипнике обеспечивается при величине
зазора
,
где
и
— высоты микронеровностей поверхностей
цапфы вала и вкладыша. Гидродинамический
расчет подшипника проводится как
проверочный. Наличие жидкостного трения
проверяют в форме условия, что несущая
способность подшипника больше действующей
нагрузки
,
или что смазочный слой имеет достаточную
толщину.
При расчете
подшипников скольжения обычно известны
диаметр цапфы
из расчета вала на прочность, внешняя
нагрузка на подшипник
и частота вращения
(или
).
Определяют длину подшипника
,
диаметральный зазор
,
сорт масла — вязкость
,
расход масла Qv
и толщину смазочной пленки
.
Предварительно
длину подшипника определяют, задаваясь
отношением
.
Обычно
.
При малой грузоподъемности и высоких
скоростях применяют короткие подшипники
—
.
При требованиях повышенной жесткости
и грузоподъемности применяют длинные
подшипники —
.
Подшипники
скольжения, работающие в режиме граничной
и полужидкостной смазке, рассчитывают
по условному среднему давлению
на рабочих поверхностях и удельной
работе
сил трения, где
— окружная скорость поверхности цапфы.
Режим работы считают допустимым, если
выполнены условия:
,
где
— радиальная сила, действующая на
подшипник;
— допускаемое давление;
— допускаемая удельная работа. Значения
и
приведены
в справочниках. Расчет по среднему
давлению
обеспечивает достаточную износостойкость,
а расчет
156
по
— нормальный тепловой режим и отсутствие
заедания.
Данный вид расчета проводится и для подшипников жидкостного трения как предварительный. Эта проверка предупреждает возможность повышенного износа и заедания в случаях кратковременных нарушений жидкостного трения (пуски, остановы, резкое изменение нагрузки, перебои в подаче смазочного материала и т.п.). Основным расчетом для подшипников жидкостного трения является расчет минимальной толщины масляного слоя, который при установившемся режиме работы должен обеспечивать жидкостную смазку. Завершающим для них является тепловой расчет, проводимый для определения рабочих температур подшипника.