Практичне заняття №3.1

Тема: «Розрахунок і вибір посадки із зазором для підшипників ковзання»

Мета заняття: засвоєння методики розрахунку і вибору посадок для підшипників ковзання.

Найбільш поширеним типом відповідальних рухомих з’єднань є підшипники ковзання, які працюють із змащувальним матеріалом. Для забезпечення найбільшої довговічності необхідно, щоб при роботі в сталому режимі знос підшипників був найменшим. Це досягається при рідинному змащуванні, коли поверхні вала і вкладиша підшипника повністю розділені шаром змащувального матеріалу. Найбільше поширення мають гідродинамічні підшипники, в яких змащувальний матеріал захоплюється обертаючим валом в клиноподібну щілину між валом і вкладишем підшипника (рис.3.1.1), в результаті чого виникає гідродинамічний тиск, який збільшує навантаження на опору і прагне розклинити поверхні вала і вкладиша. Розрахунок зазорів і вибір посадок таких з’єднань можна проводити таким чином.

3.1.1. Визначають середній питомий тиск у підшипнику , Па:

, (3.1.1)

де R – радіальне навантаження на опору, Н; d_н.с., l – номінальний діаметр і довжина спряження, м.

3.1.2. Установлюють допустиму найменшу товщину масляного шару за формулою:

, (3.1.2)

де - коефіцієнт надійності по товщині масляного шару; - додаток, який враховує відхилення навантаження, швидкості, температури від розрахункових, а також механічні включення у маслі та інші не враховані фактори, мкм.

Рис.3.1.1. Взаємне положення втулки і вала в рухомому з’єднанні

а – у нерухомому стані; б – у рухомому стані

3.1.3. Розраховують значення за формулою:

, (3.1.3)

де - значення для товщини масляного шару ; - кутова швидкість обертання вала, рад/с, (рис.3.1.1); - відносний ексцентриситет, ; е – абсолютний ексцентриситет вала у підшипнику, м; S – діаметральний розрахунковий зазор, м, ; - коефіцієнт навантаженості підшипника, який залежить від положення вала у підшипнику ( і ) (табл.3.1); - динамічна в’язкість масла, Па·с; - частота обертання вала, хв^-1.

3.1.4. За знайденим значенням визначають за табл.3.2 (при даному ) найменший відносний ексцентриситет , при якому товщина масляного шару дорівнює .

За знайденим значенням розраховують найменший допустимий зазор :

(3.1.4)

Якщо величина < 0,3, то для визначення необхідно діяти наступним чином:

а) визначають за табл.3.2 значення при заданому відношенні і ;

б) розраховують найменший допустимий зазор за формулою:

(3.1.5)

3.1.5. За знайденим значенням за таблицею 3.2 визначають найбільший відносний ексцентриситет , при якому товщина масляного шару дорівнює . При цьому, коли необхідно, потрібно застосовувати лінійну інтерполяцію. Потім за знайденим значенням розраховують найбільший допустимий зазор :

(3.1.6)

3.1.6. З таблиць СТСЭВ 144-75 (Додаток ІІІ) вибирають стандартну посадку, для якої виконуються наступні умови:

; <, (3.1.7)

де - найменший і найбільший зазори вибраної стандартної посадки.

Крім того середній зазор вибраної посадки повинен бути достатньо близьким до оптимального зазору , який визначають за формулою:

, (3.1.8)

де - найбільше значення А при заданому відношенні , яке визначають за графіком залежності (рис.1.27 [1], табл.3.2); - значення , яке відповідає (рис. 1.27 [1], табл.3.2).

Потім виконують спрощений тепловий розрахунок підшипника ковзання при , тому що при найменшому зазорі має місце найбільше теплотворення у підшипнику.

3.1.7. Визначають коефіцієнт тертя у підшипнику (при найменшому зазорі ) за формулою:

, (3.1.9)

де С_М, С_R – коефіцієнти опору обертанню (табл.3.3) та навантаженості (табл.3.1), які визначаються в залежності від співвідношення та відносного ексцентриситету , що відповідає зазору .

Коли , то або 0,3.

Коли , то величину визначають наступним шляхом:

а) розраховують коефіцієнт навантаженості С_R:

; (3.1.10)

б) за табл.3.1 при відомих С_R і визначають ;

в) за табл.3.3 при знайдених і визначають С_М.

3.1.8. Визначають потужність теплотворення (Вт):

(3.1.11)

3.1.9. Визначають тепловідвід через корпус і вал підшипника за формулою:

, (3.1.12)

де Q₁ – тепловідвід через корпус і вал, Вт; k_Т – коефіцієнт тепловіддачі, Вт/(м²·К), який можна визначити за формулою [1]: , (3.1.13); V_П – швидкість омивання корпусу повітрям, м/с; найменше значення Вт/(м²·К); F – вільна тепловіддаюча поверхня корпусу та приведена поверхня вала, м²; ; - температура відповідно підшипника та навколишнього середовища, звичайно ^оС.

Коли >, то приймають ряд заходів для збільшення , тобто збільшують , градієнт температури , F і т.д.

Надлишкову теплоту можна видалити примусовим прокачуванням масла через підшипник.

3.1.10. Визначають об’єм масла W (м³/с, л/хв), який необхідно прокачати через підшипник для видалення надлишкової теплоти:

, (3.1.14)

де с – питома теплоємність масла, Дж/(кг·К), с=1660…2100 Дж/(кг·К); - густина масла, кг/м³; =870…890 кг/м³; t_вих, t_вх – температура масла на виході з підшипника та на вході в підшипник; для розрахунків t_вих=50 ^оС, t_вх=35 ^оС.

Подальший хід виконання завдання аналогічний пп.2.9…2.13.

Таблиця 3.1