18.3 Условный расчет подшипников скольжения и подпятников

Подшипники скольжения чаще всего выходят из строя вследствие абразивного изнашивания или заедания. В машинах, где подшипники воспринимают большие ударные и вибрационные нагрузки, возможно усталостное разрушение рабочего слоя вкладышей.

Условный расчет подшипников скольжения проводят для подшипников, работающих в условиях граничного трения, когда трущиеся поверхности гарантированно не разделены слоем смазочного материала, а на рабочей поверхности вкладыша имеется лишь тонкая масляная пленка, которая может разрушиться. Этот расчет проводят для обеспечения износостойкости и отсутствия заедания. Для подшипников жидкостного трения производят специальный расчет, основанный на гидродинамической теории смазывания.

18.3.1 Расчеты подшипников и подпятников в условиях граничного трения

Условный расчет подшипников скольжения производят по среднему давлению между цапфой и вкладышем и по произведению этого давления на окружную скорость скольжения цапфы , т. е. по параметру , который называют "критерием нагрева". Расчет по среднему давлению гарантирует невыдавливаемость смазочного материала и представляет собой расчет на износостойкость, а расчет по обеспечивает нормальный тепловой режим и отсутствие заеданий.

Условный расчет для подшипников, работающих в условиях граничного трения, является основным, его выполняют в большинстве случаев как проверочный, а для подшипников жидкостного трения - как ориентировочный. Допускаемые значения давления и критерия для подшипников скольжения и подпятников приведены в табл. 44.

Таблица 44 - Допускаемые значения давления и критерия для подшипников скольжения и подпятников

Материал цапфы и вкладыша	, МПа	, МПа
Сталь по чугуну	2-4	1-3
Сталь по бронзе БрОЦСб—6—3	4-6	4-6
Сталь закаленная по бронзе БрАЖ9—4	15-20	18-12
Сталь по антифрикционному чугуну: АЧС-1 при м/с то же, при м/с	9	1,8
	0,05	0,1
Сталь по антифрикционному чугуну: АЧК-1, АЧК-2 при м/с то же при м/с	12	12
	0,5	2,5
Сталь закаленная по баббиту	6-10	12-25

Алгоритм расчета подшипников и подпятников граничного трения приведен в табл. 45. Расчетная схема приведена на рис. 63.

Рисунок 63 - Расчетная схема

Таблица 45 - Алгоритм расчета

Подшипники
КР – износ	КР – нагрев
РН -	РН - ; - расчет выполняется как проверочный
РУ -
РФ -

Продолжение таблицы 45

Подпятники
КР – износ	КР – нагрев
РН -	РН - ; ; - расчет выполняется как проверочный
РУ -
РФ -

18.4 Работа подшипников скольжения в условиях трения со смазочным материалом и понятие об их расчете

При определенной конструкции подшипника и соответствующем режиме работы может быть осуществлено трение со смазочным материалом. Работа подшипника в этих условиях подчиняется гидродинамической теории смазки. При трении со смазочным материалом рабочие поверхности цапфы и подшипника полностью разделяются слоем смазочного материала. При таком режиме создаются благоприятные условия работы: значительно уменьшаются потери энергии на определение вредных сопротивлений, цапфа и вкладыш практически не изнашиваются.

Для создания трения со смазочным материалом необходимо, чтобы в масляном слое возникало избыточное давление или от вращения вала (гидродинамическое), или от насоса (гидростатическое). Чаще применяют подшипники с гидродинамической смазкой (рис. 64).

При вращении цапфа 2 увлекает масло 1. В образовавшемся масляном клине создается избыточное давление, обеспечивающее разделение цапфы и подшипника слоем масла. Расчет подшипников жидкостного трения выполняют на основе уравнений гидродинамики вязкой жидкости, связывающих давление, скорость и сопротивление смазочного материала вязкому сдвигу.

Рисунок 64 - К расчету подшипников жидкостного трения

Теория показывает, что гидродинамическое давление может развиваться только при наличии клинового зазора (см. рис. 64). Толщина масляного слоя зависит от угловой скорости и вязкости масла. Чем больше эти параметры, тем больше . Но с увеличением радиальной нагрузки на цапфу 2 толщина масляного слоя уменьшается. При установившемся режиме работы толщина масляного слоя должна быть больше суммы микронеровностей цапфы и вкладыша

, (153)

где - коэффициент запаса. В силовых конструкциях принимается .

Формула для проверки возможности жидкостного трения -

, (154)

где - величина клинового зазора, мкм;

d;l, см, подставляются;

_, (155)

- вязкость масла, сП (1сП = 10^-6 МПа*с)

Жидкостное трение возможно, если

. (156)