Навигация
Основы расчета подшипников сухого трения
61909
знаков
10
таблиц
1
изображение
5. Основы расчета подшипников сухого трения.
Целью расчета подшипника сухого трения является установление допустимых значений действующей нагрузки, скорости скольжения, температуры и других параметров и их соответствия физико-механическим свойствам выбранных материалов пары трения втулка — вал при принятых геометрических соотношениях, обеспечивающих наибольший срок службы и достаточно высокие антифрикционные свойства. Речь идет о том, чтобы в отсутствии смазывающего материала на трущейся поверхности получить наибольшую износостойкость подшипника и обеспечить минимальное изменение его геометрических размеров во времени с учетом действующих условий эксплуатации. При конструктивной разработке машины или агрегата производится расчет динамической системы вала, в результате которого определяются нагрузка, действующая на подшипник (реакция в опоре), N (кгс), диаметр шейки вала d (в м) и частота вращения вала п (об/мин). Кроме этих величин из технического задания на проектирование известными являются окружающая среда и ее свойства (коррозионная активность, наличие абразивных взвесей и их размеры, вязкость, радиоактивное воздействие и др.), температура окружающей среды, вид нагрузки (спокойная, ударная, вибрационная и т. п.).
Используя имеющиеся данные, а также известные физико-механические свойства материалов, которые могут применяться для подшипников сухого трения, производят предварительный выбор материала подшипника. При выборе материала подшипника руководствуются соображениями, изложенными описанными ранее. Затем определяют геометрические размеры подшипника: длину подшипника l, толщину стенки подшипника s и особенности его конструктивного устройства (вид крепления втулки, установку в металлическую обойму, фаски и т. д.).
Длину подшипника вычисляют по формуле
L=pNn/(600pv)
Полученное значение длины подшипника сопоставляют со стандартными размерами (например, по ГОСТ 1978 73). C другой стороны, длина подшипника зависит от оптимального отношения длины к диаметру l/d, которое устанавливается практикой эксплуатации подшипников.
При выборе длины l необходимо учитывать, что при её, уменьшении снижается несущая способность подшипника. С увеличением длины возрастают потери на трение, увеличивается, неравномерность распределения нагрузки по длине, происходит более сильный нагрев подшипника. Толщина стенки подшипника также выбирается по рекомендациям из соображений конструктивной прочности, технологичности изготовления и лучшего отвода тепла. Последующим расчетом отношение l/d корректируется. В настоящее время предложено несколько методов расчета подшипников сухого трения, изложенных ниже.
5.1 Расчет по критерию прочности.
Этот расчет заключается в обеспечении необходимой прочности подшипника, материал которого подвергается объемному сжатию под действием нагрузки. К таким материалам относятся, например, пластмассы.
За критерий прочности или несущую способность подшипника принимают среднее давление
p = N/S,
где S — расчетная площадь контакта, условно принимаемая равной площади проекции подшипника, см2,
S = ld.
Подставляя (1е) во (2е), имеем
p = N/(ld).
Несущая способность подшипника — величина условная, так как контакт подшипника и вала происходит на дуге менее 180° и фактическая площадь контакта меньше значения, принимаемого в расчете. Точно определить ее расчетным путем сложно из-за ряда факторов, которые трудно учесть в инженерном расчете.
Для подшипников сухого трения с твердосмазочными покрытиями Ю. Н. Дроздовым и С. Л. Гафнером получена формула для определения среднего давления с учетом действительной протяженности контактной зоны подшипника и вала:
P=(N/ld)×(1/sinjо)
где jо — средний полуугол контакта, ... °,
jо=(jон+jок)/2
где jон — начальный полуугол контакта, определяемый по начальным геометрическим размерам подшипника; jок —конечный полуугол контакта, определяемый из условия увеличения радиального зазора на толщину изношенного слоя.
Пренебрегая упругими свойствами покрытия из-за малой его толщины, средний полуугол контакта определяют по формуле
jо=
где μ1 и μ2 — коэффициенты Пуассона для подшипника и вала соответственно; ε — радиальный зазор (назначается по ходовой посадке 2-го класса точности);
ψ = E1/E2
где E1, E2 — модули упругости для подшипника и вала соответственно; k — показатель степени определяется по следующим формулам:
При 10 > ψ > 0,1
k = m1μ1 + m2μ2 + n0,
где m1 = 0,08 — 0,05 lg ψ>; m2 = 0,20 + 0,21 lg ψ; n0 — коэффициент, определяемый по графику;
при ψ >10 k = 0,41 μ2 +0,448;
при ψ <0,1 k = 0,16 μ1+ 0,554.
Критерий прочности (кгс/см2) определяется зависимостью
p≤[p]
где [p] — предельно допускаемое давление для выбранного материала подшипника.
Величина предельно допускаемого давления для каждого
материала определяется экспериментально и характеризует начало катастрофического разрушения, сопровождающегося интенсивным износом при принятой постоянной скорости скольжения. Как показывают испытания с увеличением скорости скольжения предельно допускаемое давление падает в основном из-за повышения температуры в зоне контакта и изменения, вследствие этого, физико-механических свойств материала. Поэтому несущая способность подшипника ограничивается также предельно допускаемой скоростью скольжения [v]. Несущая способность р = 0, когда скорость скольжения
v ≥ [v].
Величина [v] для каждого материала также определяется экспериментально и наряду с [p] характеризует его антифрикционные свойства. Для нормальной работы подшипника сухого трения необходимо соблюдение условия
v ≤ [v].
где скорость скольжения (м/с) на поверхности шейки вала
V = πdn/60
Если вал совершает колебательное движение, то скорость скольжения описывается уравнением
v= vαsinωt
где va — амплитудное значение скорости скольжения; ω — угловая частота колебаний, 1/с,
ω = πn/30
Амплитудная скорость скольжения определяется по формуле
va = αω d/2,
где α — угловая амплитуда колебательного движения.
Значения [р] и [v] задаются в виде справочных данных.
Похожие работы
... необходимо отнести большие демпфирующие способности при действии вибраций и ударов, диэлектричность, антикоррозийность, технологичность изготовления, небольшую массу и стоимость. Недостатками пластмассовых опор скольжения прежде всего являются невысокая износостойкость, низкая теплопроводность, гигроскопичность и нестабильность размеров. Цилиндрические опоры в отличие от конических мало ...
... задачи является конструкторско-исследовательским и решает не только конструкторские задачи разработки и применения муфт сцепления с тарельчатой пружиной, но и рассматривает влияние установки данного узла на технические и эксплуатационные показатели трактора в целом. Трактора класса 2 мощностью 120 л.с. предназначены для выполнения полного спектра сельскохозяйственных работ от подготовки почвы ...
... многоступенчатых редукторов. В общем случае на конце вала может быть установлена шестерня, звёздочка или шкив. Основные нагрузки на валы. Расчёт валов на сопротивление усталости. Основным видом разрушения является усталостное. Необходимо установить характер цикла напряжений. Напряжения изгиба изменяются по симметричному циклу. Напряжения кручения изм ...
... - дальнейшее развитие, совершенствование и разработка новых технологических методов обработки заготовок деталей машин, применение новых конструкционных материалов и повышение качества обработки деталей машин. Наряду с обработкой резанием применяют методы обработки пластическим деформированием, с использованием химической, электрической, световой, лучевой и других видов энергии. Классификация ...
0 комментариев