Расчет смазки для подшипников скольжения (часть 2)   

   Несмотря на то что гидродинамическая теория смазки впервые бы­ла разработана Н. П. Петровым, именно для подшипника скольжения до сих пор нет теоретического расчета гидродинамической грузоподъем­ности подшипника скольжения. Известно, что при гидростатической смазке вязкость масла почти никакого значения не имеет, но гидродина­мический расчет сводится к определению вязкости масла, обеспечиваю­щей требуемую грузоподъемность подшипника, учитывая при этом, что теория гидродинамической смазки основана на условии ламинарного те­чения вязкой жидкости через малый зазор в подшипнике, когда число Рейнольдса равно

   R=vh/µ меньше 2320.

 Проводим расчет гидродинамической грузоподъемности подшипника скольжения, разработанный Кодниром Д. С.

   Обозначения, принятые в расчете:

D,R — соответственно диаметр и радиус вкладыша подшипника, м;
d, r. — соответственно диаметр и радиус вала, м;

Ψ=(D—d)/d — относительный зазор между валом и вкладышем; .

η = e/(R—r) — относительный эксцентриситет между валом и вкладышем;

е — эксцентриситет между положением центров вала и вкла­дыша, м;

Р — максимальная нагрузка на подшипник, н;

L — рабочая длина подшипника, м;

v — окружная, скорость вала, м/сек;

р — удельная нагрузка на подшипник, н/м²;

µ — абсолютная вязкость масла, н × сек/м²;

Q — расход масла через подшипник, м³/сек.

   Класс чистоты обработки вала и вкладыша, т. е. среднее арифмети­ческое высоты неровностей поверхности цапфы h_ц.ср, м и вкладыша h_вюср, м, выбраны по ГОСТ 2789—51:

Е — модуль упругости материала вала;

G, н/м² — модуль сдвига материала вала;

h_крит.min — минимальная толщина масляной пленки, обеспечивающая жидкостное трение, м;

ε — упругий прогиб шейки вала, м.

Зависимости между указанными параметрами следующие:

h_крит.min= h_ц.ср+ h_в.ср+ ε;

   Пользуясь табл. 50 с номограммой, выбирают сорт масла (его вяз­кость) в зависимости от нагрузки и скорости.

   Масло с вязкостью ниже указанной в номограмме применяют при работе в условиях низких температур (10° С) и при циркуляционных си­стемах смазки. В этих случаях вязкость масла должна быть ниже ука­занной в номограмме.

   Масло с повышенной вязкостью нужно в следующих случаях: при ра­боте в условиях повышенных температур (более 60° С), при реверсивном движении, при вращении с переменными скоростями, при наличии толч­ков и ударов, при частых запусках.

   В этих случаях вязкость масла берут на 1—2° ВУ выше номограммой. Режим смазывания подшипников скольжения указан в табл. 51.

   Подшипники, у которых смазка в нагруженную зону подается под давлением и образует в ней масляную подушку, называют гидростатическими. На рис. 94 показана схема гидростатической смазки, позволяю­щей создать смазочный слой толщиной, в несколько десятков раз превышающей толщину слоя смазки у обычных подшипников. Толстая масляная подушка, на которой плавает шип вала, дает возможность снизить требования к точности и чистоте обработки трущихся поверхностей и получить высокие эксплуатационные качества узла трения.

   Для гидростатических подшипников не нужны специальные анти­фрикционные материалы (бабит, бронза), они почти не изнашиваются, так как исключено непосредственное соприкосновение трущихся поверх­ностей (их разделяет толстый слой смазки). Снижение потерь энергии на преодоление трения обусловливает снижение мощности привода на 12—14%. Применение в шаровых мельницах гидростатических подшип­ников диаметром 1350 мм, рассчитанных по рекомендациям сотрудников института «НИИПТмаш» (г. Краматорск), дало возможность на Ново-Краматорском (НКМЗ) заводе получить годовую экономию 230 тыс. руб. и 420 кг баббита на каждой мельнице. Гидростатические подшипники мо­гут быть успешно применены в опорах тяжелых машин (прокатные ста­ны, цементные мельницы и т. д.).

   Из пластмассовых подшипников в машинах прокатного производст­ва наиболее распространены подшипники из текстолита, устанавливае­мые в опорах валков блюмингов, слябингов, рабочих клетях станов для горячей прокатки рельсов, толстого листа и др.

   На рис. 95 показана верхняя подушка рабочей клети автоматстана трубопрокатного агрегата с текстолитовыми вкладышами, состоящими из отдельных сегментов. Сегменты монтируют в бугеле 1 и подушке 2. Со стороны, обращенной к валкам рабочей клети, устанавливают так называемые галтельные сегменты 3, закрепленные в бугеле и подушке специальными упорами 4 и торцовыми выточками в сопрягаемых дета­лях, образующих замковое соединение, фиксирующее сегменты в осевом направлении. С противоположного торца верхней подушки устанавлива­ют крайние сегменты 5, которые отличаются от промежуточных сегмен­тов 6 большим угловым размером. Сегменты 6 устанавливают в бугеле и подушке по 20 шт. впритык один к другому.

   После укладки сегментов 5 и 6 в бугеле и подушке их туго закреп­ляют клиньями 7. При этом допускают установку распорных текстоли­товых вставок. Смазка осуществляется водой, поступающей на шейку вала через центральные каналы в клиньях 7.

   При смазке и охлаждении густой смазкой и водой для безаварийной работы предпочтительней применение не периодической, а непрерывной подачи смазки. При перерывах в подаче коэффициент трения очень быст­ро повышается (до 4-кратного значения), несмотря на наличие на под­шипнике воротников из густой смазки, а после 15 ч работы достигает 12-кратного значения.

   Для повышения продолжительности службы пластмассовых подшип­ников большое значение имеют чистота охлаждающей воды, правильный выбор и подвод воды и густой смазки, защита уплотнениями или кожу­хами против попадания окалины.