Лекция № 19

5.3. Порядок подбора подшипников качения по долговечности (0,5 ч).

Подбор подшипников качения по динамической грузоподъемности выполняется при частоте вращения n³10 мин^-1. При 1£n£10 в расчет принимают n=10 мин^-1. При частоте вращения вала менее одного оборота в минуту подбор подшипников проводится по статической грузоподъемности.

Данные для расчета:

1. d – диаметр цапфы (цапфа – участок вала, на который насаживается подшипник), мм, берется из расчета валов;

2. радиальные нагрузки, действующие на опоры, H:

F_r1 – радиальная сила, действующая на левый подшипник;

F_r2 – радиальная сила, действующая на правый подшипник;

3. осевая нагрузка, действующая на валу (например, от колец косозубых червячных передач и т. д.)

4. частота вращения вала n, мин^-1;

5. заданная долговечность L_hs, час или вероятность безотказной работы подшипников S%;

6. характер изменения нагрузки (циклограмма).

Подбор подшипников производится в следующей последовательности:

1. Выбирается типоразмер подшипника по рекомендациям, изложенным в разделах 2 и 3.1.

2. Назначается схема осевой фиксации вала (см. раздел 3.1).

3. По таблицам приложения 1 или по каталогам для данного подшипника определяют значения С – динамической и С₀ – статической грузоподъемности (в H).

4. Определяется эквивалентная нагрузка на обеих опорах (P₁, P₂) (см. подробно5.2).

5. Определяется номинальная долговечность подшипника при 90%-ной вероятности безотказной работы L_h90 (см. разд. 5.1, форм. (5.4)).

6. Необходимо соблюдение условия

L_h90³L_hs.

Затем возможны два варианта выполнения расчетов:

а) если задана долговечность подшипника L_hs по табл. 5.1 (что бывает чаще всего), то из формулы (5.5) определяется коэффициент надежности a₁, а по нему находится расчетная степень надежности численное значение которой и является критерием правильности подбора подшипников;

б) если задана степень надежности подшипника S, то по формуле (5.5) определяется расчетная долговечность подшипника, которая должна быть больше некоторой наперед заданной (например, по табл. 5.1) величины.

На основании выполненных расчетов необходимо сделать вывод о работоспособности подшипников, установленных на рассматриваемом валу.

6. ПОДБОР ПОДШИПНИКОВ ПО СТАТИЧЕСКОЙ ГРУЗОПОДЪЕМНОСТИ (0,5 часа).

Как указано ранее, невращающиеся или медленно вращающиеся (n<1об/мин) подшипники качения рассчитывают на статическую грузоподъемность Cо по которой по ГОСТу подбирают соответствующий подшипник. При действии на подшипник радиальной Fr и осевой Fa нагрузок эквивалентную статическую нагрузку Pо для шариковых радиальных, шариковых и роликовых радиально-упорных подшипников принимают по большему значению из двух следующих выражений:

Po=Xo Fr +Yo Fa (6.1)

Po=Fr (6.2),

Где Xo и Yo- коэффициенты радиальной и осевой статических нагрузок, даны в соответствующих таблицах справочников.

Опоры скольжения.

Опоры скольжения работают в условиях скольжения поверхности цапфы относительно поверхности подшипника, разделённых слоем смазки. По направлению действия воспринимаемых нагрузок F подшипники скольжения подразделяются на радиальные и упорные.

Цапфы на конце валов называются шипами; в середине валов - шейками.

Цапфа вала, опирающаяся на упорный подшипник, называется пятой, а сам подшипник подпятником.

Достоинства опор скольжения: 1.Возможность выполнения разъёмной конструкции подшипников. 2.Пониженный шум и вибрации при работе.

3.Возможность работы при значительных ударных нагрузках за счёт демпфирующего действия масляной прослойки.

Экономичность опоры скольжения достигается постановкой между цапфой и подшипником вкладыша.

