Вопросы для самостоятельной проработки и повторения материала

1. Общие понятия и определения.

2. Достоинства и недостатки, область применения.

3. Основные типы и их характеристики.

4. Материалы, применяемые приизготовлении.

5. Точность подшипников.

6. Распределение нагрузки между телами качения.

7. Контактные напряжения в подшипниках.

8. Кинематика подшипников качения.

9. Причины выхода из строя и критерии расчета подшипников качения.

10. Определение расчетной нагрузки и выбор подшипников.

11. Конструирование подшипниковых узлов.

12. Жесткость подшипников и их предварительный натяг.

13. Быстроходность подшипников.

14. Потери на трение.

15. Зазоры в подшипниках.

16. Посадки подшипников.

17. Установка подшипников.

18. Смазка подшипников качения.

19. Уплотнительные устройства.

Литература:

Иванов М.Н. Детали машин. 2-е изд., М.: Высш. Шк., 1986. с 335 -346.

Гузенков П.Г. Детали машин: Учеб.для вузов.- 4-е изд., испр., М.: Высш. Шк., 1986. – с. 303 – 319.

Решетов Д.Н. Детали машин: Учеб.для вузов.- 3-е изд., испр., М: «Машиностроение», 1984. – с. 491 – 539.

Дунаев П.Ф., Леликов О.П. Детали машин: курсовое проектирование: Учеб.пособие для машиностроит.спец.техникумов.- М.: Высш. Шк., 1984. – с. 80 – 114.

Тема 14. Подшипники скольжения Основные вопросы темы

1. Общие понятия и определения.

2. Основные типы и их характеристики.

3. Контактные напряжения в подшипниках.

4. Причины выхода из строя и критерии расчета подшипников скольжения.

5. Определение расчетной нагрузки и расчет подшипников.

6. Конструирование подшипниковых узлов.

Основные положения темы

Методика вибору рухомих посадок для підшипників ковзання

Підшипники виконують функції підтримання валів та осей, що обертаються. Вони сприймають як радіальне так і осьове навантаження, яке діє на вал, та передають його на раму машини. При цьому вал повинен фіксуватися в заданому положенні та обертатися навколо своєї геометричної осі. Для підвищення коефіцієнта корисної дії та зменшення втрат, тертя між деталями підшипників повинно бути мінімальним. Від якості підшипників у великій мірі залежить працездатність та тривалість експлуатації машини.

У спрощеному вигляді конструкція підшипника ковзання складається з опорної ділянки валу (цапфи) та опорної поверхні корпусу (вкладиша) підшипника. Між цапфою та вкладишем існує просвіт, який заповнюється мастилом. Тривалість роботи підшипника ковзання в першу чергу залежить від режиму його роботи. Найкращими умовами роботи для підшипників ковзання є умови рідинного тертя – робочі поверхні цапфи та вкладиша розділені між собою шаром мастила, товщина якого більше загальної висоти нерівностей поверхонь цапфи та вкладиша:

,

де - відповідно висота нерівностей поверхні цапфи вала та вкладиша.

В режимі рідинного тертя шар мастила сприймає зовнішнє навантаження та відвертає безпосередній контакт робочих поверхонь (їх знос) підшипника. Опір руху в цьому випадку визначається тільки внутрішнім тертям в рідині. Величина коефіцієнта рідинного тертя коливається в межах від 0,001 до 0,005, що значно менше ніж коефіцієнт тертя кочення.

Режим рідинного тертя в підшипниках ковзання досягається додержанням необхідного зазору між цапфою та вкладишем, що в свою чергу, забезпечується вибором потрібної посадки в з’єднанні вал - втулка.

При виборі посадки для підшипників ковзання проводиться розрахунок на товщину масляного шару за теорією гідродинамічного тертя. Розрахунок проводиться для випадку обертання валу в опорі за постійної кутової швидкості та постійному за величиною і напрямком навантаженні (тиску) валу на опору.

Коли вал не обертається, нижня сторона опорної поверхні цапфи вала лежить на поверхні вкладиша, а по їх верхній частині існує зазор . При обертанні вал захоплює за собою мастило, яке вдавлюється під вал і утворює між ним та вкладишем плівку товщиною .

За теорією гідродинамічного тертя для забезпечення режиму рідинного тертя в підшипнику ковзання повинен бути зазор:

,

де - динамічний коефіцієнт в’язкості (абсолютна в’язкість) при робочій температурі 60⁰ С, в ;

- кутова швидкість обертання вала, ;

- номінальний діаметр з’єднання, ;

- питоме навантаження на одиницю площі проекції опори, ;

- товщина масляного шару між валом та вкладишем, ;

- номінальна довжина підшипника, .

Коефіцієнт рідинного тертя найменший в тому випадку коли співвідношення розмірів підшипника ( та ), швидкості обертання вала ( ), навантаження ( ) та умов змащування ( ) забезпечують товщину масляного шару між валом та вкладишем . З урахуванням цього величина найвигіднішого зазору може бути вирахувана за формулою

.

Питоме навантаження на одиницю площі проекції опори вираховується за формулою

,

де - радіальне навантаження на підшипник, .

Так як на поверхні цапфи вала та вкладиша є мікронерівності, які зменшуються в період приробки, то експлуатаційний зазор більше початкового. Зробивши допущення, що мікронерівності поверхонь тертя, які були отримані в процесі обробки цих поверхонь, повністю зтираються в процесі приробки, розрахований найвигідніший зазор для вибору посадки необхідно зменшити на величину мікронерівностей на поверхнях цапфи та вкладиша

,

де - зазор, по якому вибирається посадка.

Величину мікронерівностей на поверхнях цапфи та вкладиша або задають технічними умовами або вибирають в залежності від квалітету поля допуску цапфи та вкладиша чи класу шорсткості поверхні.

Орієнтовні рекомендації класів шорсткості поверхонь цапфи та вкладиша в залежності від виду обробки наведено в таблиці 6.

Підрахувавши величину вибирають посадку з таблиць рекомендованих посадок згідно з ГОСТ 7713 таким чином, щоб величина середнього зазору вибраної посадки відрізнялась від розрахованої не більше ніж на 10%

.

У випадку, коли цій вимозі задовольняють декілька посадок, слід вибирати посадку нижчого квалітету, як ту, що має меншу вартість виготовлення. В будь яких випадках при виборі посадки слід використовувати переважні поля допусків валів та отворів згідно з ГОСТ 7713.

Не слід використовувати перехідних посадок, так як найменший зазор в цьому випадку дорівнює нулю і використовують їх найчастіше для центрування. Можливо використовувати комбіновані посадки в яких з’єднуються вали та отвори з різними квалітетами, при цьому, виходячи з технологічних чинників, квалітет допуску для отвору назначають нижчим ніж квалітет допуску вала.

Вибрана посадка перевіряється на виконання умови рідинного тертя в найбільш несприятливому випадку коли з’єднання буде виконане з найбільшим зазором а товщина масляного шару буде найменшою

.

Найменша товщина масляного шару вираховується за формулою

.

За умови великих навантажень та значної довжини цапфи ( ) необхідно врахувати вплив пружного вигину вала в межах довжини опори. В цьому випадку для забезпечення рідинного тертя повинна виконуватися умова

,

де - максимальний вигин в межах довжини опори;

- модуль пружності матеріалу вала, .

У випадку, коли , вплив пружного вигину вала в межах довжини опори незначний і тому перевірка за формулою () не потрібна.