Вертикальной плоскости; в — эпюра изгибающего момента в горизонтальной плоскости; г — эпюра крутящего момента; д — эскиз вала

3. Определяют опорные реакции:

в вертикальной плоскости 

в горизонтальной плоскости 

4. Изгибающие моменты М_и и их эпюры:

в вертикальной плоскости — в сечении А и С М_и.в = 0;

в сечении В   (рис.11, б);

в горизонтальной плоскости — в сечении А и С М_и.г = 0;

в сечении В   (рис.11, в).

5. Суммарный изгибающий момент в сечении В

 (10)

6. Определяют крутящий момент и строят эпюру (см. рис.11, г):

    (11)

где Р — мощность, Вт;   — угловая скорость, рад/с.

7. По формуле (7) определяют эквивалентный момент, диаметр вала между опорами определяют по формуле

(12)

Полученное значение d округляют до ближайшего большего стандарт­ного.

8. Определяют диаметры под подшипниками d_on(рис.11, д) и округля­ют до большего стандартного значения.

Уточненный расчет валов (осей) на выносливость

После предварительных расчетов и конструктив­ного оформления валов (осей) фасонных конструкций, имеющих ряд сту­пеней, отверстий, канавок кольцевых и шпоночных и т. п., в ответствен­ных случаях производят уточненный (проверочный) расчет валов (осей) на усталостную прочность (на выносливость).

Усталостная прочность вала (оси) обеспечена, если соблюдается условие

, (13)

где s и [s] — фактический (расчетный) и допускаемый коэффициенты запа­са прочности для опасного сечения; (обычно [s] = 1,5...2,5; для валов пере­дач [s]> 1,7...3).

При расчете на усталостную прочность необходимо установить харак­тер цикла изменения напряжений. В большинстве случаев действительный цикл нагрузки машин в эксплуатационных условиях установить трудно. При расчете валов (осей) на усталостную прочность принимают, что на­пряжения изгиба изменяются по симметричному циклу (рис.12, а), а на­пряжения кручения — по пульсирующему (отнулевому) циклу (рис.12, б).

Рис.12. Циклы изменений напряжений в сечениях вала: а — симметричный цикл (напряже­ния изгиба);

б— отнулевой цикл (напряжения кручения)

Для опасных сечений определяют коэффициенты запаса сопротивления усталости и сравнивают их с допускаемыми. При одновременном действии напряжений изгиба и кручения коэффициент запаса сопротивления усталости определяют по формуле

(14)

где   – коэффициент запаса сопротивления усталости по нормальным напряжениям при изгибе

 , (15)

 – коэффициент запаса сопротивления усталости по касательным напряжениям при кручении

(16)

В этих формулах  и   – пределы выносливости соответственно при изгибе и при кручении при симметричном цикле изменения напряжений. Это характеристики материала, которые выбираются по справочникам или по приближенным формулам:

,

;

 и   – амплитуды переменных составляющих циклов напряжений;

и  _т – средние напряжения циклов соответственно при изгибе и кручении.

Согласно принятому условию (см. рис. 11), при расчете валов

;  ; (17)

 (18)

и   — коэффициенты, учитывающие влияние асимметрии цикла напряжений на прочность вала соответственно при изгибе и при кручении. Эти значения зависят от механических характеристик материала.

Коэффициенты  выбираются из ряда:

, МПа	550	750	1000
	0,05	0,075	0,10
	0	0,025	0,05

– коэффициент, учитывающий шероховатость поверхности вала. Его значение выбирают в интервале  = 0,9 … 1,0;

– масштабные факторы для нормальных и касательных напряжений, выбираемые интерполированием по данным таблицы 2.

K_d – масштабный фактор, то есть коэффициент, учитывающий влияние размеров сечения вала на прочность (выбирают по справочникам в зависимости от диаметра и марки материала); K_F – фактор шероховатости поверхности (выбирают по справочникам в зависимости шероховатости поверхности и предела прочности   стали);   и   – эффективные коэффициенты концентрации напряжений при изгибе и кручении (выбирают по табл.1 в зависимости от вида концентратора в расчетном сечении и  _в).

