мый численными методами с учетом торцового истечения. Значения CF ( 2 1, l /d , ) приводят в справочниках в зависимо-

сти от дуги обхвата 2 1, относительной длины подшипника ld и относительного эксцентриситета .

по таблицам можно найти при заданном относительном зазоре

и вычислить минимальную толщину масляного слоя hmin по формуле (18.3), сравниваяее с допускаемой.

18.7. Трение в подшипниках скольжения

Сложностьфизических процессов , происходящих в зоне трения

вусловиях граничной и полужидкостной смазки, пока не позволяет

вобщем случае расчетным путем определить силы и моменты трения. В условиях жидкостной смазки сила трения определяется объ-

емными свойствами жидкости, что дает возможность, используя закон Ньютона, оценить силы, моменты и коэффициенты трения. В простейшем расчетном случае при малых нагрузках Fr, отсут-

417

Глава 18. Подшипникискольжения

Эту формулу называют формулой Петрова, которая справедлива при 0 и l d.

В действительных условиях 0 и градиент скорости в масляном слое изменяется в связи с изменением величины зазора. Уточненную формулу для силы трения получают интегрированием элементарной силы вязкого трения по всей поверхности цапфы с учетомторцового истечениямасла:

Fтр CT Fr ,

pm

где CT — безразмерный коэффициент сопротивления вращению, которыйможно вычислить по приближенной формуле [40]:

Уточнезначениекоэффициентатренияное

418

CT f ,

pm

или с учетомформулы (18.4)

f CT CF .

Зависимость коэффициента трения f от параметра pm (рис. 18.6) называют диаграммой Герси, или диаграммой трения.

На этой диаграмме можно выделить три области: 1— область граничного трения, соответствующая большим нагрузкам и малым

ния( f= 0,0005…0,005); 3 — областьжидкостноготрения.

В зоне жидкостного трения подшипник обладает свойством автоматически восстанавливать значение параметра при любом изменении входящих в него величин. Если, например, произошло повышение угловой скорости , то в соответствии с диаграммой это приводит к увеличению коэффициента трения. Следовательно, возрастаюттепловыделен ие и температура.

С ростом температуры вязкость масла уменьшается и значение параметра восстанавливается. Легкоубедить ся, что любые другие изменения значений , и pm приведут к тому же результату. Работа подшипника в области жидкостного трения является предпочтительной или необходимой. В периоды пусков и остановок работа гидродинамических подшипников неизбежно сопровождается работой в первых двух областях, чтопри водит к увеличению сил трения из нашиванию.

419

Глава 18. Подшипникискольжения

18.8. Тепловой расчет подшипника

Тепловой расчет выполняют в целях определения средней температуры подшипника и динамической вязкости масла, которые необходимы для вычисления несущей способности масляного слоя. Температуру находят из уравнения теплового баланса между теплообразованием и теплоотдачей при установившемся режиме. Мощность теплообразования в подшипнике

W1 Fr f V Fr V CT CF .

Теплоотвод осуществляется через корпус, вал и смазочный

где Kt — коэффициент теплоотдачи; A — площадь свободной поверхности корпуса подшипника; tп , to — температура корпуса и

окружающей среды соответственно. Рекомендуемые значения Kt = = 15…20 Вт/(м2 ·°С ). Теплоотвод через вал учитывают, условно увеличив площадь поверхности корпуса на величину (5...8)d 2 на каждыйконец вала , выходящий изк орпуса.

В уточненных расчетах с применением ЭВМ дополнительно учитывают тепловое сопротивление масляного слоя, вала и корпуса, изменения плотности и теплоемкости масла в зависимости от температуры и т. д.

Мощнсматеплчерезоматериалотводаьочный

находят среднюю температуру масла, которая во избежание его быстрогоста ренияне должна превышать 80 °С, адля специальных

где q — коэффициент относительного расхода масла через торцы подшипника[31 ].

420

18.9. Расчет подшипников скольжения прижидкостнойсмазке

Гидродинамические расчеты проводят для определения мини-

больше суммы высот микронеровностей цапфы Rz1 и вкладыша Rz2. Однако в реальных подшипниках всегда имеют место перекосы вала, погрешности формы и температурные деформации, поэтому при отсутствии специальных расчетов на основании опыта принимают

hmin 2(Rz1 Rz2 ).

Рабочие поверхности валов обрабатывают тонким точением (Rz = 1,6…6,3 мкм), шлифованием (Rz = 0,8…3,3 мкм), полированием (Rz = 0,05…0,8 мкм). Рабочие поверхности вкладышей протягивают, развертывают, шабрят и растачивают (Rz = = 1,6…10 мкм).

Расчет подшипников при жидкостной смазке обычно проводят в форме проверочного. Размеры цапфы определяют из расчета

вала на прочность или жесткость с учетом рекомендуемой относительной длины подшипника l d . Для стационарных машин

ld принимают в пределах 0,6…0,9. В быстроходных подшипни-

ках автомобильных двигателей l d = 0,3…0,4, в буксах вагонов—

1,4…2,0.

Для оптимизации выбора зазоров можно использовать обобщенную характеристику работы подшипника[41], под которой понимают зависимости минимальной толщины масляного слоя hmin , средней температуры tm ирасхода масла U от диаметрально-

произвольно выбранных значениях величин относительного эксцентриситета, от которыхзависят основные параметры, характеризующиеработуподшипника.

По найденному значению температуры вычисляют динамическую вязкость масла и из уравнения (18.5) определяют относи-

421