1. Абразивный износ является результатом работы подшипников скольжения в условиях граничного (полупускового) трения, а также следствием попадания со смазкой абразивных частиц.

2. Задир или заедание возникают при перегреве из-за понижения вязкости масла: масляная пленка местами разрывается, образуется металлический контакт с температурными пиками. Причиной заедания могут служить перекосы валов, а также перегрузки, которые тоже приводят к выдавливанию смазки.

3. Усталостное выкрашивание поверхности происходит довольно редко и в основном характерно при действии нагрузок по отнулевому (пульсирующему) циклу.

4. Коррозия рабочих поверхностей.

Критериями работоспособности подшипников в условиях несовершенной смазки (граничная и полужидкостная) является износостойкость и сопротивление заеданию.

Для жидкостного трения таким критерием является сохранение минимальной толщины масляного слоя при заданных режимах работы (угловая скорость, удельное давление, температура и вязкость масла).

74. Трение и смазка подшипников скольжения;

Режимы трения и критерии расчета. Выше отмечено, что работа трения является основным показателем работоспособности под­шипника. Трение определяет износ и нагрев подшипника, а также его КПД. Для уменьшения трения подшипники скольжения смазы­вают. В зависимости от режима работы подшипника в нем может быть полужидкостное или жидкостное трение. Схематизированное представление об этих режимах дает рис. 16.3.

При жидкостном трении рабочие поверхности вала и вкладыша разделены слоем масла, толщина Hкоторого больше суммы высот Rz шерховатостей поверхностей (на рис. 16.3 разделяющий слой масла изображен толстой линией):

H>Rzl+Ra. (16.1)

При этом условии масло воспринимает внешнюю нагрузку, предотвращая непосредственное соприкасание рабочих поверхно­стей, т. е. их износ. Сопротивление движению в этом случае опреде­ляется только внутренним трением в слое масла. Коэффициент жидкостного трения находится в пределах 0,001...0,005 (что может быть меньше коэффициента трения качения).

При полужидкостном трении условие (16.1) не соблюдается, В подшипнике будет смешанное трение — одновременно жидкост­ное и граничное. Граничным называют трение, при котором трущи­еся поверхности покрыты тончайшей пленкой масла, образовавшей­ся в результате действия молекулярных сил и химических реакций активных молекул масла и материала вкладыша. Способность мас­ла к образованию граничных пленок (адсорбции) называют мас­ лянистостью (липкостью, смачивае­мостью). Граничные пленки устой­чивы и выдерживают большие дав­ления. Однако в местах сосредото­ченного давления они разрушаются, происходит соприкасание чистыхМасло Вкладыш поверхностей металлов, их схваты­

Вание и отрыв частиц материала при относительном движении. Полужид - Рис. 1б. з костное трение сопровождается из­

Носом трущихся поверхностей даже без попадания внешних абразивных частиц. Коэффициент полужид­костного трения зависит не только от качества масла, но также и от материала трущихся поверхностей. Для распространенных анти­фрикционных материалов коэффициент полужидкостного трения равен 0,008...0,1.

Для работы подшипника самым благоприятным режимом явля­ется режим жидкостного трения. Образование режима жидкостного трения является основным критерием расчета большинства под­шипников скольжения. При этом одновременно обеспечивается ра­ботоспособность по критериям износа и заедания.

Основы теории жидкостного трения. Исследование режима жид­костного трения в подшипниках основано на гидродинамической теории смазки*. Эта теория базируется на решениях дифференци­альных уравнений гидродинамики вязкой жидкости, которые связы­вают давление, скорость и сопротивление взякому сдвигу.

75. Практический расчет подшипников скольжения;

К таким подшипникам относятся подшипники грубых тихоходных механизмов, машин с частыми пусками и остановками, неустанови­вшимся режимом нагрузки, плохими условиями подвода масла и т. п. Эти подшипники рассчитывают:

(16.10)

А) по условному давлению — подшипники тихоходные, работа­ющие кратковременно с перерывами:

(16.9)

Б) по произведению давления на скорость — подшипники средней быстроходности:

PV^[PV],

Где Fr — радиальная нагрузка на подшипник; D — диаметр цапфы (вала); / — длина подшипника; V — окружная скорость цапфы.

Расчет по [Pv] в приближенной форме предупреждает интенсив­ный износ, перегрев и заедание. Допускаемые величины [р] и [Pv], Определенные из опыта эксплуатации подобных конструкций, при­ведены в табл. 16.1.

Расчет радиальных подшипников жидкостного трения*. Решение уравнений гидродинамики в приложении к радиальным подшип­никам усложняется наличием течения масла через зазоры по краям подшипника. Приходится решать трехмерную, а не двухмерную задачу. Учитывая, что физика образования режима жидкостного трения нами уже выяснена, в дальнейшем используем готовые решения (см., например, [39]).