Сопротивление усталости можно значительно повысить, применив один из методов поверхностного упрочнения: азотирование, поверхностную закалку ТВЧ, дробеструйный наклеп, обкатку роликами и т.п. При этом можно получить увеличение предела выносливости до 50% и более. Чувствительность деталей к поверхностному упрочнению уменьшается с увеличением ее размеров.

Проверочный расчет осей на усталостную прочность ведут аналогично расчету валов при М_к = 0.

Таблица 1. Значения коэффициентов   и 

Размеры		при  , МПа			при  , МПа
t/r	r/d	500	700	900		500	700	900
Для ступенчатого перехода с канавкой
	0,01	1,35	1,40	1,45		1,30	1,30	1,30
	0,02	1,45	1,50	1,55		1,35	1,35	1,40
	0,03	1,65	1,70	1,80		1,40	1,45	1,45
	0,05	1,60	1,70	1,80		1,45	1,45	1,55
	0,10	1,45	1,55	1,65		1,40	1,40	1,45
	0,01	1,55	1,60	1,65		1,40	1,40	1,45
	0,02	1,80	1,90	2,00		1,55	1,60	1,65
	0,03	1,80	1,95	2,05		1,55	1,60	1,65
	0,05	1,75	1,90	2,00		1,60	1,60	1,65
	0,01	1,90	2,00	2,10		1,55	1,60	1,65
	0,02	1,95	2,10	2,20		1,60	1,70	1,75
	0,03	1,95	2,10	2,25		1,65	1,70	1,75
	0,01	2,10	2,25	2,35		2,20	2,30	2,40
	0,02	2,15	2,30	2,45		2,10	2,15	2,25
Для шпоночных пазов, выполненных фрезой
Концевой		1,60	1,90	2,15		1,40	1,70	2,00
Дисковой		1,40	1,55	1,70

Таблица 2. Коэффициент влияния абсолютных размеров поперечного сечения

Сталь		Диаметр вала, мм
		20	30	40	50	70	100
Углеродистая		0,92	0,88	0,85	0,82	0,76	0,70
		0,83	0,77	0,73	0,70	0,65	0,59
Легированная		0,83	0,77	0,73	0,70	0,65	0,59

Последовательность расчета валов и осей на усталостную проч­ность (выносливость).

1. Составляют расчетную схему.

2. Определяют силы, действующие на вал.

3. Определяют опорные реакции и строят эпюры изгибающих момен­тов в двух взаимно перпендикулярных плоскостях, после чего вычисляют суммарный изгибающий момент.

4. Определяют крутящие моменты и строят эпюру (для валов).

5. По формуле (9а) определяют эквивалентный момент М_экв.

6. В соответствии с эпюрами моментов М_п, М_к и М_экврассчитывают диаметры опасных сечений, подлежащих проверке на усталостную проч­ность.

7. Для каждого опасного сечения по формуле (13) определяют расчет­ные коэффициенты запаса прочности, а по формуле (14) оценивают вы­носливость.

8. При кратковременных перегрузках наиболее нагруженные сечения вала проверяют на статическую прочность (по теории энергии формоизме­нения):

 (19)

18. Подшипники скольжения. Конструкции. Материалы. Условия образования полужидкостного и жидкостного трения.

В зависимости от рода трения в подшипнике различают подшипники скольжения, в которых опорная поверхность оси или вала скользит по рабочей поверхности подшипника, и подшипники качения, в которых развивается трение качения благодаря установке шариков или роликов между опорными поверхностями оси или вала и подшипника.

Подшипники качения по сравнению с подшипниками скольжения обладают рядом достоинств.

