2 Условный расчет подшипников скольжения и подпятников

Подшипники скольжения чаще всего выходят из строя вследствие абразивного изнашивания или заедания. В машинах, где подшипники воспринимают большие ударные и вибрационные нагрузки, возможно усталостное разрушение рабочего слоя вкладышей.

Условный расчет подшипников скольжения проводят для подшипников, работающих в условиях граничного трения, когда трущиеся поверхности гарантированно не разделены слоем смазочного материала, а на рабочей поверхности вкладыша имеется лишь тонкая масляная пленка, которая может разрушиться. Этот расчет проводят для обеспечения износостойкости и отсутствия заедания. Для подшипников жидкостного трения производят специальный расчет, основанный на гидродинамической теории смазывания.

Интенсивность изнашивания зависит от давления между цапфой и вкладышем, материалов, из которых они изготовлены, стойкости масляной пленки и долговечности сохранения смазывающих свойств масла.

Условный расчет подшипников скольжения производят по среднему давлению р_с между цапфой и вкладышем и по произведению этого давления на окружную скорость скольжения цапфы v, т. е. по параметру p_cv.

Расчет по среднему давлению р_с гарантирует невыдавливаемость смазочного материала и представляет собой расчет на износостойкость, а расчет по p_Qv обеспечивает нормальный тепловой режим и отсутствие заеданий.

Условие нормальной работоспособности подшипников скольжения и подпятников в условиях граничного трения:

, (1)

, (2)

где р_с — действительное среднее давление между цапфой и вкладышем (или пятой); v — окружная скорость цапфы; [р_с] — допускаемое давление и [p_cv] — допускаемое значение критерия (можно выбирать по табл. 1).

Условный расчет для подшипников, работающих в условиях граничного трения, является основным, его выполняют в большинстве случаев как проверочный, а для подшипников жидкостного трения — как ориентировочный.

Таблица 1 - Допускаемые значения давления [р_с] и критерия [p_cv] для подшипников скольжения и подпятников

Материал цапфы и вкладыша	[pc], МПа
Сталь по чугуну	2-4	1-3
Сталь по бронзе БрОбЦбСЗ	4-6	4-6
Сталь закаленная по бронзе БрА9Ж4	15-20	18-12
Сталь по антифрикционному чугуну АЧК-1, АЧК-2 при v = 0,2 м/с	9	1,8
То же, при и = 2 м/с	0,05	0,1
Сталь по антифрикционному чугуну АЧК-1, АЧК-2 при v = 1 м/с	12	12
То же, при v = 5 м/с	0,5	2,5
Сталь закаленная по баббиту	6-10	12-25

Среднее рабочее давление между цапфой и вкладышем (рисунок 12) определяют по формуле

, (3)

где F_r — радиальная нагрузка на подшипник; d — диаметр цапфы; l — длина цапфы; dl — проекция опорной поверхности на диаметральную плоскость.

Рисунок 12 - Расчетная площадь смятия подшипника

Расчетная окружная скорость цапфы (4)

где — угловая скорость цапфы; d — ее диаметр.

Среднее рабочее давление под пятой (рисунок 8, б)

(5)

где F_a — осевая нагрузка; d и d₀ — диаметры пяты;

К = 0,8...0,9 — коэффициент, учитывающий уменьшение опорной поверхности из-за наличия смазочных канавок.

Расчетная окружная скорость вала

, (6)

где — заданная угловая скорость вала; - приведенный радиус; d и d₀ — диаметры пяты.