Расчет подшипников при жидкостном трении.

И спользуется решение задачи течения жидкости между двумя параллельными пластинами.

В основу расчета положено уравнение Рейнольдса для плоского потока жидкости, определяющее давление в нем при бесконечно большой ширине потока в направлении, перпендикулярном к скорости движения пластины:

(2),

где -- вязкость масла; -- скорость; h – зазор в произвольном сечении с координатой x; h_m – зазор в сечении с максимумом давления.

На основании уравнения (1) получается формула грузоподъемности: ,

где -- коэффициент грузоподъемности, являющийся безразмерной функцией положения цапфы в подшипнике и границ зоны несущего масляного слоя, зависящей также от отношения l/d ( =f(l/d)); l – длина цапфы; -- относительный зазор в подшипнике ( ); -- диаметральный зазор; -- радиальный зазор; D,d – наружный и внутренний диаметры подшипника, соответственно.

Давление h_min – минимальная толщина слоя масла. Он является основным параметром подшипника жидкостного трения. .

В расчетах учитывается изменение зазора от температуры как следствие линейного расширения материала.

Порядок расчета:

1. Из графика зависимости коэффициента грузоподъемности от значения ( ) определяем значение .

2. Из допускаемых значений l/d=0.5…1.0 находим значение d.

3. Проверка по допустимому давлению.

4. Уточнение относительного зазора.

5. Выбор сорта масла. Устанавливаем температуру узла 45…75ºС. По графику находим вязкость .

Проверочный расчет выполняют по нагруженности подшипников ; После расчета коэффициента грузоподъемности определяют критическую толщину масляного слоя, при которой нарушается режим жидкого трения , где (1,1…1,2)—запас, учитывающий влияние возможных случайных факторов; (R_Z1+R_Z2)—сумма высот неровностей поверхностей шипа и подшипника; y₀ – учитывает деформацию детали.

Определение коэффициента запаса: .

Определение тепловой нагруженности: .

Если <20 , то охлаждение не требуется.Если 20÷40 , то охлаждение требуется.

Если >40 , то смазка под давлением.Расчет по тепловому балансу.

Для составления теплового баланса подшипника нужно знать расход масла Q через подшипник.

Его можно определить на основании экспериментальных данных из графика зависимости отношения от для различных значений l/d.

Количество теплоты переносимое смазочным материалом, (Вт): ,

где с—удельная теплоемкость смазочного материала, Дж/(м³град); Q – расход смазочного материала, м³/с; t₁,t₂ – температура смачного материала на входе и на выходе из подшипника.

Количество теплоты отводимое корпусом во внешнюю среду, (Вт): ,где k 9…16 Вт/(м²град) – коэффициент теплопередачи; A₁—Поверхность подшипника омываемая воздухом, м²; t_M—средняя температура масла в нагруженной зоне; t_В—температура окружающего воздуха.

Для определения температуры масла следует оценить тепловыделение в подшипнике, для чего нужно знать силу трения.

По формуле Ньютона удельное сопротивление вращению шипа для вязкой несжимаемой жидкости Полная сила на поверхности А подшипника .Сила сопротивления в подшипнике ,где Ф_ТР – характеристика трения, представляющая собой безразмерную функцию положения шипа в подшипнике, границ несущего слоя и отношения l/d.Коэффициент трения в подшипнике .В таблицах приводятся значения в зависимости от и l/d. Тепловыделение в подшипнике: .Уравнение теплового баланса при установившемся режиме работы подшипника: .Отсюда можно найти среднюю температуру масла в нагруженной зоне.

Билет 2

1. Определить понятие деталь

Деталь - это изделие, изготавливаемое из однородного мате­риала без сборочных или монтажных операций. К деталям отно­сятся также'Изделия, изготовленные из однородного материала с применением сварки, пайки, сшивки, склеивания (например, труб­ка, спаянная или сваренная из куска листового материала).

Сборочная единица - изделие, состоящее из нескольких дета­лей, соединенных между собой с помощью сборочных или монтаж­ных операций и имеющих общее функциональное назначение (под­шипник, муфта, редуктор и др.).