• В современном машиностроении подшипники скольжения ограничены лишь некоторыми областями, например, для быстроходных валов, в режиме работы которых долговечность подшипников качения очень мала;

• для осей и валов, требующих точной установки;

• для валов очень большого диаметра, для которых не изготовляют стандартных подшипников качения;

• когда подшипники по условиям сборки должны быть разъемными (например, для коленчатого вала);

• когда в связи с восприятием подшипником ударных и вибрационных нагрузок используется демпфирующее действие масляного слоя подшипника скольжения;

• при работе подшипников в воде, агрессивной среде и т. п.,

• когда подшипники качения неработоспособны;

• для тихоходных осей и валов неответственных механизмов, когда подшипники скольжения оказываются проще по конструкции и дешевле подшипников качения

.

В зависимости от направления воспринимаемой нагрузки подшипники скольжения различают:

• радиальные для восприятия радиальных, т. е. перпендикулярных осям и валам, нагрузок;

• упорные, или подпятники, для восприятия нагрузок, расположенных вдоль осевых линий осей и валов;

• радиально-упорные для восприятия одновременно радиальных и осевых нагрузок.

При одновременном действии на ось или вал радиальных и осевых нагрузок обычно применяют сочетание радиальных и упорных подшипников и значительно реже пользуются радиально упорными подшипниками скольжения. Основные требования к подшипникам скольжения:

• КОНСТРУКЦИИ И МАТЕРИАЛЫ ПОДШИПНИКОВ ДОЛЖНЫ ОБЕСПЕЧИВАТЬ МИНИМАЛЬНЫЕ ПОТЕРИ НА ТРЕНИЕ И ИЗНОС ВАЛОВ, ИМЕТЬ ДОСТАТОЧНУЮ ПРОЧНОСТЬ И ЖЕСТКОСТЬ, ЧТОБЫ ПРОТИВОСТОЯТЬ ДЕЙСТВУЮЩИМ НА НИХ СИЛАМ И ВЫЗЫВАЕМЫМ ИМИ ДЕФОРМАЦИЯМ И СОТРЯСЕНИЯМ;

• РАЗМЕРЫ ТРУЩИХСЯ ПОВЕРХНОСТЕЙ ДОЛЖНЫ БЫТЬ ДОСТАТОЧНЫМИ ДЛЯ ВОСПРИЯТИЯ ДЕЙСТВУЮЩЕГО НА НИХ ДАВЛЕНИЯ БЕЗ ВЫДАВЛИВАНИЯ СМАЗКИ И ДЛЯ ОТВОДА РАЗВИВАЮЩЕЙСЯ ОТ ТРЕНИЯ ТЕПЛОТЫ;

• СБОРКА ПОДШИПНИКОВ, УСТАНОВКА ОСЕЙ И ВАЛОВ И ОБСЛУЖИВАНИЕ (ОСОБЕННО СМАЗКА НА ХОДУ) ДОЛЖНЫ БЫТЬ ПО ВОЗМОЖНОСТИ ПРОСТЫМИ.

Для уменьшения трения в подшипниках, повышения к. п. д., снижения износа и нагрева до минимума трущиеся поверхности смазывают маслом или другим смазочным материалом. В зависимости от толщины масляного слоя подшипник работает в режиме жидкостного, полужидкостного или полусухого трения.

При жидкостном трении рабочие поверхности вала и подшипника полностью разделяет слой смазки, толщина которого больше сумм неровностей обработки поверхностей вала и подшипника. При полусухом трении между валом и подшипником преобладает сухое трение, а при полужидкостном — жидкостное трение. Различают также граничное трение, при котором сплошной слой масла настолько тонок, что он теряет свойства вязкой жидкости.

Рис. 1

Самый благоприятный режим работы подшипника скольжения — при жидкостном трении, которое обеспечивает износостойкость, сопротивление заеданию вала и высокий к. п. д. подшипника. Для создания этого трения в масляном слое должно быть гидродинамическое (создаваемое вращением вала) или гидростатическое (от насоса) избыточное давление. Для получения жидкостного трения обычно применяют подшипники с гидродинамической смазкой, сущность которой в следующем. Вал при вращении под действием внешних сил занимает в подшипнике эксцентричное положение (рис. 1, а) и увлекает масло в зазор между ним и подшипником. В образовавшемся масляном клине создается гидродинамическое давление, обеспечивающее в подшипнике жидкостное трение. Эпюра распределения гидродинамического давления в подшипнике по окружности показана на (рис. 1, а), по длине — на рис. (1, б). Так как конструкция подшипников с гидростатическим давлением сложнее конструкции подшипников с гидродинамическим давлением, то их применяют преимущественно для тяжелых тихоходных валов и других деталей и узлов машин (например, тяжёлых шаровых мельниц, больших телескопов и т. п.).

