Расчет подшипников скольжения

При работе механизма c жидкой смазкой между цапфой вала и вкладышем подшипника наблюдается три вида трения:

1. Граничное, при котором между поверхностями трения создается тонкая масляная пленка, при этом происходит контакт большого количества микронеровностей вала и вкладыша;

2. Смешанное – с увеличением скорости вращения масляный слой между валом и вкладышем увеличивается, при этом происходит контакт небольшого количества микронеровностей поверхностей;

3. Жидкостное (гидродинамическое), при котором толщина смазочной пленки обеспечивает вращение вала и вкладыша без соприкосновения микронеровностями их поверхностей; обеспечивается при большой скорости вращения.

Толщина масляного слоя

                                                        ,                                                               (1)

где  - высоты неровностей поверхностей вкладыша и вала.

Рис.3. Схема к расчету подшипника скольжения

Расчет подшипников скольжения можно разделить на два вида:

1. Расчет подшипников с несовершенной смазкой (работающих в условиях граничного трения);

2. Гидродинамический расчет в условиях жидкостного трения.

1.Расчет подшипников с несовершенной смазкой (работающих в условиях граничного трения)

Этот вид расчета обязателен для всех видов подшипников скольжения. Подшипники, рассчитывают по условной методике. Цель – определение параметров подшипника: диаметра  и длины l подшипника.

Схема расчета подшипника показана на рис.4.

Рис.4. Расчет подшипников скольжения с несовершенной смазкой

Расчет поусловному давлениюpна рабочих поверхностях. Ограничивают давление р между цапфой и вкладышем, что обеспечивает ограничение износа и не выдавливание смазки между рабочими поверхностями вкладыша подшипника и цапфы:

                                                   ,                                                          (2)

где  – сила давления вала на вкладыш (реакция опоры), l  - рабочая длина втулки подшипника,

d – диаметр цапфы вала,  - допускаемое давление в подшипнике.

Условный расчет на нагрев. Проводится для того, чтобы обеспечить нормальный тепловой режим работы подшипника:

                                                                (3)

Произведение давления  на скорость скольжения характеризует тепловыделение и износ подшипника.

При превышении допускаемого значения  температура локально повышается настолько, что происходит разрыв масляного слоя, и, как следствие, схватывание поверхностей цапфы и вкладыша.

Значения  и  для материала вкладыша подшипника выбирают по справочным таблицам.

Материал	, не более	, МПа	, МПа·мм/сек
Чугун антифрикционный АЧК-1 АЧК-2	5000 1000	0,5 12	2500 12000
Бронза БрОФ-10-1	10000	15	15000
Баббит Б16 Б6	12000 6000	15 5	10000 5000

При проектном расчёте задаются относительной длиной подшипника: . Для большинства подшипников принимают  = 0,5…1,2. Короткие подшипники ( <0,4) обладают малой грузоподъемностью. Длинные подшипники ( >1,2) требуют повышенной точности изготовления и жесткости валов.

При неудовлетворительном результате расчета меняют размеры цапфы вала или антифрикционный материал.