Расчет гидродинамического радиального подшипника скольжения

 

 

 

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ

Учреждение образования

«Гродненский государственный университет имени Янки Купалы»

Факультет инновационных технологий машиностроения

Кафедра машиноведения и технической эксплуатации автомобилей

Специальность «Техническая эксплуатация автомобилей»

 

 

 

 

Курсовой проект

по дисциплине «Триботехника в автотранспортном комплексе»

Тема: «Расчет гидродинамического радиального подшипника скольжения»

 

 

 

Выполнил:	Солтан Алексей Николаевич Номер зачетной  книжки: 2010-3593 Курс 5 группа 102 Форма обучения ДНЕВНАЯ Адрес: Славинского 3 - 33 Тел. 8-029-2683711
Проверила:	преподаватель Горячёва Е.Т.

 

 

 

 

 

г. Гродно 2014 

СОДЕРЖАНИЕ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ВВЕДЕНИЕ

  В ходе выполнения курсового проекта был выполнен расчёт и проектирование конструкции гидродинамического радиального подшипника скольжения, а так же его элементов.

Подшипники скольжения – это опоры вращающихся деталей, работающие в условиях скольжения поверхности цапфы по поверхности вкладыша подшипника. Радиальный подшипник скольжения представляет собой корпус, имеющий цилиндрическое отверстие, в которое вставляется рабочий элемент — вкладыш, или втулка из антифрикционного материала и смазывающее устройство.

По направлению воспринимаемой нагрузки подшипники различаются на:

Радиальные - воспринимают нагрузку, направленную перпендикулярно оси вала;

Упорные - воспринимают нагрузку, направленную вдоль оси вала;

Совмещенные - воспринимают нагрузку, как осевую, так и радиальную.  

В зависимости от конструкции, окружной скорости цапфы, условий эксплуатации, трение скольжения бывает сухим, граничным, жидкостным и газодинамическим. Однако даже подшипники с жидкостным трением при пуске проходят этап с граничным трением.

Смазка является одним из основных условий надёжной работы подшипника и обеспечивает низкое трение, разделение подвижных частей, теплоотвод, защиту от вредного воздействия окружающей среды.

Смазка может быть:

• жидкой (минеральные и синтетические масла, вода для неметаллических подшипников),
• пластичной (на основе литиевого мыла и кальция сульфоната и др.),
• твёрдой (графит, дисульфид молибдена и др.) и
• газообразной (различные инертные газы, азот и др.).

1. ОПРЕДЕЛЕНИЕ РЕАКЦИЙ В ОПОРАХ

 

Исходя из схемы нагружения (рисунок 1.1) составим систему уравнений с двумя неизвестными:

 

Рисунок 1.1 Схема нагружения вала

 

                                                                                         (1.1)

Подставив исходные данные: F = 8755Н, L = 400 мм находим, что

 Н

 

Так как реакции в опорах одинаковы, то в дальнейшем расчет будем производить для одной опоры.

 

 

 

 

 

 

 

2. ОПРЕДЕЛЕНИЕ РАЗМЕРОВ ПОДШИПНИКА

 

Минимальный диаметр вала , мм исходя из условия прочности вычисляется по формуле

(2.1)

где - реакция в опоре вала, Н; - допустимое удельное давление для материала вкладыша.

Для данного случая выберем материал БК со следующими допустимыми значениями [p], Н/мм2; V, м/с и pV, Н/мм2*м/с:

[p] = 11,76 Н/мм2;

V = 6 м/с;

pV = 49 Н/мм2*м/с.

 

Подставив принятые значения, рассчитаем минимальный диаметр вала:

 

 

В соответствии с таблицей нормальных диаметров общего назначения по ГОСТ 6636-69 выбираем окончательное значение диаметра вала dв:

Ширина вкладыша , мм вычисляется по формуле

(2.2)

Где - относительная длина подшипника.

По условию 0,5. Подставив в (2.2) получим:

 

Расчетное удельное давление , в подшипнике определяется по формуле

	(2.3)

Расчетная скорость , м/с в подшипнике определяется по формуле

	((2.4)

 

Поскольку выполняются условия: , и , то можно сделать вывод, что выбор материала вкладыша и диаметра вала был сделан правильно.

 

 

 

3. ВЫБОР ПОСАДКИ ПОДШИПНИКА

 

Посадку Н7/f7 применяют в подшипниках скольжения при умеренных и постоянных скоростях и нагрузках, в том числе в коробках скоростей, центробежных насосах; для вращающихся свободно на валах зубчатых колес, а также колес, включаемых муфтами; для направления толкателей в двигателях внутреннего сгорания. Более точную посадку этого типа - H6/f6 используют для точных подшипников, золотниковых пар гидравлических передач легковых автомобилей.