Рис. 2

Подшипник скольжения состоит из корпуса и помещенных в нем вкладышей (рис. 2, а; 3), на которые непосредственно опирается ось или вал. корпус обычно делают из чугуна, вкладыши для уменьшения трения изготовляют из материалов, которые в паре с цапфой вала имеют незначительный коэффициент трения. Замена вкладышей при износе стоит значительно дешевле, чем замена всего подшипника. В ручных приводах, где износ подшипников незначительный, применяют и безвкладышные подшипники скольжения (рис. 2, б). Подшипник скольжения изготовляют либо в отдельном корпусе (рис. 2; 3), прикрепляемом болтами к детали, на которой он устанавливается, либо в корпусе, выполненном как одно целое с деталью, например станиной машины, корпусом редуктора и т. п. Наружная форма корпуса подшипника определяется в зависимости от того, где устанавливается подшипник (рис. 2; 3).

Рис. 3

Различают неразъемные (рис. 2) и разъемные (рис. 3) подшипники скольжения. Корпус и вкладыши неразъемного подшипника цельные. Вкладыш изготовляют в виде втулки (рис. 4, а), которую запрессовывают в корпус подшипника. Корпус разъемного подшипника состоит из двух частей (рис. 3): основания 1, воспринимающего нагрузку со стороны оси или вала, и крышки 2, прикрепляемой к основанию корпуса болтами или шпильками. Вкладышей в разъемном подшипнике обычно два — верхний 3 и нижний 4. Иногда применяют многовкладышевые разъемные подшипники.

Рис. 4

Конструкция неразъемных подшипников проще и дешевле разъемных, но они неудобны при монтаже осей и валов. Поэтому эти подшипники обычно применяют для концевых цапф осей и валов небольших диаметров. Разъемные подшипники удобны при монтаже осей и валов и допускают регулировку зазоров путем сближения крышки и основания, поэтому их применяют наиболее широко. Для правильной работы подшипника скольжения разъем его корпуса рекомендуется выполнять перпендикулярно направлению нагрузки, воспринимаемой подшипником. Для предупреждения боковых смещений крышки относительно основания корпуса плоскость разъема корпуса обычно делают ступенчатой (см. рис. 3) или предусматривают центрирующие штифты.

В случае большой деформации вала или невозможности осуществления точного монтажа применяют самоустанавливающиеся подшипники скольжения, вкладыши которых обычно выполняют со сферическими опорными поверхностями (рис. 4, а), а иногда с опорными поверхностями в виде узкого пояса с малой угловой жесткостью (рис. 4, б). В подшипниках скольжения быстроходных малонагруженных валов, а также в подшипниках большой несущей способности для предупреждения вибрации валов при работе в режиме жидкостного трения применяют самоустанавливающиеся сегментные вкладыши (рис. 4, в), которые благодаря образованию нескольких масляных клиньев обеспечивают устойчивую работу подшипников и высокую несущую способность. В подпятнике скольжения (рис. 6, а) кольцевая пята опирается на опорное кольцо, которое для самоустановки в случае перекоса вала сопрягается с корпусом подпятника по сферической поверхности и предохраняется от вращения штифтами. Для создания в подпятниках масляных клиньев, обеспечивающих жидкостное трение, на рабочей поверхности кольца делают радиальные канавки (рис. 5, а) и на выделенных между ними сегментах — скосы в окружном направлении (рис. 5, б). Канавки служат для растекания масла, а скосы сегментов — для попадания масла на рабочие поверхности пяты и подпятника. При постоянном вращении вала скосы делают односторонними (см. рис. 5, б), при реверсивном двусторонними. Для увеличения несущей способности и надежности работы подпятников применяют подпятники скольжения с самоустанавливающимися сегментами (рис. 5, в), в которых образование масляных клиньев происходит во время работы автоматически.

