Практическая работа № 5 Тема: Подшипники скольжения

Цель работы: По исходным данным проверить работоспособность подшипника скольжения.

Теоретическая часть

Одной из разновидностей опор валов и осей является подшипник скольжения. Он состоит из опорной части (цапфа, шип, пята) и внутренней поверхности (вкладыша). Вкладыш наиболее ответственная деталь подшипника. Поэтому к его материалу предъявляется целый комплекс требований: контактная выносливость; низкий коэффициент трения; сопротивляемость изнашиванию; достаточная пластичность и высокая теплопроводность; стойкость против коррозии и т.д. Материалом для вкладыша служит антифрикционный чугун, бронза, латунь, баббит, металлокерамика, пластмасса, древесина, резина. Выбор материала вкладыша зависит от условий эксплуатации, характера нагрузки, угловой скорости цапфы, режима смазки.

Для уменьшения трения в подшипниках, повышения КПД, снижения износа и нагрева поверхности смазывают смазочным материалом. В зависимости от толщины масляного слоя подшипник работает в режиме жидкостного, полужидкостного или полусухого трения. Жидкостная смазка возникает лишь в специальных подшипниках, при соблюдении определенных условий. Большинство подшипников скольжения работают в условиях несовершенной смазки граничной к полужидкостной. К таким подшипникам относятся подшипники тихоходных механизмов, машин с частыми пусками и остановами, неустоявшимся режимом нагрузки, плохими условиями подвода смазки.

Достоинства подшипников скольжения:

высокая работоспособность при больших скоростях и ударных нагрузках;

бесшумность и виброустойчивость;

небольшие размеры в радиальном направлении;

достаточно высокая работоспособность в особых условиях.

Недостатки подшипников скольжения:

большие потери на трение;

значительные размеры в осевом направлении;

необходимость применения дорогостоящих цветных сплавов для вкладышей;

сравнительная сложность конструкции и большой расход смазки;

при ремонте подшипников не обеспечена их взаимозаменяемость.

Подшипники, работающие в режиме полужидкостного трения, рассчитывают:

а) по условному давлению – подшипники тихоходные, работающие кратковременно с перерывами:

(5.1)

где Fr – радиальная нагрузка на подшипник, кН;

– длина вкладыша подшипника, для большинства подшипников,

,мм (5.2)

– условное допустимое давление, МПа (табл. 5.1).

б) по произведению давления на скорость – подшипники средней быстроходности:

(5.3)

где _V – угловая скорость цапфы, м/с;

– допустимое произведение давления на скорость, МПам/с (табл. 5.1).

Условный расчет за в приближенной форме позволяет предупредить интенсивный износ, заедание и перегрев.

Для подшипников, работающих в режиме несовершенной смазки, условный расчет является основным и выполняется как проверочный; для подшипников, работающих в условиях жидкостной смазки – как ориентировочный. При неудовлетворительном результате расчета принимают другой материал вкладыша или изменяют размеры цапфы.

Рис. 1.1. Ось тележки.

Практическая часть

Пример. Проверить подшипник оси тележки.

Дано: размеры шейки: d = 70мм, = 80мм. Радиальная нагрузка на подшипник составляет F_r = 18.0кН, при максимальной угловой скорости оси ω = 35рад/с. Материал вкладыша – бронза БрА9Ж4Л, материал оси – нормализованная сталь 45.

Решение.

1. Находим окружную скорость шейки оси, м/с:

.

2. По табл.5.1 для бронзы БрА9Ж4Л принимаем: =15 МПа, МПам/с.

3. Определяем условное давление в подшипнике по форм. (5.1), МПа:

4. Проверяем подшипник на нагрев и отсутствие заедания по форм. (5.3), МПам/с:

Вывод: подшипник пригоден.

Практическая часть

Пример. Проверить работоспособность радиального подшипника скольжения жидкостного трения при его работе в условиях несовершенной смазки. Исходные данные: вал – сталь 45; вкладыш - бронза БрА9Ж4Л; радиальная нагрузка – F_r = 5.0 кН; диаметр цапфы – d = 100мм; длина – = 50мм; число оборотов вала – n =900 мин^-1; смазочный материал – масло индустриальное

Решение.

1. Определяем окружную скорость цапфы, м/с:

.

2. По табл.5.1 для бронзы БрА9Ж4Л принимаем: МПа, МПам/с.

3. Находим условное давление по (5.1), МПа:

4. Проверяем подшипник на нагрев и отсутствие заедания по (5.3) , МПам/с:

Вывод: подшипник пригоден.

Приложение к практической работе №5

Таблица 5.1.

Допустимые режимы работы подшипников полужидкого и жидкого^* трения

Материал вкладыша	[pm], МПа	≤ [V], м/с	, МПа∙м/с	[t], ºC
Чугун серый: СЧ - 36 СЧ - 36	4,0 2,0	0,5 1,0	- -	- -
Чугун антифрикционный: АЧС - 1 АВЧ -2 АЧС -5	2,5 12 20	5 1 1	10 12 20	- - -
Латунь: ЛКС 80-3-3 Лмцж 52-4-1	12 4	2 2	10 6	- -
Бронза: БрС3О БрО10Ф1 БрА9Ж4Л	25 15 15	12 10 4	30 15 12	- - -
Бабит: Б83 Б16 Б6	10…15 10 5	50 30 12	50…75 3 5	115 110 110
Фторопласт – 4	1,5	5	-	200
Фторопласт – 4 с наполнителями	3,5…4	8…10	-	200
Металокерамика: бронзографит железографит	4 5,5	2 2	- -	140 130
Полиамид АК - 7	15…20	4	20	100
Капрон Би	2…2,5	5	20	100
Текстолит при смазке маслом	10	5…10	25	100
Пластифицированная древесина (орошение водой)	10	1	-
Резина (орошение водой)	4…10	10…20	-

^*Материал подшипника определяет его работу в периоды пуска и остановки.

Задания для практической работы № 5

Вариант А

Таблица 5.2.