§ 3. Работа подшипников скольжения при жидкостном режиме смазки и понятие об их расчете

При определении конструкции подшипника и соответствующем режи­ме работы может быть осуществлено трение со смазочным материалом. Ра­бота подшипника в этих условиях подчиняется гидродинамической теории смазки.

10.13. При трении со смазочным материалом рабочие поверхности цапфы и подшипника полностью разделяются слоем смазочного материала.

При таком режиме создаются благоприятные условия работы: значи­тельно уменьшаются потери энергии на преодоление вредных сопротивле­ний, цапфа и вкладыш практически не изнашиваются.

Для создания трения со смазочным материалом необходимо, чтобы в масляном слое возникало избыточное давление или от вращения вала (гид­родинамическое), или от насоса (гидростатическое). Чаще применяют под­шипники с гидродинамической смазкой (рис. 10.14). При вращении цапфа 2 увлекает масло /. В образовавшемся масляном клине создается избыточное давление, обеспечивающее разделение цапфы и подшипника слоем масла. 3 — эпюра распределения гидродинамического давления в масляном клине.

10.14. Расчет подшипников жидкостного трения выполняют на основе уравнений гидродинамики вязкой жидкости, связывающих давление, скорость и сопротивление смазочного материала вязкому сдвигу.

Теория показывает, что гидродинамическое давление может развивать­ся только в клиновом зазоре (см. эпюру на рис. 10.14). Толщина масляного слоя и зависит от угловой скорости и вязкости масла. Чем больше эти па­раметры, тем больше h. Но с увеличением радиальной нагрузки F_r на цап­фу 2 толщина масляного слоя h уменьшается. При установившемся режиме работы толщина h масляного слоя должна быть больше суммы микроне­ровностей цапфы R_zl и вкладыша R_z2, (рис. 10.15).

Рис. 10.14. Гидродинамическая смазка подшипника: 1 — масляный клин; 2— цапфа вала; 3 — эпюра распределения гидродинамического давления в масляном клине; F_r — радиальная на­грузка на подшипник; h — толщина масляного клина

Рис. 10.15. Масляный слой при установившемся режиме работы

Проанализируйте информацию шагов 10.13 и 10.14, рис. 10.14 и 10.15 и перечислите условия для обеспечения жидкостного трения подшипников.

10.15. Для подшипников с трением со смазочным материалом предвари­тельно производят условный расчет (см. шаг 10.9). При этом обычно диа­метр цапфы d, радиальная нагрузка F_r и угловая скорость со должны быть известны. Для проверки выполнения условий жидкостного трения после выбора марки масла расчетным путем определяют радиальный зазор 8, тол­щину масляного слоя h и исследуют температурный режим подшипников. Гидродинамический расчет выполняют как проверочный.

Запишите основные формулы для проведения условного расчета подшип­ников скольжения.

10.16. Ответить на вопросы контрольной карточки 10.1.

Контрольная карточка 10.1

J-

Вопрос	Ответы	Код
Какой тип подшипника показан на рис. 10.7?	Неразъемный	1
	Разъемный	2
	Самоустанавливающийся неразъемный	3
	Самоустанавливающийся разъемный	4
Какой материал применен для вкладышей, показанных на рис. 10.16?	Сталь	5
	Чугун	6
	Бронза	7
	Латунь	8
	Капрон	9
Как должна изменяться ширина зазора с увеличением диаметра вала цапфы?	Увеличивается	10
	Уменьшается	11
	Необходимо произвести соответствующий расчет	12
Чем отличается подпятник от подшипника скольжения?	Поддерживает вращающиеся оси (валы) и воспринимает только радиальную нагрузку	13
	То же, воспринимает только осевую нагрузку	14
	То. же, воспринимает радиальную и осевую нагрузку	15
Исходя из какого условия рассчитывают подшипники скольжения, работающие в условиях граничного трения?	pcv ≤ [pcv]	16
	Fr/(dt) ≤ [p]c	17
	Kh(Rz1 + Rz2)	18

Рис. 10.16

Ответы на вопросы

10.2. Канавки К и отверстие О (рис. 10.2) делают для ввода и удержа­ния смазочного материала на трущихся поверхностях.

10.3. Зазор 8_К (см. рис. 10.4) необходим для возможности перетяжки подшипников скольжения, т. е. для ликвидации образования радиального зазора (см. шаг 10.3). Выступ В служит для фиксирования вкладышей, т. е. для того, чтобы при вращении вала вкладыши не вращались.

На рис. 10.6 показан неразъемный подшипник скольжения.

10.5. Опора, показанная на рис. 10.10, должна воспринимать совмест­ную нагрузку — осевую и радиальную.

10.7. Подшипники скольжения целесообразно применять в металлоре­жущих станках, прокатных станах, сельскохозяйственных машинах и т. д.

10.9. По табл. 10.1 для БрОбЦбСЗ находим [p_cv] = 4 ÷ 6 Н • м/(мм² • с).

10.10. Среднее давление в подшипнике

р_с = F_r/(dl) = (5,75 • 10³)/(60 · 60) = 1,6 МПа.

10.11. Окружная скорость цапфы, м/с: v = (πdn)/60, так как ω = (πn)/30.

10.12. Условие износостойкости подпятников — см. формулы (10.1) и (10.5).

10.14. Для обеспечения трения со смазочным материалом необходимо выполнение следующих требований:

• наличие зазора § (см. рис. 10.14) между трущимися поверхностями;

• масло заданной вязкости должно непрерывно пополняться и надеж­но заполнять зазор;

• толщина масляного слоя h, разделяющая скользящие поверхности вала и подшипники, должна быть больше суммы высот микронеров­ностей этих поверхностей [см. формулу (10.7)'];

• относительная скорость движения трущихся поверхностей для созда­ния необходимой гидродинамической поддерживающей силы за счет масляного клина должна быть достаточно высокой.

10.15. Основные формулы для расчета подшипников скольжения: р_с = F_r/(dl) ≤ [р_с] и (критерий долговечности) p_cv ≤ [p_cv].