Рис. 5

Рис. 6

Корпуса подшипников обычно выполняют из чугуна СЧ15, СЧ18 и СЧ20. Вкладыши подшипников скольжения изготовляют из бронз, чугунов, пластмасс и других материалов. Широко применяют чугунные или бронзовые вкладыши с баббитовой заливкой.

Вкладыши из легких антифрикционных материалов — баббитов и свинцовых бронз — изготовляют биметаллическими; в этих вкладышах тонкий антифрикционный слой наплавляют на стальную, чугунную (см. рис 4, а, б) или бронзовую (в ответственных случаях) основу. Биметаллические вкладыши из свинцовых бронз штампуют из стальной ленты, на которую наносят бронзу. Бронзовые вкладыши из оловянных, алюминиевых, кремнистых и т. п. бронз выполняют обычно сплошными однородными (см. рис. 2; 3). Бронзовые вкладыши обладают высокими прочностью и жесткостью, хорошо работают при ударах, но сравнительно медленно прирабатываются.

Вкладыши с баббитовой заливкой хорошо прирабатываются, стойки против заедания, юное цапф при них минимальный. Эти вкладыши особенно хорошо зарекомендовали себя при больших скоростях и постоянном вращении осей и валов в одну сторону. При работе с ударами и реверсивном вращении оси или вала рекомендуют бронзовые вкладыши. При длительных перерывах в работе и малой окружной скорости оси или вала применяют вкладыши из антифрикционных чугунов, которые значительно дешевле бронзовых, или вкладыши с баббитовой заливкой.

В некоторых подшипниках скольжения применяют металлокерамические вкладыши из порошков железа или бронзы с добавлением графита и других примесей путем прессования под высоким давлением и последующего спекания при высокой температуре. Достоинство металлокерамических вкладышей — высокая пористость их материалов (объем пор составляет 15...40% объема вкладыша), благодаря чему они пропитываются маслом и могут в течение продолжительного времени работать без смазки. Пластмассовые вкладыши подшипников скольжения изготовляют из древеснослоистых пластиков (ДСП), текстолита, текстоволокнита, полиамидов (в отечественной практике применяют капрон, нейлон, смолы 68 и АК-7) и фторопластов (тефлона). Основные достоинства пластмассовых вкладышей — отсутствие заедания вала, хорошая прирабатываемость, возможность смазки водой или другой жидкостью. Наиболее распространены вкладыши из текстолита и ДСП, которые широко применяют в прокатных станах, шаровых мельницах, гидравлических и других машинах с тяжелым режимом работы. Вкладыши из текстолита и ДСП изготовляют наборными из отдельных элементов, которые устанавливают в металлических кассетах (рис. 7, а). Текстоволокнитовые, а иногда и текстолитовые вкладыши изготовляют цельнопрессованными. Нейлоновые, капроновые и тефлоновые вкладыши выполняют на металлической основе, на которую наносят тонкий слой нейлона, капрона или тефлона. Эти вкладыши (в особенности тефлоновые) в паре со стальной цапфой имеют очень низкий коэффициент трения и могут работать без смазки.

Рис. 7

В некоторых подшипниках применяют вкладыши из дерева (бакаута, самшита и других твердых пород), резины и некоторых других материалов.

Конструкция деревянных вкладышей такая же, как и вкладышей из ДСП, и они имеют те же области применения.

Резиновые вкладыши применяют главным образом в подшипниках, работающих в воде, например в подшипниках роторов гидротурбин. Достоинства резиновых вкладышей — высокая податливость, компенсирующая неточность изготовления; пониженная чувствительность к попаданию на рабочую поверхность вкладыша твердых частиц; возможность смазки водой. В резиновых вкладышах слой резины помещают внутри стальной втулки (рис. 6, б) и снабжают продольными канавками для усиления охлаждения подшипника и удаления из него абразивных частиц.

