2.9. Расчет посадок с зазором

В зависимости от применения посадок производятся и соответствующие расчеты, например, применяя посадку H/hкак центрирующую, рекомендуется определить, прежде всего, наибольшую величину эксцентриситета. В тех случаях, когда рабочая температура для деталей соединения существенно отличается от нормальной, расчет посадки рекомендуется производить исходя из температурных деформаций сопрягаемых деталей.

Расчет подшипников скольжения

Рассмотрим упрощенный метод расчета зазоров и выбора посадок подшипников скольжения с гидродинамическим режимом работы. У гидродинамических подшипников смазочное масло увлекается вращающейся цапфой в постепенно сужающийся клиновой зазор между цапфой и вкладышем подшипника, в результате чего возникает гидродинамическое давление, превышающее нагрузку на опору. Цапфа всплывает (рис. 23). В месте наибольшего сближения между цапфой и вкладышем образуется масляный слой толщиной h.

Качество, надежность и долговечность работы подшипника зависят от толщины масляного слоя – h, на которую, при прочих равных условиях работы подшипника, будет влиять зазорS(разность между диаметром цапфы и диаметром отверстия вкладыша). Допустим, что зазорSбудет очень небольшой (рис. 24), в этом случае величинаhтакже будет маленькой, по ряду причин работа подшипника в таких условиях будет неустойчивой. Теперь, пусть зазорSбудет достаточно большим, и в этом случае значениеhбудет маленьким из-за малой подъемной силы гидродинамического клина. Отсюда можно сделать вывод, что для определенных условий работы имеется некоторый интервал, внутри которого будет существовать надежное всплытие.

Сущность расчета посадки заключается в том, чтобы определить интервал зазоров [S_min]…[S_max] (рис. 24), при котором величина всплытия будет не меньше предварительно выбранной допустимо минимальной толщины масляного слоя [h_min] и установить зависимость междуhиS.

Рис. 23. Схема положения цапры вала в установившемся режиме работы подшипника

Рис. 24. Зависимость минимальной толщины масляного слоя от

диаметрального зазора в подшипнике

Для обеспечения жидкостного трения необходимо, чтобы микронеровности цапфы и вкладыша не касались при работе подшипника. Это возможно при условии:

, (35)

где R_Z1,R_Z2– высота неровностей вкладышей подшипника и цапфы вала;

_ф,_р– поправки, учитывающие влияние погрешностей формы и расположения цапфы и вкладыша;

_ИЗГ– поправка, учитывающая влияние изгиба вала;

_Д– добавка, учитывающая разного рода отклонения от принятого режима работы.

Для упрощенного расчета можно применять зависимость:

, (36)

где k– коэффициент запаса надежности по толщине масляного слоя (k2).

Известна зависимость для среднего удельного давления у гидродинамического подшипника:

, (37)

где – динамическая вязкость масла при рабочей температуре подшипника, Нс/m²;

 – угловая скорость цапфы рад/с;

S– диаметральный зазор, м;

D – номинальный диаметр сопряжения, м;

С_R– безразмерный коэффициент нагруженности подшипника, зависящий отl/Dи;

l– длина подшипника, м;

 – относительный эксцентриситет, который связан зависимостью с h:

. (38)

Определим из формулы (37) значение S:

. (39)

С учетом формулы (38) найдем выражение для h:

. (40)

Значения в зависимости отиl/Dприведены в табл. 4.

Таблица 4