17.5 Механический калькулятор подшипника скольжения

Подшипники скольжения - это подшипники, которые работают в жидкостной среде, при максимальном трении или трении без смазки. Подшипники с гидродинамической смазкой являются самым главным типом подшипников, так как жидкая смазка гарантирует надежную работу на протяжении длительного периода.

Условия жидкостного трения являются наиболее функционально пригодными, благодаря низким потерям при трении и минимальном износе скользящих граней. Жидкая смазка может быть использована либо при относительном движении скользящих граней (гидродинамическая и аэродинамическая смазка), либо при подаче смазки из внешнего источника давления для смазки (гидростатическая и аэростатическая смазка). При относительном движении скользящих поверхностей происходит протекание смазки в прорезь, благодаря адгезии смазки. Поддерживающий слой образуется из V-образного узкого паза. В этом слое создается гидродинамическое поле давления, результирующая сила которого должна быть в равновесии с силой подшипника, вызывающей нагрузку.

Потери при трении в условиях максимального трения приблизительно на один градус больше, а в условиях трения без смазки - на два градуса, чем при жидкостном трении. Износ скользящих граней различается на несколько градусов в зависимости от конкретных условий. Поэтому для работы подшипников в условиях максимального трения или трения без смазки необходимо выбирать рабочие параметры с более низкими значениями. Необходимо принимать во внимание также и ограниченный срок службы подшипников.

17.5.1 Общие сведения

Толщина слоя смазки зависит от скорости относительного движения скользящих поверхностей (скорость шейки подшипника), вязкости смазки и активной силы, вызывающей нагрузку. Так как скользящие поверхности деталей механизма не бывают гладкими или ровными, полное их разделение и последующее жидкостное трение обеспечит только слой смазки определенной минимальной толщины, для образования которого потребуется минимальная скорость скольжения. Если скорость не обеспечивается, подшипник работает в условиях максимального трения.

Поток в гидродинамическом поддерживающем слое является ламинарным для большинства подшипников. Только при высокой скорости скольжения может быть создан вихревой поток. При высокой скорости шейки может также возникнуть ее вибрация вращения с неполной частотой оборотов. Во избежание этих условий необходимо выполнить проверку подшипника. Необходимо проверить не только минимальную скорость при максимальном трении, но и верхний предел скорости.

Расчет гидродинамических радиальных подшипников скольжения проводится по формуле Рейнольдса с учетом истинного дизайна и условий эксплуатации подшипника. Для вычисления по формуле Рейнольдса используются упрощающие условия:

• смазывающая жидкость не сжимается; скорость потока намного ниже предела скорости звука

• поток - ровный, ламинарный и изотермический; смазывающая жидкость характеризуется при любых условиях постоянной плотностью, вязкостью и температурой

• предельный слой смазки перемещается при переносной скорости скользящих поверхностей

• слой смазки очень тонкий, поэтому можно не учитывать влияние его кривизны и вычислить с помощью расчета в прямом направлении

• слой смазки полностью заполняется смазкой с теми же свойствами

• тяжесть смазки и силы инерции слоя смазки незначительны

• толщина слоя смазки не зависит от направления потока смазки из-за постоянного давления в этом направлении.

• воздействие давления подачи на поле давления смазки и воздействие отрицательного давления слоя смазки не учитывается

• микрогеометрические и макрогеометрические отклонения форм скользящих поверхностей преобразовываются в идеальные эквивалентные геометрические формы; отклонения взаимного положения не учитываются.

• детали подшипника несгибаемы; их размер и форма неизменяемы

• средняя температура смазки на выходе из подшипника принята за направляющую температуру для определении вязкости смазки при расчете.

Необходимо учитывать, до какой степени эти предположения допустимы, так как детали подшипника нельзя считать полностью несгибаемыми, формы идеальными, положение взаимным из-за производства, сборки и эксплуатации. Изменение степени вязкости смазки или даже плотности в большинстве случаев из-за изменения температуры может привести к различиям в расчетах и действительных свойствах подшипника. Если в слой смазки попадет воздух или грязь вместе со смазочной жидкостью, это может повлиять на функцию подшипника.