Для некоторых простейших подшипников скольжения корпуса, втулки и вкладыши нормализованы ГОСТ 11521—82, 11525—82 и 11607—82...11610—82. Ненормализованные подшипники скольжения изготовляют по ведомственным нормалям.

В подшипниках скольжения может быть полусухое, полужидкост­ное и жидкостное трение, переходящее последовательно одно в другое по мере возрастания угловой скорости вала от нуля до определенной величины. Вращающийся вал увлекает смазку в клиновой зазор между цапфой и вкладышем и создает гидродинамическую подъемную силу, вследствие которой цапфа всплывает по мере увеличения скорости (рис. 12.4). В период пуска, когда скорость скольжения мала, большая часть поверхности трения не разделена смазкой и трение будет полу­сухое.

При увеличении скорости цапфа всплывает и толщина смазывающего слоя увеличивается, но отдельные выступы трущихся поверхностей остаются не разделенными смазкой. Трение в этом случае будет по­лужидкостное.

При дальнейшем возрастании угловой скорости и соблюдении опре­деленных условий (см. ниже,) появляется сплошной устойчивый слой смазки, полностью разделяющий шероховатости поверхностей трения. Возникает жидкостное трение, при котором износ и заедание отсутствуют.

При жидкостном трении рабочие поверхности вала и вкладыша разделены слоем масла, толщина h которого больше суммы высот R_z шероховатостей поверхностей (на рис. 12.2 разделяющий слой масла изображен толстой линией):

h > R_z1 + R_z2. (12.1)

При этом условии масло воспринимает внешнюю нагрузку, пре­дотвращая непосредственное соприкасание рабочих поверхностей,  т.е. их износ. Сопротивление дви­жению в этом случае определяется только внутренним трением в сма­зочной жидкости. Значение коэф­фициента жидкостного трения на­ходится в пределах 0,001. ..0,005 (что может быть меньше коэффи­циента трения качения).

Рис. 12.2

При полужидкостном трении условие (12.1) не соблюдается, в подшипнике будет смешанное трение — одновременно жидкостное и граничное. Граничным называют трение, при котором трущиеся поверхности покрыты тончайшей пленкой смазки, образовавшейся в результате действия молекулярных сил и химических реакций активных молекул смазки и материала вкладыша. Способность смазки к образованию граничных пленок (адсорбции) называют маслянис­тостью (липкостью, смачиваемостью). Граничные пленки устойчивы и выдерживают большие давления. Однако в местах сосредоточенного давления они разрушаются, происходит соприкасание чистых поверх­ностей металлов, их схватывание и отрыв частиц материала при от­носительном движении. Полужидкостнов трение сопровождается из­носом трущихся поверхностей даже без попадания внешних абразив­ных частиц. Значение коэффициента полужидкостного трения зависит не только от качества масла, но также и от материала трущихся по­верхностей. Для распространенных антифрикционных материалов коэффициент полужидкостного трения равен 0,01...0,1.

 Для работы подшипника самым благоприятным режимом является режим жидкостного трения. Образование режима жидкостного тре­ния является основным критерием расчета большинства подшипников

скольжения. При этом одновременно обеспечивается работоспособ­ность по критериям износа и заедания.

Рис. 12.3. Образование жидкостного трения.

Исследование режима жидкостного трения в подшипниках основано на гидродинамической теории смазки. Эта теория базируется на решениях дифференциальных уравнений гидродинамики вязкой жид­кости, которые связывают давление, скорость и сопротивление вяз­кому сдвигу. Теоретические решения довольно сложны и излагаются в специальной литературе. В данном пособии даны принципиальные понятия о режиме жидкостного трения и методика практического расчета подшипников без вывода основных расчетных зависимостей.

На рис. 12.3 показаны две пластины А и Б, залитые маслом и нагруженные силой F. Пластина А движется относительно пластины Б со скоростью v. Если скорость v мала (рис. 12.2, а), то пластина А выжимает смазку с пластины Б. Поверхности пластин непосредст­венно соприкасаются. При этом образуется полужидкостное трение.

