Виды разрушения вкладышей

Работа подшипников скольжения сопровождается абразивным изнашиванием вкладышей и цапф, заеданием и усталостным выкашиванием. Абразивное изнашивание возникает вследствие попаданий со смазочным материалом абразивных частиц и неизбежной граничной смазки при пуске и останове. Заедание возникает при перегреве подшипника, так как вследствие трения вкладыш и цапфа нагреваются. При установившемся режиме работы температура подшипника не должна превышать допускаемого значения для данного материала вкладыша и сорта масла. С повышением температуры понижается вязкость масла; масляная пленка местами разрывается, образуется металлический контакт с температурными пиками. Происходит заедание цапфы в подшипнике. Усталостное выкашивание поверхности вкладышей происходит редко и встречается при пульсирующих нагрузках (в пошневых двигателях и т. п.). Критерии работоспособности. Условный расчет подшипников скольжения Основным критерием работопособности опор скольжения является износостойкость — сопротивление изнашиванию и заеданию. Для оценки работоспособности и надежности подшипников, работающих в режиме несовершенной смазки служат среднее давление на трущихся поверхностях p_m , удельная работа сил трения p_m* , где — окружная скорость поверхности цапфы. Расчет по среднему давлению гарантирует невыдавливаемость смазки, а расчет по удельной работе сил трения — нормальный тепловой режим и отсутствие заедания. При этом должны соблюдаться условия:

где R_k — радиальная нагрузка на подшипник; А — площадь проекции цапфы на диаметральную плоскость ( для шипа или шейки A=dl ),где d и l — диаметр и длина шипа (шейки), которые определяют при расчете и конструировании вала.

Трение и смазка подшипников скольжения

Режимы трения и критерии расчета. Выше отмечено, что работа трения является основным показателем работоспособности под­шипника. Трение определяет износ и нагрев подшипника, а также его КПД. Для уменьшения трения подшипники скольжения смазы­вают. В зависимости от режима работы подшипника в нем может быть полужидкостное или жидкостное трение.

Для работы подшипника самым благоприятным режимом явля­ется режим жидкостного трения. Образование режима жидкостного трения является основным критерием расчета большинства под­шипников скольжения. При этом одновременно обеспечивается ра­ботоспособность по критериям износа и заедания.

Поэтому проектный расчёт подшипника (определение основных габаритных размеров) ведут, как правило, ориентируясь на возможность граничного трения, а величину зазора в трущейся паре, интенсивность подачи смазки при принудительном циркуляционном смазывании определяют по условию обеспечения режима гидродинамической смазки трущихся поверхностей. Расчёты подшипников на обеспечение гидродинамического режима смазки в настоящем курсе лекций не рассматриваются.

При проектном расчёте принимается допущение: удельное давление считается распределённым равномерно как по диаметру цапфы, так и по её длине. В этом случае условие прочности по среднему давлению p между контактирующими поверхностями цапфы вала и подшипника будет

;

где R – радиальная нагрузка, действующая на цапфу вала, d – диаметр цапфы, l – рабочая длина подшипника, p – величина действующего среднего давления в подшипнике, [p] – допустимая величина этого давления.

При проектном расчёте обычно задаются величиной коэффициента длины подшипника y, величина которого зависит от конструкции опор и их расположения относительно вала. Так для несамоустанавливающихся опор с целью уменьшения неравномерности давления по длине подшипника рекомендуют принимать y = 0,4…1,2 (в отечественной технике чаще всего y = 0,6…0,9). При этом следует учитывать, что из короткого подшипника легче и быстрее удаляется смазочная жидкость, что, в свою очередь, ведёт к повышенному расходу смазочного материала, но и к более интенсивному охлаждению подшипника. Применение самоустанавливающегося подшипника позволяет увеличить коэффициент длины до y = 1,5…2,5. При заданном коэффициенте длины подшипника его диаметр может быть найден по соотношению

.

Величину энерговыделения в работающем подшипнике характеризует произведение среднего давления p на скорость скольжения v. С целью предотвращения перегрева подшипника со всеми неприятными последствиями этого явления производится проверка подшипника и по этому критерию. Выражая скорость скольжения через параметры вращательного движения (w и n – угловая скорость и частота вращения цапфы вала, r – её радиус) и среднее давление по зависимости , критерий работоспособности подшипника по условию перегрева можно записать следующим образом

.

Исходя из последнего выражения, при известных материалах трущейся пары цапфа-вкладыш подшипника длина подшипника может быть найдена следующим образом

а далее можно вычислить необходимый диаметр цапфы

.

Приведённый вид расчёта обычно используется при проектировании опор с необеспеченным жидкостным трением либо является предварительным при проектировании опор жидкостного гидродинамического трения, параметры которых уточняются в последующем в процессе гидродинамического расчёта подшипника скольжения.