О.А. Ряховский, А.В. Клыпин - Детали машин (1065792), страница 37
Текст из файла (страница 37)
18.3. Причины выхода из строя подшипников скольжения Выход подшипников из строя главным образом связан с нарушением режима жидкостного трения. Износ рабочих поверхностей — основная причина выхода их из строя. Он связан с попаданием в смазочный материал абразивных частиц и с неблагоприятными режимами трения при пусках и остановках. Схватывание рабочих поверхностей подшипника возникает при больших контактных давлениях и температурах.
Усталоетные разрушения вкладышей подшипников происходят в результате действия большого числа циклов переменных нагрузок, например в машинах ударного и вибрэционного действия. Потеря необходимых свойств смазочных материалов происходит при значительном повышении температуры в подшипнике. Нарушение устойчивости вращения цапфы при автоколебаниях также может вызвать разрушение подшипников.
Подшипники скольжения применяют в тех случаях, когда невозможно или нецелесообразно использовать подшипники качения: для разъемных опор; при ударных и вибрационных нагрузках; при высоких частотах вращения. Подшипники скольжения используют в двигателях внутреннего сгорания, турбинах, насосах, компрессорах, центрифугах, прокатных станах, в тяжелых редукторах и других машинах. 3Ыяи~и д * ~ дшипниками качения: отсутствие износа в режиме жидкостной 246 18.4. Подшипниковые материалы Материалы вкладышей в паре с цапфой должны обеспечивать малый коэффициент трения, высокую износостойкость, сопротивление усталости и теплопроводность, хорошую прирабатываемость и коррозионную стойкость, малый коэффициент линейного расширения и низкую стоимость.
Пи один из известных материалов всем комплексом этих свойств не обладает. Поэтому применяют различные антифрикционные материалы, наилучшим образом отвечающие конкретным условиям работы. Для обеспечения достаточной долговечности валов и вкладышей цапфы должны иметь высокую твердость, шлифованную или полированную поверхность. Материалы вкладышей можно разделить на три группы.
Металлические. Баббиты (сплавы на основе олова или свинца) обладают высокими антифрикционными свойствами, хорошей прирабатываемостью, но дороги и имеют невысокое сопротивление усталости. Их обычно применяют в виде тонкослойных покрытий. Хорошими антифрикционными свойствами обладают бронзы, латуни, цинковые сплавы. При невысоких скоростях применяют антифрикционные чугуны. Мета ллокерамические.
Пористые бронзографитовые или железографитовые материалы пропитывают горячим маслом и применяют при невозможности обеспечения жидкостной смазки. При небольших давлениях и скоростях на поверхности цапфы эти материалы способны достаточно долго работать без подвода смазочного материала. Неметаллические. Текстолит, древесно-слоистый пластик и прессованную древесину используют в подшипниках для тяжелого машиностроения. Полимерные самосмазывающиеся материалы используют при температурах от — 200 до +280 'С и значительных скоростях скольжения. Фторопласты имеют малый коэффициент трения, но высокий коэффициент линейного расширения и низкую теплопроводность.
Подшипники с резиновыми вкладышами применяют с водной смазкой. Графитовые вкладыши обладают низким коэффициентом трения (~ = 0,04...0,05) при температурах от — 200 до +1000 'С„хорошей теплопроводностью и коррозионной стойкостью. Зти материалы применяют в подшипниках с газовой смазкой. 18.5. Виды расчетов подшипников скольжения Расчет подшипника зависит от вида трения. При граничном трении величина износа определяется свойствами поверхностей и смазочного материала. В этом случае проводят условные (упрощенные) расчеты, так как учет всех закономерностей трения невозможен. Наилучшие условия для работы подшипников создаются при жидкостной смазке, когда поверхности цапфы и вкладыша полностью разделены жидким смазочным материалом.
Основной расчет подшипников скольжения — зто расчет минимальной толщины масляного слоя, который при установившемся режиме работы должен обеспечивать жидкостную смазку. Тепловые расчеты проводят с целью определения рабочих температур подшипника и оценки пригодности смазочного материала. Условные расчеты подшипников позволяютв простейшей форме оценить пригодность материала вкладыша и размеров подшипника для конкретных условий работы на основании опыта конструирования и эксплуатации машин. Проверку пригодности подшипника проводят по двум критериям.
Износостойкость вкладыша оценивается по среднему условному давлению в подшипнике: (18. 1) ри С (ро]. (18.2) Различные материалы, из которых изготавливают вкладыши подшипников, обеспечивают нормальную работу в определенном диапазоне окружных скоростей, поэтому необходима проверка условия о = — с (о]. плН 60000 (18.3) где л — частота вращения вала (мии 1); и — окружная скорость цапфы (м/с). Зти расчеты являются основными при граничной и полу- жидкостной смазке и предварительными для подшипников с жидкостной смазкой.