При достаточно большой скорости v(рис. 12.3, б) пластина А поднимается в масляном слое и принимает наклонное положение, подобно тому, как поднимается глиссер или водные лыжи, скользя­щие по воде.

Между пластинами образуется сужающийся зазор. Вязкое и липкое масло непрерывно нагнетается в этот зазор. Протекание масла через сужающийся зазор сопровождается образованием давления р (рис. 12.3, б), которое урав­новешивает внешнюю нагруз­ку. В этом случае движение продолжается в условиях жидкостного трения. Переход к режиму жидкостного тре­ния происходит при некото­рой скорости, называемой критической v_кр.

 Гидродинамическая теория смазки доказывает, что гид­родинамическое давление мо­жет развиваться только в сужающемся зазоре, - который принято называть клиновым. В нашем примере начальный клиновый зазор образуется с помощью скошенной кромки пластины А. Если конструкция подшипника не имеет клинового зазора, то в подшипнике не может образоваться жидкостное трение. Например, простой плос­кий подпятник (см. рис. 12.1, б) не имеет клинового зазора и не может работать при жидкостном трении. Для образования клинового зазора, а следовательно, и условий жидкостного трения опорной поверхности подпятника придают специальную форму (см. рис. 12.20).

В радиальных подшипниках клиновая форма зазора свойственна самой конструкции подшипника. Она образуется за счет смещения центров цапфы вала и вкладыша (рис. 12.4,а).

Рисунок 12.4. Положение вала в радиальном подшипнике

При угловой скорости ω > ω_кр цапфа всплывает в масле и несколько смещается в сторону вращения по траектории, указанной на рис. 12.4, б. На рис. 12.4, а, б:

1 — клиновой зазор; 2 — путь центра цапфы при увеличении скорости вращения; 3 — эпюра давления в масленом слое; 4 — линия центров. С увеличением угловой скорости увеличивается толщина разделяющего масляного слоя h_min, а центр цапфы сближается с центром вкладыша. При ω   расстояние между центрами

 . Полного совпадения центров быть не может, так как при этом наруша­ется клиновая форма зазора, как одно из условий режима жидкостного трения.

Исследования показывают, что для подшипников с определенными геометрическими параметрами толщина масляного слоя является не­которой функцией характеристики рабочего режима подшипника

 , (12.2)

где   — характеристика рабочего режима подшипника;   —дина­мическая вязкость масла (характеризует сопротивление относительно­му сдвигу слоев масла);   — угловая скорость цапфы; p=F_r/(ld) — условное давление в подшипнике.

Характер функциональной зависимости (12.2) рассмотрен ниже. Здесь отметим только, что толщина масляного слоя возрастает с уве­личением вязкости масла и угловой скорости цапфы. С увеличением нагрузки толщина масляного слоя уменьшается.

Таким образом, для образования режима жидкостного трения необ­ходимо соблюдать следующие основные условия: 1) между скользящими поверхностями должен быть зазор клиновой формы; 2) масло соответст­вующей вязкости должно непрерывно заполнять зазор; 3) скорость от­носительного движения поверхностей должна быть достаточной для того, чтобы в масляном слое создалось давление, способное уравнове­сить внешнюю нагрузку.

Известно, что все жидкости и газы обладают вязкостью. Это зна­чит, что при определенных условиях в качестве смазывающей жидкости можно применять воду и даже воздух, что и используют на практике.

Режим жидкостного трения нарушается, если значения   и р выходят за допускаемые пределы (например, в периоды пусков и оста­новов). При переменных режимах нагрузки меняется   , а следова­тельно, и положение оси вала. Это может служить причиной вибраций. Достоинства подшипников скольжения по сравнению с подшипниками качения снижаются при переменных режимах нагрузки, частых пус­ках и остановах.

19. Подшипники качения. Общие сведения. Классификация. Условия работы, виды разрушения. Основные критерии работоспособности. Подбор подшипников по статической грузоподъёмности.