Расчеты подшипников скольжения
Основными причинами разрушения подшипников скольжения, как сказано выше, является износ и заедание, поэтому основные расчеты сводятся к устранению этих причин.
Для оценки работоспособности подшипников, работающих при полужидкостном и граничном трении, служат удельное давление на поверхности подшипника и цапфы вала p и удельная работа сил трения pv, где v – окружная скорость поверхности цапфы.
Расчет по удельному давлению гарантирует невыдавливаемость смазки:
где FR – радиальная нагрузка на подшипнике, H; d и l – диаметр и длина подшипника, мм; [ p ] – давление, выше которого не происходит быстрый износ (вплоть до заедания); в зависимости от материала вкладыша и вала [ p ] =(2–10)МПа.
Этот расчет применим в основном для медленно вращающихся валов или периодически вращающихся, например в механизмах с ручным приводом и т. п.
Расчет по отсутствию заедания гарантирует нормальный тепловой режим и отсутствие заедания.
Удельный теплоотвод вычисляют по формуле
где f – коэффициент трения.
Так как f – величина постоянная, pv [ pv ].
Значения [ pv ], так же как и значение [ p ], зависят от материала трущихся поверхностей и выбираются по табл. 14.1. Эти значения получены экспериментально в определенных условиях теплоотвода и при соответствующих температурах подшипника.
Вышеуказанные два способа расчета пригодны только для граничного и полужидкостного трения.
Расчет при полужидкостном трении. К таким подшипникам относятся опоры грубых тихоходных механизмов и машин с частыми пусками и остановками, работающих при неустановившемся режиме нагружения или плохих условиях подвода смазки.
|
|
Тепловой расчет для быстроходных подшипников скольжения имеет решающее значение. Тепловым расчетом окончательно устанавливаются необходимый зазор и давление масла при условии, что температура подшипника не превысит допустимой величины [ t ], ºC. Расчет ведется на основе теплового баланса: тепловыделение равно теплоотдаче.
Характерные дефекты подшипников скольжения и их спектры
● Увеличенный зазор в подшипнике
Рис.1 Спектр вибрации подшипника скольжения с увеличенным зазором
Спектр характеризуется целым набором гармоник на частоте вращения вала и набором субгармоник, кратных со значительно меньшей амплитудой.
● Вибрации масляного клина
Рис.2 Спектр вибрации подшипника скольжения с масляной субгармоникой
Для данного спектра характерно появление хорошо выраженной субгармоники приблизительно на половине оборотной частоты Если амплитуда этой субгармоники превышает 50% от первой оборотной гармоники частоты вращения вала, то это является свидетельством серьезности дефекта.
Автоколебания вала
Рис.3 Спектр огибающей вибрации подшипника с автоколебаниями вала
Субгармоники с частотой ½ или 1/3 частоты вращения вала свидетельствуют об автоколебаниях вала.
● «Сухие» и гидродинамические удары
Рис. 4 Спектр огибающей вибрации подшипника