4.2.2 Розрахунок посадок з зазором (підшипник ковзання)

Даним розрахунком передбачається визначення оптимального зазору для забезпечення рідинного тертя в з'єднанні вал-вкладиш, а також найменшого і найбільшого зазору і вибір стандартної посадки.

На рисунку 4.2, а представлене положення вала в підшипнику в стані спокою під дією зовнішнього навантаження і власної ваги. Вал видавлює змащення і контактує з підшипником по нижній утворюючій, по верхній частині утвориться зазор S і вісь вала знаходиться нижче осі вкладиша на величину S/2.

У парі, що працює, олива прагне потрапити в зазор між валом і вкладишем, розклинює їхні поверхні і зміщує вал у бік обертання. При цьому товщина шару оливи буде визначатися величиною h_min, а зазор на протилежній стороні буде дорівнювати S-h_min (рис. 4.2, б).

Послідовність розрахунку наведено нижче.

1) Визначити оптимальний зазор, що забезпечує максимальну товщину шару оливи, мм,

_,

де d - номінальний діаметр з'єднання, мм;

- оптимальний відносний зазор:

,

де μ - динамічна в'язкість олії, Па, (табл. 4.3);

Таблиця 4.3 - Значення в'язкості олії

Марка олії індустріальної	Динамічна в'язкість μ (при t = 50°С), Па·с	Кінематична в'язкість υ (при t= 50°С) 106, м2/с
12	0,009…0,013	10…14
20	0,015…0,021	17…23
З0	0,024…0,030	27…33
40	0,034…0,047	38…52
50	0,038…0,052	42…58

п - частота обертання, хв^-1;

R - радіальне навантаження на підшипники, Н;

l - довжина підшипника, мм;

- коефіцієнт, що враховує кут охоплення і відношення l/d (табл.4.4).

Таблиця 4.4 - Значення для половинних підшипників

Кут охоплення	Відношення l /d
	0,5	0,6	0,7	0,8	0,9	1,0	1,1	1,2	1,3
180°	0,608	0,706	0,794	0,87	0,94	1,0	1,05	1,12	1,14

Для значень температури, відмінної від 50 °С, динамічну в'язкість варто підрахувати по формулі

,

де t - фактична температура олії;

m - показник ступеня, що залежить від кінематичної в'язкості (табл. 4.5) олії v, приймати по табл. 4.3;

Таблиця 4.5 - Значення показника ступеня m

υco	20	30	40	50	60	70
m	1,9	2,5	2,6	2,7	2,8	2,9

Р - середній тиск на опору, Па:

Параметр R необхідно приймати в Ньютонах, d i l - y метрах.

2) Визначити максимально можливу товщину шару олії між поверхнями тертя:

де H_max - максимально можлива для даного режиму відносна товщина шару олії (безрозмірна величина):

H_max= 0,252 .

3) Розрахувати середній зазор при номінальній температурі (20 °С) для вибору посадки зі стандартних полів допусків.

де , мм;

α_А і α_В- коефіцієнти лінійного розширення матеріалів відповідно вкладишу і валу;

t - температура олії; можна прийняти її рівною 50 °С, що в цілому відповідає промисловим умовам експлуатації підшипників ковзання.

4) По таблицях ГОСТ 25347-82 вибрати посадку, у якій середній зазор (при середніх значеннях допусків вала і отвору) найбільш близький до розрахункового S_cp, а коефіцієнт відносної точності η максимальний:

,

де - допуск посадки.

При виборі посадок рекомендується, щоб по можливості:

а) посадка відносилася до системи отвору або вала, а поля допусків відносилися до переважних;

б) при неоднакових допусках отвору і вала в посадці, необхідно більший допуск був у отвору, і допуски отвору і вала відрізнялися не більше ніж на два квалітета.

При визначенні S_СР можна користуватися [3].

5) Обчислити мінімальне і максимальне значення зазору з урахуванням шорсткості поверхонь, що сполучаються, а також їх температурних деформацій, мкм

;

.

6) Визначити товщину шару олії (мкм) при і

.

де і - значення відносного ексцентриситету вибираються з табл. 4.6. у залежності від коефіцієнта навантаження C_R підшипника:

Таблиця 4.6 - Значення коефіцієнта навантаження C_R

l/d	Відносний ексцентриситет ε
	0,3	0,4	0,5	0,6	0,65	0,7	0,75	0,8	0,85	0,9	0,925
0,2	0,0237	0,0380	0,0589	0,0942	0,121	0,161	0,225	0,335	0,548	1,034	1,709
0,3	0,0522	0,0826	0,128	0,203	0,259	0,347	0,475	0,699	1,122	2,074	3,352
0,4	0,0893	0,141	0,216	0,339	0,431	0,573	0,776	1,079	1,775	3,195	5,055
0,5	0,133	0,209	0,317	0,493	0,622	0,819	1,098	1,572	2,428	4,261	6,615
0,6	0,182	0,283	0,427	0,655	0,819	0,070	1,418	2,001	3,036	5,214	7,956
0,7	0,234	0,361	0,538	0,816	1,014	1,312	1,720	2,399	3,580	6,029	9,072
0,8	0,287	0,439	0,647	0,972	1,199	1,538	1,965	2,754	4,053	6,721	9,992
0,9	0,339	0,515	0,754	1,118	1,371	1,745	2,248	3,067	4,459	7,294	10,75
1,0	0,391	0,589	0,853	1,253	1,528	1,929	2,469	3,372	4,808	7,772	11,38
1,1	0,440	0,658	0,947	1,377	1,669	2,097	2,664	3,580	5,106	8,186	11,91
1,2	0,487	0,723	1,033	1,489	1,796	2,247	2,838	3,787	5,364	8,533	12,35
1,3	0,529	0,784	1,111	1,590	1,912	2,379	2,990	3,968	5,586	8,831	12,73
1,5	0,610	0,891	1,248	1,763	2,099	2,600	3,242	4,266	5,947	9,304	13,34
2,0	0,763	1,091	1,483	2,070	2,446	2,981	3,671	4,778	6,5451	10,091	14,34

;

.

Точні значення і находять при використанні методу екстраполяції.

7) Перевірити умову наявності рідинного тертя, обчисливши коефіцієнт запасу надійності по товщині шару олії (необхідно, щоб К_жт≥2):

де - добавка, що враховує вплив прогину вала й інші невраховані фактори, = (2-3) мкм.

Визначену посадку необхідно проаналізувати за методикою, що викладена в розділі 4.1, а приклад розрахунку наведений в додатку А.