22.5.Критерии работоспособности и расчета подшипников скольжения
Основными критериями работоспособности подшипников являются:
а) износостойкость – сопротивление абразивному изнашиванию и схватыванию;
б) сопротивление усталости при пульсирующей нагрузке.
Абразивное изнашивание возникает при недостаточной несущей способности масляного слоя и особенно при попадании со смазкой абразивных частиц, соизмеримых с толщиной масляного слоя.
Схватывание возникает при потере масляной пленки своей защитной способности из-за повышенных местных давлений и температур. Этому способствует повышение кромочных давлений как следствие перекоса вала в подшипнике. Конечной стадией отказа подшипника является полное захватывание цапфы в подшипнике в результате разогрева цапфы и выборке зазора в подшипнике до нуля.
Усталостные разрушения фрикционного слоя наблюдаются при значительной пульсации нагрузки: в поршневых машинах, в машинах ударного и вибрационного действия. При некачественной заливке вкладышей наблюдается отслаивание заливки.
Основным расчетом подшипников скольжения является расчет на жидкостное трение, который основывается на том, что масляный слой должен воспринимать всю нагрузку, а его толщина должна быть больше сумм неровностей обработки цапфы и вкладыша. Составной частью расчета является тепловой расчет, т.к. недопустимое повышение температуры приводит к изменению свойств смазки и выплавлению заливки вкладышей.
Кроме того, применяются условные расчеты.
22.6.Условные расчеты подшипников
Для подшипников жидкостного трения условные расчет применяются как предварительные, а для подшипников полужидкостного – как основные (т.к. других нет).
Расчет по допускаемым давлениям в подшипниках проводится по нагрузке, отнесенной к проекции цапфы.
.
В подшипниках большинства стационарных машин [P] = 1…4 Н/мм2, для двигателя внутреннего сгорания [P] = 4…20 Н/мм2.
Расчет обычно используется, как проверочный, т.к. диаметр цапфы определяется при расчете вала.
Расчет по произведению давления в подшипнике на скорость скольжения
;
м/с.
Произведение PV в некоторой степени характеризует теплообразование и износ.
В подшипниках большинства стационарных машин принимают [PV] = (2…10) МПа·с/м, в поршневых авиационных двигателях [PV] = (30…50) МПа·с/м.
Значения [P] и [PV] в зависимости от материала вкладышей приводится в справочной литературе.
22.7.Тепловой расчет подшипников
Для современных быстроходных машин тепловой расчет подшипников имеет решающее значение. Расчет ведут на основе теплового баланса, т.е. приравнивание теплообразования в подшипнике к теплопередаче.
Теплообразование в подшипнике
,
ккал/ч.
Т.е. количество тепла, выделяющегося в подшипнике в единицу времени.
W = (W1 + W2).
Теплоотдача происходит:
а) через корпус и вал;
б) через смазку, вытекающую из подшипника.
в) через корпус и вал.
W1 = KTF(tM – t0), ккал/ч,
где F – свободная площадь подшипника,
KT – коэффициент теплоотдачи.
,
где Vβ – скорость омывания корпуса воздухом. Наименьшее значение Vβ = 1 м/с.
(tM – t0) избыточная tº подшипника.
б) теплоотвод через смазку, вытекающую из подшипника
, ккал/ч,
где Q – объем масла, прокачиваемого через подшипник, л/мин;
ν – плотность масла, равная 0,87-0,89;
C – теплоемкость масла С = (0,4…0,5) ккал/кг
;
–
температура масла на входе и выходе в
подшипник.
Уравнение баланса
W = (W1 + W2).
Температура подшипника должна быть не выше 60…75 ºС