Согласно выбранной посадки становятся известными предельные отклонения для вала (ei, es) и отверстия (EI, ES). При расчете зазоров диаметр отверстия равен диаметру вала .

EI = 0; ES = 0,021 мм; ei = -0,041 мм; es = -0,02 мм.

Минимальный диаметр отверстия , мм определяется по формуле

(3.1)

Максимальный диаметр отверстия , мм определяется по формуле

(3.2)

Минимальный диаметр вала , мм определяется по формуле

(3.3)

Максимальный диаметр вала , мм определяется по формуле

(3.4)

Соответственно получим:

Относительный зазор , мм в подшипнике вычисляется по формуле

(3.5)

Где ;

 

.

 

 

Изменение относительного зазора в результате теплового воздействия в подшипнике составит:

(3.5)

Где - коэффициент линейного теплового расширения материала вкладыша подшипника, К-1;

- коэффициент линейного  теплового расширения материала  вала, К-1;

- эффективная (рабочая) температура подшипника

Коэффициент линейного теплового расширения для баббита ,

для стали  .

(3.6)

Эффективный относительный зазор , мм в подшипнике вычисляется по формуле

Эффективная динамическая вязкость , Па*с жидкого смазочного материала вычисляется по формуле

(3.7)

- плотность жидкого смазочного  материала при рабочей температуре, кг/м3;

- показатель степени  зависящий от сорта жидкого  смазочного материала.

Средние значения показателя степени в зависимости от кинематической вязкости , сСт масла представлены в таблице 1.

Таблица 1 средние значения показателя степени

, сСт	20	30	40	50	70	90	120 и более
	1,9	2,5	2,6	2,7	2,8	2,9	3,0

 

Плотность масла зависит от температуры

(3.8)

Где - температурная поправка, определяемая по таблице.

- плотность масла при 200С, кг/м3

 

 

Таблица 2. Значения температурной поправки.

Плотность масла кг/м3	Температурная поправка на 1°		Плотность масла кг/м3	Температурная поправка на 1°
800-810	0,000765		880-890	0,000660
810-820	0,000752		890-900	0,000647
820-830	0,000738		900-910	0,000633
830-840	0,000725		910-920	0.000620
840-850	0,000712		920-930	0,000607
850-860	0,000699		930-940	0,000594
860-870	0,000686		940-950	0,000581
870-880	0,000673		950-960	0,000567

 

Подставим значения в формулы (3.7) и (3.8):       

       

 

Параметром, характеризующим несущую способность подшипника, является критерий нагруженности подшипника (число Зоммерфельда) , которое вычисляется по формуле

(3.9)

 

         

 

Относительный эксцентриситет определяется по графикам в зависимости от значений критерия нагруженности , относительная длина подшипника , и дуги охвата шипа вкладышем, т. е.

Минимальная толщина смазочного слоя вычисляется по формуле

(3.10)

Условие отсутствия контакта поверхностей по вершинам шероховатостей

Где                                               (3.11)

- параметр шероховатости  вала, мкм;

- параметр шероховатости  вкладыша, мкм;

- прогиб вала на длине  подшипника, мкм;

- максимальный прогиб  вала, мкм.

Максимальный прогиб вала рассчитывается согласно схеме нагружения вала.                                                                    (3.12)

Где - геометрический момент инерции сечения вала, мм4;

- расстояние между опорами, мм.

Подставим значения в формулы (3.11) и (3.12):

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4. ТРЕНИЕ В ПОДШИПНИКЕ

 

Смазочный слой оказывает сопротивление вращению шипа, зависящее от вязкости жидкости и градиента скорости . Трение в гидродинамическом подшипнике скольжения учитывают коэффициентом трения и производными безразмерными характеристиками потери мощности на трение и удельным коэффициентом трения в нагруженной и ненагруженной зонах подшипника.

Для простоты расчетов, величину можно определить из графиков, приведенных в приложении, как зависимость .

Коэффициент трения в нагруженной и ненагруженной зонах подшипника можно вычислить по формуле

(4.1)

При условии заполнения смазочным материалом всего зазора, т.е. нагруженной и ненагруженной зон, с подачей смазочного материала через смазочные отверстия и продольные (осевые) канавки (без смазочных карманов и круговых канавок) силу трения в смазочном слое , Н определяют по формуле