3.13.3 Трение и смазка

В зависимости от режима работы подшипника в нем может быть полужидкостное или жидкостное трение (рисунок 3.52). При жидкостном трении рабочие поверхности вала и вкладыша разделены слоем масла, толщина h которого больше суммы высот R_z неровностей поверхностей.

Подвод смазки осуществляется пресс-масленкой, колпачковой масленкой, фитильными масленками, кольцом, разбрызгиванием.

Наиболее распространенная в современном машиностроение это циркуляционная смазка (рисунок 3.53, а).

Рисунок 3.52

Рисунок 3.53

При этом условии масло предотвращает непосредственное соприкосновение рабочих поверхностей, т.е. их износ и воспринимает внешнюю нагрузку. Сопротивление движению определяется только внутренним трением в смазочной жидкости. Величина коэффициента жидкостного трения заключается в пределах 0,001 - 0,005.

При полужидкостном трении в подшипнике будет смешанное трение - жидкостное и сухое. Для применяемых антифрикционных материалов коэффициент полужидкостного трения колеблется от 0,008 до 0,1. При таком виде трения наблюдается износ трущихся поверхностей (рисунок 3.53, б).

3.13.4 Опоры жидкостного трения

Для того чтобы подшипник мог работать при жидкостном трении, необходимо заставить цапфу «всплыть». При этом гидродинамическое давление смазочного слоя должно преодолеть нагрузку, приходящуюся на опору. Существует два способа создания этого давления: гидростатический (рисунок 3.54, а) и гидродинамический (рисунок 3.54, б).

В гидродинамических подшипниках необходимое давление создается насосом. Они применяются для медленно вращающихся цапф.

Гидродинамические подшипники. Вследствие быстрого вращения цапфы и вязкости жидкости, смазка увлекается в узкую часть зазора, который имеет клиновидную форму. Такая струя смазки производит расклинивающее действие, поддерживая приподнявшуюся цапфу. Толщина масляного слоя h является функцией характеристики рабочего режима подшипника; h = f (/p).

где - динамическая вязкость масла, Пас;

 = n/30 - угловая скорость цапфы;

p = F_r/ld - удельная нагрузка на подшипник.

F_r – радиальная нагрузка на подшипник.

Рисунок 3.54

3.13.5 Критерии работоспособности и расчета подшипников

Основными критериями работоспособности подшипников являются:

а) износостойкость - сопротивление абразивному износу и схватыванию;

б) сопротивление усталости при пульсирующей нагрузке.

Абразивное изнашивание имеет место при недостаточной несущей способности масляного слоя, неизбежности смешанного трения при пуске и остановке, попадании абразивных частиц. Схватывание (заедание) происходит из-за потери защитной способности масляной пленки от (кромочных) давлений и температуры.

Усталостные разрушения фрикционного слоя наблюдаются при значительной пульсации нагрузки (поршневые двигатели).

Основным расчетом подшипников скольжения является расчет на жидкостное трение, составной частью которого является тепловой расчет, т.к. недопустимое повышение температуры может вызвать разложение смазки; выплавление заливки вкладыша; захватывание вала в подшипнике.

Расчет по допускаемым давлениям в подшипнике используется обычно как проверочный

р = F_r/dl  [р] - допускаемая удельная нагрузка, МПа,

где l= (0,5...1,2)d.

Расчет по произведению давления в подшипнике на скорость скольжения в некоторой степени характеризует теплостойкость и износ:

рV  [рV] - удельная работа сил трения.

Допускаемая удельная нагрузка [р], МПа [рV], МПам/с

Сталь по БрО5Ц5С3 при V_ск  10 м/с и Р  15 МПа – 15

Закаленная сталь по баббиту V_ск  12 м/с Р  150 МПа – 10

Сталь по серому чугуну при V_cк  0,5 м/с – 3.