Он обеспечивает: 1.Минимальные потери на трение, и значительное снижение потребляемой мощности привода, за счёт антифрикционных покрытий. Они наносятся на стальную основу вкладыша заливкой в расплавленном состоянии или гальваническим путём. 2.Минимальные затраты средств на ремонт при износе за счёт замены относительно дешёвого вкладыша.

Поверхность цапфы для уменьшения износа закаливается до твёрдости

H =55 – 60. Наиболее широко применяется металлические антифрикционные материалы, а среди них баббиты и бронзы.

Баббиты – сплавы на основе олова или свинца. Характеризуются: 1.Низкой твёрдостью и, как следствие, хорошей прирабатываемостью. 2.Удержанием на поверхности толстых масляных плёнок. 3.Большой теплопроводностью.

Баббит Б-83 – (83% олово, 11% сурьма, 6% медь), Сурьма (антимоний) – серебристо – белый, блестящий, очень хрупкий металл с плотностью 6,67.

Недостаток баббитов – низкая температура плавления t =110 C. Наносятся заливкой в расплавленном состоянии на стальную основу вкладыша.

Бронзы – сплавы меди со свинцом, оловом, железом, алюминием. Твёрже баббитов, хуже прирабатываются, требуют улучшенной смазки и увеличенной поверхности цапф для уменьшения износа. Зато имеют температуру плавления t =1000 C.

Свинцовистая бронза С-30 – (30% свинец, 70% медь). Хорошо сопротивляется усталостным разрушениям, но требует твёрдых и хорошо обработанных поверхностей цапф. Наносится на вкладыш заливкой в расплавленном состоянии.

В качестве антифрикционных покрытий применяется также металлокерамические и разные неметаллические материалы. Особую группу антифрикционных покрытий составляют самосмазывающиеся композиционные материалы: смесь порошкообразной бронзы со фторопластовыми шариками.

Состав с помощью специальной технологии наносится в спрессованном состоянии на металлическую основу. Надёжно работает без смазки в космосе.

Вопросы для самоподготовки:

1. Какие данные необходимы для подбора подшипников по динамической грузоподъемности?

2. Какова последовательность выполнения подбора подшипников качения?

3. Какие параметры (два варианта) являются критериями правильности выполнения подбора подшипников качения?

4. Какие подшипники качения рассчитывают по статической грузоподъемности?

5. Что такое статическая грузоподъемность?

6. Конструкция подшипников скольжения, терминология.

7. Достоинства и недостатки подшипников скольжения.

8. материалы подшипников скольжения.

9. Посадки подшипников скольжения.

10. Выбор посадок подшипников скольжения.

ЛЕКЦИЯ № 20.

Подшипники скольжения (продолжение) (2 часа).

У подшипников скольжения различают два режима смазки,

соответственно обеспечивающие:

1.Граничное (также называемое полужидкостным) трение.

2. Жидкостное трение – для сохранения работоспособности подшипники скольжения (независимо от режима смазки) должны обладать износостойкостью (абразивный износ), сопротивляться заеданию и усталостным разрушениям. Качественно физическая картина потери работоспособности опорами скольжения аналогична подробно рассмотрена в разделе курса “Виды разрушения зубьев”.

Условные расчёты подшипников скольжения при граничном (полужидкостном) трении.

При граничном трении подвод жидкой смазки к подшипнику осуществляется, либо эпизодически через маслёнку, либо непрерывной подачей смазки в небольших количествах из масляной ванны под подшипником с помощью специальных устройств. Никакого принудительного (маслонасосом) подвода смазки к подшипнику граничного трения не производится.

Ограниченная смазка при смешанном трении приводит к тому, что гребешки неровностей обработки поверхностей цапфы d1 и вкладыша d2 касаются друг друга и изнашиваются при работе. При этом минимальный масляный зазор

hmin <d1 + d2 .Таким образом, между цапфой и вкладышем присутствует сложный процесс одновременно сухого и жидкостного трения, неподдающийся теоретическому описанию. Поэтому из-за отсутствия теории расчёта в практике проектирования подшипников смешенного трения используют условные расчеты, учитывающие в простейшей форме опыт конструирования и эксплуатации.