Для нагрузки подшипника имеем зависимость

Fr=Qia>/xl/2)ldCF,

"Расчет подпятников жидкостного трения см. [39].

Где со — угловая скорость цапфы; IL/=S/d—относительный зазор в подшипнике (см. рис. 16.5); CF — безразмерный коэффицинт на- груженности подшипника. Из формулы (16.11) имеем

CF=F^2/(jicold) = рф2/(цсо).

76. Конструкции и материалы подшипников скольжения;

Конструкция подшипников скольжения

Развитие техники привело к созданию разных видов подшипников:

• гидродинамические подшипники скольжения (между трущимися телами находится смазка),

• подшипники, производящие работу в условиях сухого трения (отсутствие смазки между телами),

• пористые подшипники скольжения (пропитанные смазкой).

В гидродинамических подшипниках материалом для поверхности трения служил баббит (сплав свинца с оловом). Впоследствии, баббитовую поверхность заменили сменными деталями – «вкладышами», являющимися стальной изогнутой лентой с использованием антифрикционного слоя (бронзы, олова, алюминия или сплава свинца с оловом). Такой масляный клин, разделяющий трущиеся поверхности, уменьшил износ деталей и силу трения.

Также используют подшипники (втулки), использующиеся в узлах с малой нагрузкой. Эти подшипники разделяются на две группы, исходя из условий работы: работающие в условиях сухого трения и пористые. Развитие технологии полимеров обусловило улучшение антифрикционных свойств подшипников этой группы. Первыми появились металлополимерные, и уже затем полимерные втулки.

Материалы

Сегодня признаны самими перспективными втулки, состоящие из волокон угле-пластика в связке с фторопластом или полиамидом. Роль каркаса выполняет угле-пластик, а функцию сухой смазки – фторопласт.

Также не сдает свои позиции металлокерамика. В этой технологии используют бронзографит, пористый железо-графит, пористое железо, металлополиоксиметилен, металлополитетрафторэтилен. Одним из главных преимуществ втулок и вкладышей из металлокерамики является пористость, что позволяет накапливаться смазке. Стоит отметить, что металлополитетрафторэтилен способен обеспечить работу и без использования смазки.

77. Подшипники качения, общие сведения и классификация;

Подшипники качения – это опоры вращающихся или качающихся деталей, использующие элементы качения (шарики или ролики) и работающие на основе трения качения.

Основные детали подшипников качения.

Подшипники качения состоят из следующих деталей:

1 – наружного кольца с диаметром D;

2 – внутреннего кольца с диаметром отверстия d и шириной B;

3 – тел качения c диаметром D_w (шариков или роликов), которые катятся по дорожкам качения колец;

4 – сепаратора, отделяющего и удерживающего тела качения в собранном состоянии.

78. Критерии работоспособности подшипников качения;

Характер и причины отказов подшипников качения:

1. Усталостное выкрашивание рабочих поверхностей колец и тел качения в виде раковин или отслаивания под действием переменных контактных напряжений. Его обычно наблюдают после длительной работы. Сопровождается повышенным шумом и вибрациями.

2. Смятие рабочих поверхностей дорожек и тел качения (образование лунок и вмятин) вследствие местных пластических деформаций под действием ударных или значительных статических нагрузок.

3. Абразивное изнашивание вследствие плохой защиты подшипника от попадания абразивных частиц.

4. Разрушение сепараторов от действия центробежных сил и воздействия на сепаратор разноразмерных тел качения.

5. Разрушение колец и тел качения из-за перекосов колец или действия больших динамических нагрузок.

Основными критериями работоспособности являются:

• долговечность по динамической грузоподъемности (рассчитывают подшипники с частотой вращения кольца n ≥ 1 об/мин);

• статическая грузоподъемность (рассчитывают невращающиеся и медленно вращающиеся подшипники с частотой вращения кольца n ≤ 1 об/мин)

79. Практический расчет (подбор) подшипников качения;

Основные критерии работоспособности и расчета. Можно отме­тить следующие основные причины потери работоспособности под­шипников качения.

Усталостное выкрашивание наблюдается у подшипников после длительного времени их работы в нормальных условиях.

Износ наблюдается при недостаточной защите от абразивных частиц (пыли и грязи). Износ является основным видом разрушения подшипников автомобильных, тракторных, горных, строительных и многих подобных машин.

Разрушение сепараторов дает значительный процент выхода из строя подшипников качения, особенно быстроходных.

Раскалывание колец и тел качения связано с ударными и виб­рационными перегрузками, неправильным монтажом, вызыва­ющим перекосы колец, заклинивание и т. п. При нормальной эксп­луатации этот вид разрушения не наблюдается.

Остаточные деформации на беговых дорожках в виде лунок и вмятин наблюдаются у тяжелонагруженных тихоходных подшип­ников.

Современный расчет подшипников качения базируют только на двух критериях:

1) Расчет на статическую грузоподъемность по остаточным деформациям;