Расчет подшипников жидкостного трения

Для обеспечения жидкостного трения в цилиндрическом подшипни­ке прежде всего необходимо обеспечить правильный способ и место подвода смазки. Зазор между цапфой и вкладышем по окружности обычно является переменной величиной (фиг. 287, а, б, в, г), завися­щей от окружной скорости. Согласно опытам Нюккера, центр цапфы описывает полукруг, форма которого зависит от скорости, нагрузки и других факторов, если на подшипник действует сила в одном направ­лении. С увеличением скорости и уменьшением нагрузки центр цапфы будет приближаться к центру вкладыша, причем, по мнению Релея, точка наибольшего приближения цапфы к вкладышу не лежит на линии нагрузки, а находится на ее сбегающей стороне (фиг. 287, в и 290, а).

Фиг. 287. Положение цапфы по отношению к вкладышу при различных окружных ско­ростях: а — при = 0; б — при небольшой скоро­сти; в — при большой ско­рости; г — при ∞

Фиг. 288. Распределение давления в масляном слое: а — по развер­нутой окружности под­шипника; б — по дли­не подшипника

Большого внимания заслуживают опыты Брэдфорда и Грюндера по изучению состояния масла в цилиндрическом подшипнике. Результаты опытов Нюккера, полу­ченные для подшипников других размеров и в несколько иных условиях, подтверди­ли точку зрения предыдущих экспериментаторов. На фиг. 288, а дано распределение давления в масляном слое по развернутой окружности подшипника при различных значениях удельного давления. На фиг. 288, б показано распределение давления в масляном слое по длине подшипника при тех же удельных нагрузках. На фиг. 289, а и б приведены кривые прироста температуры в масляном слое по окружности подшипника для различных скоростей и для двух значений относительного зазора = 0,00264 и == 0,00123. Кривые распределения температур по длине подшип­ника для разных скоростей представлены на фиг. 289, в.

Подтверждая данные Брэдфорда и Грюндера, кривые Нюккера ввиду малой на­грузки, жесткости подшипника и правильного расположения цапфы в нем показыва­ют, что давление по длине подшипника распределено в данном случае по точным параболам, температура смазочного слоя очень быстро растет при переходе от на­бегающей стороны к сбегающей, затем, достигнув максимума, плавно падает. С уве­личением относительного зазора температура в подшипнике падает. Распределение температуры по длине подшипника симметрично относительно его середины.

В подшипнике бесконечной длины цапфа, вращающаяся, по часовой стрелке, на которую действует сила постоянного направления Р, смещается на некоторый угол в направлении вращения и на такой же угол относительно направления нагрузки (фиг. 290, а).

Примем следующие обозначения:

— внутренний радиус подшипника;

— внешний радиус цапфы;

—абсолютный радиальный зазор;

— абсолютный диаметральны и зазор;

— относительный зазор;

Фиг. 289. Кривые рас­пределения температур в масляном слое для различных окружных скоростей: а — по ок­ружности подшипника при относительном за­зоре = 0,00264; б — по окружности подшип­ника при относительном зазоре =0,00123; в — по длине подшипника

Фиг. 290. Положение цапфы в подшипнике жидкостного трения при работе: а — положение цапфы при вращении по часовой стрелке; б—схема неровно­стей на трущихся поверхностях (в увеличенном виде)

минимальная толщина слоя смазки;

— смещение центров ОО', называемое абсолютным эксцентриситетом;

— относительный эксцентриситет;

— длина подшипника, мм.

Определяем минимальную толщину смазочного слоя:

(307)

При совмещении центров О и О' е=0 и = 0; при е = ; = 1. Следовательно относительный эксцентриситет меняется от 1 до 0.

Наибольшее давление в масляном слое:

(308)

Для подшипников конечной длины Гюмбель вводит в качестве множителя поправку.

Тогда, введя соответственные размерности для практического пользования при подсчете удельной нагрузки р, общей нагрузки Р и вязкости , имеем:

(309)

(310)

Из уравнения (309) получаем:

(311)

В этих формулах , и в мм, п — число оборотов цапфы в мин., —вязкость масла в кгсек/см , и — наружный и внутренний диаметры пленки, р — удельная нагрузка в кг/см .

Диаметральный зазор можно определить по ОСТ.

Для ходовой посадки:

(312)

Для легкоходовой посадки:

(313)

Для широкоходовой посадки:

(314)

Допускаемая величина в условиях жидкостного трения зависит от спосо­ба обработки трущихся поверхностей, температурного режима подшипника, изгиба цапфы и других факторов. Она должна превышать суммарные неровности на тру­щихся поверхностях: (фиг. 290,б).

Величины неровностей и будут изменяться в зависимости от характера обработки: грубая обточка 0,02 0,04, чистая обточка 0,007 0,02; шлифовка (закален­ные поверхности) 0,003 0,008; тонкая шлифовка, полировка и притирка 0,001 0,003; тщательная притирка на плите для плоских поверхностей 0,0001 0,001.

При шлифованных поверхностях среднее значение = =0,005 мм и следо­вательно = 0,01мм.

Коэффициент трения подшипника, вкладыш которого охватывает не полностью цапфу под нагрузкой, действующей в одном направлении, можно определить по фор­муле:

(315)

Для подшипника, вкладыш которого охватывает полностью цапфу, коэффициент трения можно определить из выражения:

(316)

В последних двух формулах размерность берется та же, что и в предыдущих.