Расчет и выбор посадок с гарантированным зазором

Наиболее распространенным типом ответственных подвижных соединений являются подшипники скольжения, работающие со смазочным материалом. Для обеспечения наибольшей долговечности необходимо, чтобы при работе в установившемся режиме износ подшипников был минимальным. Это достигается при жидкостной смазке, когда поверхности цапфы и вкладыша подшипника полностью разделены слоем смазочного материала. Наибольшее распространение имеют гидродинамические подшипники, в которых

Рис. 3. Возможные расположения полей допусков валов в системе отверстия: а – посадки с гарантированным зазором;

б – переходные посадки; в – посадки с гарантированным натягом

смазочный материал увлекается вращающейся цапфой в постепенно сужающийся (клиновый) зазор между цапфой и вкладышем подшипника, в результате чего возникает гидродинамическое давление, превышающее нагрузку на опору и стремящееся расклинить поверхности цапфы и вкладыша. При этом вал отделяется от поверхности вкладыша и смещается по направлению вращения. При определенной частоте вращения вала (остальные факторы постоянны) создастся равновесие гидродинамического давления и сил, действующих на опору. Положение вала в состоянии равновесия определяется абсолютным е и относительным Х =2 e / S эксцентриситетами. Поверхности цапфы и вкладыша подшипника при этом разделены переменным зазором, равным h _min в месте их наибольшего сближения и h _max= S – h _mln на диаметрально противоположной стороне. Наименьшая толщина масляного слоя h _min связана с относительным эксцентриситетом X зависимостью:

h _min=0,5 S – е =0,5 S (1– S).

Для обеспечения жидкостной смазки необходимо, чтобы микронеровности цапфы и вкладыша подшипника не зацеплялись, т.е. чтобы масляный слой не имел разрывов. Это возможно при толщине масляного слоя в самом узком месте, равном

h _min ≥ h _м.с.≥ Rz ₁+ Rz ₂+Δ_ф.+Δ_р.+Δ _{изг .}+Δ_д ,

где h _м.с. – толщина масляного слоя, при котором_: обесценивается жидкостная смазка (иногда толщину h _м.с. называют критической и обозначают h _кр); Rz ₁, Rz ₂– высота неровностей соответственно вкладыша подшипника и цапфы вала; Δ_ф, Δ_р – поправки, учитывающие влияние погрешностей (формы и расположения цапфы и вкладыша; Δ – поправка, учитывающая влияние изгиба вала и других деформаций деталей подшипникового узла; Δ – добавка, учитывающая отклонения нагрузки, скорости, температуры от расчетных, а также механические включения в масло и другие неучтенные факторы.

Для выбора оптимальных посадок необходимо знать зависимость толщины масляного слоя в месте наибольшего сближения цапфы и вкладыша подшипника от зазора S. Гюмбелем получена соответствующая зависимость h _min= f (S) при постоянных значениях отношения l / d и угла охвата подшипника, показанная на рис. 4.