В табл. 18.1 приведены допускаемые значения величин [р], (о], (ро] для некоторых материалов вкладышей. 249 где г„— радиальная сила, действующая на подшипник; д— диаметр цапфы, мм; 1 — длина подшипника, мм; (р] — допускаемое давление в подшипнике. Работа сил трения в подшипнике преобразуется в тепло и другим критерием расчета является тсплостойкость, которая оценивается произведением условного давления на окружную скорость цапфы Таблица 18.1 Допускаемые режимы работы для подшипниковык материалов (18. 5) никах в зависимости от дуги охвата <рг — <рм относительнои длины подшипника 1/д и относительного эксцентриситета 2 = — (е — эксцентриситет).
2е опт При известной радиальной силе Г, из уравнения (18.4) находят коэффициент нагруженности С ° = —, ~~И ~НВ Расчет подшипников при жидкостной смазке. В криволинейном клиновом зазоре гидродинамического подшипника сколыкения (рис. 18.3) при вращении вала возникают избыточное давление и подъемная сила. Радиальная сила, воспринимаемая подшипником, равна Г„= Р" ас,. Ч2 Здесь р — динамическая вязкость масла; со — угловая частота  — д вращения вала; ~у = — относительный зазор Π— диаметр отверстия вкладыша: С~ — безразмерный коэффициент нагруженности (число Зоммерфельда), приводимый в справоч- (18.4) Рис.
18.3. Эшоры давления в гидродинамичеоком подшипнике 250 где Р = — '. Далее по таблицам находят 2, вычисляют минис(( мальную толщину масляного слоя Ьмм = О.буй(1 — у) и сравнивают ее с необходимой толщиной масляного слои по условию существования жидкостной смазки (см. гл. 3) " то = 2(Вы+ В*г) где В,т и В,г — высоты профилей микронеровностей поверхностей цапфы и вкладыша. В условиях граничной и полужидкостной смазки в общем случае определить силы трения и моменты сил трения расчетным путем не удается. В условиях жидкостной смазки сила трения Ст нсо Ри Ч Р (18.6) где С, — безразмерный коэффициент сопротивления вращению, который вычисляют по приближенной формуле С = + 0,442 СвЯ вЂ” 2г.
Л вЂ” х' Используя силу трения Х', определяют тепловыделение в подшипнике и его КПД. Тепловой расчет подшипников. Температуру подшипника находят из уравнения теплового баланса между теплообразованием и теплоотдачей при установившемся тепловом режиме. Мощность теплообразования в подшипнике Й 1 Р~ Ц/ОСа/Сг (18.7) Теплоотвод происходит через корпус, вал и смазочный материал, Мощность й'г, отводимая через корпус подшипника, Ир'~ = К А(г„— т ), (18.8) 251 тт 1 = )уг + тт З (18. 10) а) 252 253 где К, = 15...20Вт/(мг 'С) — коэффициент теплоотдачи; А— площадь поверхности корпуса подшипника, контактирующей с воздухом; г„и Ф, — температура соответственно корпуса и окружающей среды.
Теплоотвод через вал приближенно учитывают увеличением площади поверхности корпуса на величину (5...8) с(г Мощность теплоотвода через смазочный материал й~з = сУР(1 — гаа), где с — удельная теплоемкость масла; $' — объемный расход масла„р — плотность масла; 1 „и 1,„— температура масла соответственно на выходе и входе в подшипник. Из уравнения теплового баланса находят температуру масла 1, которая при длительной рабо- те не должна превышать 80 'С. 18.б. Устойчивость работы подшипников скольжения. Гидростатические подшипники При малом эксцентриситете в подшипнике движение вала может быть неустойчивым.
Вал смещается в плоскости, наклоненной под углом ш к линии действия радиальной силы (рис. 18. 3). С уменьшением эксцентриситета жесткость масляного слоя снижается из-эа уменьшения клиновидности зазора, малые изменения радиальной силы приводят к большим перемещениям вала. При наличии неуравновешенной центробеж- Рнс. 18.4. Виброустойчивые подшипники скольжения: а — с вкладышами со смещением центров; б — со смещением половин вкладыша ной силы круговые движения центра вала превращаются в спиральные с возрастающим радиусом, что приводит к ударам вала о вкладыш и разрушению подшипника. Самовозбуждающиеся колебния валов (автоколебания) характерны для быстроходных машин.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
