Header.gif
ОГЛАВЛЕНИЕ
    ТОМ3
  • Пружины
  • Уплотнительные устройства

  • Наши партнеры:





Металлические подшипники скольжения

След. Главная


Основные виды трения скольжения

Трение без смазки (сухое). В нормально работающих металлических подшипниках трение без смазки практически не встречается.

Полусухое трение имеет место при неустановившемся режиме работы, а также при очень скудной смазке. Коэффициент трения при полусухом и сухом трении 0,1-0,5.

Полужидкостное трение. Большинство подшипников скольжения работает в условиях полужидкостного трения, при котором большая часть поверхности разделена слоем смазки, но отдельные элементы поверхности соприкасаются. Коэффициент трения 0,008-0,08.

Жидкостное трение. В этом случае смазка полностью отделяет вращающуюся цапфу от неподвижной опоры, и трение происходит только между слоями смазки. Коэффициент трения 0,001-0,008. В условиях жидкостного трения работают точно изготовленные подшипники при относительно малых нагрузках и высоких скоростях (например, подшипники шлифовальных станков).

Уменьшение скорости скольжения, увеличение нагрузки и температуры подшипника могут привести к нарушению режима жидкостного трения и переходу к работе при режиме полужидкостного и даже полусухого трения.

 

Приближенный расчет (проверка) радиального подшипника

Расчет производят по удельной нагрузке p в подшипнике и величине pv, в некоторой мере характеризующей износ последнего и нагрев.

Окружная скорость на шейке вала, м/с,   n = (pdn)/(1000 · 60)
где d - диаметр подшипника, мм; n - частота вращения шпинделя, мин-1.

Удельная нагрузка в подшипнике, МПа,   P = P/100dl £  [P]
где d и / - диаметр и длина подшипника, см; Р - сила, действующая на подшипник, Н. 
Величина pv [pv]

Для предварительного расчета подшипников, несущих при небольшой скорости умеренную нагрузку, можно допускаемые p и pv  принимать по табл. 1.

Момент трения на шипе  Мт = 0,5fPd = 0,5fPld2
Потеря мощности на трение в подшипнике и соответствующее тепловыделение (в Вт)  A = Мтw /1020 кВт » 9,8fPv
где Мт - в Н-м; ω -в рад/с; Р - в Н; v - в м/с.

Коэффициенты трения f при слабой смазке стали:
по серому чугуну и пластмассам................0,15-020
по антифрикционному чугуну, бронзе.......0,10-0,15
по баббиту...............................................0,06-0,10
по влажной резине...................................0,02-0,12

Для подшипников шпинделей, вращающих обрабатываемое изделие (например, токарных станков), расчетным случаем (при наибольших удельных нагрузках) обычно является обработка в патроне с предельными режимами, а для подшипника шпинделей тяжелых станков- обработка изделий максимальной массы.

Приведенные в табл. 2 величины установлены практикой и в значительной мере условны. При высоких кромочных давлениях или недостаточной смазке указанные значения следует несколько снижать; при совершенной смазке и малых кромочных давлениях можно допускать более высокие значения [pv].

В современных станках окружные скорости  на шейке вала доходят до 12 м/с. Удельные нагрузки р, в подшипниках валов и шпинделей станков, имеющих среднюю частоту вращения, обычно не превышают 3 МПа, в подшипниках тихоходных валов при малых окружных скоростях (измеряемых долями м/с) удельные нагрузки иногда доходят до 10 МПа.

1. Допускаемые [p] и [pv] для предварительного расчета подшипников.
 

Механизмы Допускаемые
[p], МПа [pv], МПа м/с

Редукторы зубчатые и червячные

1-3 6-12

Транспортеры, шнеки, рольганги

2-10 4-10

Открытые тихоходные передачи

1-4 3-6

Приводы вращающихся печей, сушильных барабанов и пр.

4-15 6-15

   Температура подшипника зависит от величины v2/ . При ее определении можно для упрощения расчета исходить из условия центрального расположения цапфы в подшипнике. При таком предположении температура подшипника (со смазкой без принудительного давления) может быть оценена по графику (рис.1) в зависимости от величины v2/, где - диаметральный зазор в мм.

