Материалы деталей подшипников

Корпус и крышку подшипника отливают из серого чугуна.

Вкладыш является наиболее ответственной деталью подшипника, непосредственно воспринимающей передаваемую цапфой нагрузку. Поэтому к его материалу предъявляют целый комплекс требований: контактная выносливость; низкий коэффициент трения в паре с ма­териалом шейки вала; высокая сопротивляемость изнашиванию и заеданию; достаточная пластичность и высокая теплопроводность;

хорошая прирабатываемость и смачиваемость маслом, а также спо­собность образовывать на трущихся поверхностях цапфа— вкладыш стойкие и быстро восстанавливаемые масляные пленки; стойкость против коррозии.

Металлические вкладыши изготовляют из антифрикционного чу­гуна, бронзы, сплавов на алюминиевой основе. Баббит, обладающий высокими антифрикционными свойствами, применяют для заливки тонким слоем трущейся поверхности чугунного, стального или брон­зового вкладыша. СТСЭВ 1782—79 регламентирует биметаллические тонкостенные вкладыши.

В качестве материалов вкладышей применяют также металлоке­рамику (железографитные и бронзографитные вкладыши) и неметал­лические материалы: пластмассы (текстолит, капрон, древесно-слои-стые пластики и др.);твердые породы дерева (самшит, бук, дуб, граб); прессованную древесину; резину. Выбор материала вкладыша зависит от условий эксплуатации, характера нагрузки, угловой скорости цапфы, режима смазки.

Критерии работоспособности и условные расчеты подшипников скольжения

Диаметр цапфы (шипа, шейки, пяты) определяют при расчете вала (оси) на прочность и жесткость (см. занятие 20).

Подшипники, работающие в условиях полужидкостного или полу­сухого трения, рассчитывают по условной методике. Во-первых, ограничивают среднее давление между цапфой и вкладышем, что обеспечивает ограничение износа и наличие смазки между рабочими поверхностями вкладыша подшипника и цапфы. Во-вторых, пару цапфа — вкладыш рассчитывают на нагрев, с тем чтобы обеспечить нормальный тепловой режим работы подшипника. Значительное повышение температуры подшипника (выше допустимой) приводит к снижению вязкости смазки, ухудшению ее смазывающих свойств, что повышает износ и опасность заедания.

Одно из основных условий расчета состоит в том, что давление считают равномерно распределенным по поверхности контакта цапфы и вкладыша. Установить истинный закон распределения давлений практически невозможно, так как он зависит от большого числа факторов, в частности от жесткости цапфы и вкладыша, погрешно­стей монтажа, режима эксплуатации и т. д.

Условный расчет пары цапфа — вкладыш при граничном и полу­жидкостном трении на износостойкость, т. е. на ограничение сред­него давления (р_т), выполняют по следующим формулам.

Для шипов и шеек при их охвате вкладышем на дуге 180° (рис. 163)

p_m = F_r/(ld)£[p_ml (203)

где р_т — расчетное давление; Т⁷, —реакция опоры; / — длина шипа (шейки); d —диаметр шипа (шейки); [р_т] — допускаемое давление, зависящее в основном от материалов цапфы и вкладыша (см. табл. П39).

При необходимости выполнения проектировочного расчета зада­ются значением так называемого геометрического параметра цапфы <p = //tf; принимают <p = l/d « 0,4... 1,0 (в виде исключения до 1,5) для опор с неподвижным вкладышем; (p=l/d& 1,5...2,5 для опор с самоустанавливающимся вкладышем. Меньшие значения ср рекомен­дуется принимать при значительных нагрузках и частотах вращения вала, большие —при высокой точности изготовления и сборки, а также жестких валах.

Из формулы (203) при l = q)d получаем

p_m=F_r/(<pd*)<[pl

откуда

d>VF_r/(<t[p_m]). (204)

Для пят (см. рис. 152)

P_m = FJ®S_0tt)4[p_m], (205)

	1		\
3 --1.
			\
		www Чг

где (J= 0,9.. .0,95 — коэффициент уменьшения опорной площади пят за счет смазочных канавок; S_on = nd²/4 —опорная площадь сплошных пят; S_on = (rc/4)(d² —dj) — кольцевых пят; S_on = — (я/4) (df — d²) г —гребенчатых пят (г —число гребней).

Расчет пары цапфа —вкладыш на нагрев ведут по критерию, определяемому произве­дением среднего давления р_т на окружную скорость (скорость скольжения) v_s цапфы:

АЛ ^ [АЛ]. (206)

Р^ис- ¹⁶³ Допускаемые значения [p_mv_s] приведены в

табл. П39. Окружная скорость точки на по­верхности шипа (шейки) при угловой скорости вала со (или частоте вращения п) определяется по формуле

v_s = cod/2 = ndn/60.

При d в метрах значение v_s получается в м/с.

Для пят обычно определяют окружную скорость точки на окруж­ности среднего диаметра. Например, при наружном диаметре d коль­цевой пяты и внутреннем d_x d_cv = 0,5(d + d_L) и, следовательно,

v_s = 0,5o)d_cp = nd_cpft/60.