3.3 Расчет и выбор посадок подвижных соединений с гарантированным зазором

Наиболее распространенным видом ответственных подвижных соединений являются подшипники скольжения, в которых между цапфай вала и вкладышем подшипника обеспечивается жидкостное трение. Это достигается тогда, когда смазывающий материал полностью отделяет цапфу вала от вкладыша и в суживающемся (клиновом) зазоре соединения возникает гидродинамическое давление, превышающее нагрузку на опору и стремящееся расклинить поверхности цапфы и вкладыша.

Масляный клин в подшипнике скольжения возникает только в определенном интервале зазоров. Поэтому задачей расчетов (таблица 3.2) является нахождение наименьшего функционального зазора и наибольшего функционального зазора при которых обеспечивается жидкостное трение, и выбор по этим зазорам оптимального варианта посадки с тем условием, чтобы выбранная посадка обеспечивала требуемую надежность и долговечность соединения, определяемые эксплутационным допуском.

, (3.7)

где – часть допуска , определяющая запас на сборку (гарантирует надежность);

– часть допуска , определяющая запас на эксплуатацию (гарантирует долговечность).

Эксплутационный допуск посадки составляет определенную часть функционального допуска и рассчитывается по формуле:

, (3.8)

где – конструкторский допуск посадки, ;

– допуски сопрягаемых поверхностей цапфы и вкладыша (таблица 3.10).

Запас на эксплуатацию и сборку определяется в зависимости от требований к долговечности и надежности соединения и , где и коэффициенты запаса на эксплуатацию и сборку (0 ≤ < 1; 0 < < 1, при этом + < 1).

Для обеспечение высокой долговечности подшипников скольжения необходимо принимать значения значительно меньшими по сравнению с .

Для выбранной посадки необходимо сделать проверку обеспечения неразрывности масляного слоя в подшипнике при и (таблица 3.2).

Приведенный в таблице 3.2 алгоритм позволяет разработать программу, при помощи которой ЭВМ автоматизирует расчет и выбор посадок с зазором из большого числа вариантов сочетаний полей допусков валов и отверстий, включенных в ГОСТ 25347 – 82.

Таблица 3.2 - Алгоритм расчета и выбор посадок с зазором для подшипников скольжения

Содержание работы	Расчетные формулы
1	2
1 Определить минимальную толщину масляного слоя (hmin), обеспечивающего жидкостную смазку
2 Определить минимальный расчетный зазор
3 Определить минимальный функциональный зазор
4 Определить максимальный функциональ-ный зазор
5 Определить эксплутационный допуск посадки
6 Определить гарантированный запас на эксплуатацию
7 Определить гарантированный запас на сборку
8 Выбрать посадку ГОСТ 22347-82 исходя из условия	≤ >
Таблица 3.2 продолжение
9 Проверка посадки на обеспечение нераз- рывности масляного слоя. Определить среднее давление на единицу площади проекции опорной поверхности подшипника
10 Определить угловую скорость
11 Определить относительные зазоры для и
12 Определить безразмерные коэффициенты нагруженности подшипника для и
13 Определить минимальную толщину масляного слоя при и
14 Определить коэффициент запаса надежности по толщине масляного слоя
15 Сделать оценку годности посадки	Посадка годна если: ≥ 2 и ≥ 2
17 Определить запас на износ деталей соединения

В таблице 3.2 приняты следующие обозначения:

и – высота неровностей сопрягаемых поверхностей вкладыша подшипника и цапфы вала (назначается в зависимости от точности поверхности);

– добавка, учитывающая отклонение нагрузки, скорости, температуры от расчетных, а также механические включения в масле ( = 1…..4 мкм);

– коэффициент запаса надежности по толщине масляного слоя ( ≥2);

– относительный эксцентриситет ( = 0,5…0,95), принимается меньшее значение;

– динамическая вязкость смазочного материала, (таблица 3.11);

– длина подшипника, м;

– диаметр цапфы, м;

– радиальная сила, Н;

– частота вращения, мин^-1;

и – относительные эксцентриситеты определяются из [4, таблица 111 – 5] в зависимости от l/d и С_R1 и C_R2;

и – минимальный и максимальный табличные зазоры (для рекомендованных ГОСТ 25347 – 82 посадок их значения приведены в таблице 3.13.