2. Допустимые режимы работы подшипников
 

Материалы вкладыша Гладко обработанная закаленная шейка вала Незакаленная шейка вала
[pv], МПа м/с [p], МПа [pv], МПа м/с [p], МПа

Бронза оловянная БрОФ10-1

10 8 6 5

Бронза БрОЦС5-7-12, БрОЦС6-6-3

8 6 5 4

Бронза БрАЖ9-4

7,5-15 5 Не рекомендуется

Бронза БрС30

10 10 То же

Цинковый сплав ЦАМ 10-5

9-10 2,5 4 2,5

Баббиты Б16, БН6

15 10 10 6

Антифрикционный чугун АЧС-1, АЧС-2

1,5-12 1-4 1 2,5

Рис. 1. Коэффициент теплоотдачи К, 
отнесенный к единице площади проекции шейки вала;
 для подшипников, расположенных в коробках скоростей и обдуваемых, 
принято К = 837,3 Вт/(м2 -С), для отдельно расположенных подшипников
 К = 293,1 Вт/(м2 °С)

Для шпиндельных подшипников нормальной точности можно принимать = 0,015 ÷ 0,020 мм. Для подшипников прецизионных станков расчетные значения   несколько меньше.
Рабочая температура подшипников не должна превышать 75 °С.
Для подшипников скольжения с принудительной подачей смазки (например, в шлифовальных станках) следует учитывать теплоотдачу в масло.

Конструктивные размеры бронзового или чугунного вкладыша (рис. 2) ориентировочно таковы:

Н (1,1÷1,3)S1 + 5 мм; h 0,5Н;

S1 5 мм   для d = 35 ÷ 60 мм;

S1 7,5 мм   для d = 65 ÷ 100 мм;

S1 10 мм   для d = 120 ÷ 200 мм;

Рис. 2. Конструктивные размеры вкладыша

Целесообразно брать l/d ³ 1   В практике l/d = 0,5÷ 1,5

С увеличением d отношение l/d уменьшается: чем длиннее цапфа, тем вероятнее неравномерность распределения нагрузки по ее длине и повышение местного износа вкладыша в его краях. Подшипник с  l/d>1
можно применять для увеличения жесткости валов, а также в опорах подшипников вертикальных валов, где обычно кромочные давления, вызываемые изгибом вала, менее опасны.

Ориентировочные значения l/d : в подъемных механизмах 1,2—2, в металлорежущих станках 1,1—2, в редукторах 0,8—1,2.
Закрепление подшипниковых втулок винтами приведено в табл. 5. Применение закрепительных штифтов для втулок дано в табл. 10.

 

Расчет упорного подшипника (рис.3)


Расчет плоской пяты.
При хорошем смазывании P £ pd2pj /4

где р - удельная нагрузка, МПа; φ = 0,9 ÷ 0,95 - коэффициент, учитывающий уменьшение рабочей поверхности пяты из-за наличия смазочных канавок.
Для проверки на нагревание берут критерий ру, но под V подразумевают скорость точки, находящейся от оси вращения на расстоянии 2/3 радиуса пяты; тогда (МПа  м/с)

pv =         P        pn 2  d   =     4Pn  
10pd2/4 30  3  200  90000d

где Р - осевая сила, Н; n - частота вращения, мин-1; d - диаметр пяты, см; V - скорость, м/с.
   Для пяты принимают [pv] = 2 ÷ 4 МПа  м/с, а значения р берут в зависимости от материала (табл. 3).



Рис. 3. Упорные подшипники

3. Значение р

Материал р, МПа

Сталь по чугуну

2,0-2,5

Сталь по бронзе

4,0-6,0

Закаленная сталь по бронзе

7,5-8,0

То же, по стали

12,0-15,0

» по баббиту

5,0-7,0


За. Канавки упорных подшипников и колец 
Размеры, мм
 

d До 60 60-80 80-90 90-110 110-140 140-180
r 3 4 5 6 7 8

Если проверка на нагревание дает неудовлетворительный результат, то диаметр пяты, см, d = 4Pn/90000pv

Расчет кольцевой пяты

Наружный диаметр d пяты выбирают по конструктивным соображениям; обычно   d = d0 - (0,5 ÷ 2,0 см);
 d1 - из расчета на удельную нагрузку;

P £ p /4 (d2 - d12)p

и проверяют на нагревание   pv = Pn/60000b
где Р - осевая сила, Н; n - частота вращения, мин-1;

b = d/2 - d1/2; d и d1 - в см

 

 



Справочник конструктора - Все что нужно любому конструктору! ©2008-2013