В зависимости от назначения и воспринимаемых нагрузок де­тали машин имеют вид стержней, пластин, оболочек или их от­дельных элементов. Стержни, или стержневые элементы, - это детали, поперечные размеры которых меньше продольных. Плас­тины имеют весьма малую толщину по сравнению с размерами в плане. Оболочка - это замкнутый элемент с весьма малой раз-. ностью наружного и внутреннего диаметров по сравнению с други­ми размерами.

По воспринимаемым нагрузкам детали машин, которые по конструктивному исполнению относятся к стержням, подразделяются на детали, нагруженные осевыми силами (ходо­вые винты, анкерные болты), крутящими и изгибающими момента­ми (валы, оси), крутящими моментами (торсионы) и др.

Пластины рассматривают при изучении соединений (сварные, заклепочные, шпоночные, шлицевые), а также при рассмотрении взаимодействия поверхностей, когда кривизна одной из них равна бесконечности (р = »).

Оболочки (сосуды высокого давления, тонкостенные трубчатые элементы конструкций) в курсе деталей машин рассматриваются мало и являются предметом изучения специальных дисциплин.

По назначению детали машин условно могут быть разделены на следующие группы:

• детали соединений и передач (болты, винты, шпонки, шес­терни, звездочки, шкивы, валы, муфты, подшипники и др.);

• детали для установки сборочных единиц (картеры, корпуса, станины и др.);

• детали смазочных, защитных и предохранительных устройств (сальники, защитные шайбы, сапуны и др.). Изучение взаимодействия этих деталей, критериев их работо­способности, выбор материалов и, как результат, правильное по­строение машин и механизмов - основа курса "Детали машин и основы конструирования".

2. Шлицевые соединения . Область применения.

По сравнению со шпоночными шлицевые соединения обладают более высокими нагрузочной способностью, усталостной прочностью валов и точностью центрирования на них деталей. Кроме того, они менее чувствительны к динамическим и переменным нагрузкам.

Наиболее распространены шлицевые соединения с прямобоч-ным и эвольвентным профилем зубьев (или шлицев). Размеры, до­пуски и посадки этих видов соединений стандартизованы. Зубья треугольного профиля применяют в основном для неподвижных соединений, передающих небольшие моменты. Обычно их исполь­зуют, чтобы избежать прессовых посадок, а также при тонкостен­ных втулках.

Боковые стороны зубьев прямобочного профиля (рис. 7.7) па­раллельны между собой, а средняя линия между боковыми сторо­нами проходит через центр сечения. Стандартом предусмотрены три серии соединений: легкая, средняя и тяжелая, отличающиеся высотой и количеством зубьев. Число зубьев - в пределах 6...20. Форма впадины между зубьями зависит от способа центрирования и метода изготовления: исполнения А, В и С (рис. 7.7, б).

Различают способы центрирования: по боковым граням Ь; по наружному диаметру D; по внутреннему диаметру d. Центрирова­ние по b не обеспечивает точной соосности ступицы и вала, одна­ко дает наиболее равномерное распределение нагрузки между зубь­ями. Его применяют в тяжелонагруженных валах, где не требуется высокая точность вращения (например, карданные валы автомоби лей). Центрирование по D (исполнение В) применяют при невысо­кой твердости ступицы, допускающей ее обработку протягивани­ем. В этом случае вал обрабатывают круглым шлифованием. Этот способ применяют также и при высокой твердости ступицы, при этом отверстие обрабатывают дорном, твердосплавной протяжкой и т. д. (оставляя припуск на такую обработку до термообработки ступицы). Около 80% шлицевых соединений центрируются по D. Если ступица твердая, то применяют центрирование по d, при этом ее отверстие шлифуется, а паз вала по диаметру обрабатывает­ся плоским шлифованием (форма впадины вала по исполнениям А и С). Этот способ используется также при длинных валах, когда есть опасность их искривления после термообработки.