шипников); [pv] - 1,4--2,2 кгсм/(см2-с) (меньшие значения для тяжело нагруженных подшипников); в условиях вращательного движения

Г = 250/(ри), (50)

где pv 2,86 кгс-м/(см2.с) для давлений р = 0,84 -4- 22,4 кгс/см и скоростей скольжения 0,2-2,5 м/с; на более легких режимах при pv 2,07 кгсм/(см2.с)

в условиях вращающейся относительно подшипника нагрузки при > 3,2 кгс-м/(см2-с)

r = 535/(pD); (52)

при ру < 3,2 кгс-м/(см2-с)

(53)

А. Д. Мошковым выведены эмпирические формулы для расчета пористых подшипников из материала на основе железа при их работе без подвода смазывающего вещества извне, но с пропиткой маслом индустриальное 20 в диапазоне скоростей скольжения 0,5-3,0 м/с [53]. Расчет произведен исходя из установившегося режима работы (теплового баланса) с учетом температуры подшипника, не превышающей 60-70 °С, и допустимого коэффициента [pv], равного 7,0 кгс«м/(см2-с). Для отношения l/d = 1 (диаметр подшипников составлял 25-50 мм) допустимое давление на вкладыш вычисляется по формуле

(54)

где d - внутренний диаметр вкладыша, мм; v - скорость скольжения, м/с.

Внутренний диаметр вкладыша

[p] = 3.07/•%-°•

(55).

(56)

rf = 0.38.10-VV•

где р - давление на вкладыш, кгс/см.

Коэффициент трения определяется из формулы

f = Q-d-v.

В большинстве случаев условия отвода тепла для проектируемого подшипника отличаются от условий, имевшихся при проведении эксперимента. Кроме того, может быть неизвестно, при какой температуре подшипника величина [pv] была получена. Поэтому необходимо произвести дополнительный тепловой расчет проектируемого подшипника, поскольку температура его трущейся поверхности определяется соотношением выделенного и отведенного тепла.

Расчет теплового баланса подшипника. Тепло, выделившееся в подшипнике без смазки, может быть отведено во внешнюю среду через корпус подшипника и вал в случае, если материалы вала и подшипника обладают высокой теплопроводностью. Поскольку теплоотвод через корпус подшипника значительно выше, чем через вал, то в расчете ограничиваются вычислением теплоотвода через корпус. Такой же расчет производят, когда шейка вала выполнена из материала с низкой теплопроводностью. Если же вкладыш подшипника толстостенный и выполнен нз материала, плохо проводящего тепло, то отводимое тепло рассчитывают через вал.

Количество тепла, отводимое через корпус подшипника, в общем виде находят по формуле

Q, = k{t,~QF\ (57)

где k - коэффициент теплопередачи, ккaл/(м•ч-"С); /п - температура рабочей зоны подшипника, °С, /в - температура окружающей среды, °С; F - наружная теплоотдающая поверхность корпуса подшипника, м.

Коэффициент теплопередачи может быть определен так:

(58)

где б,- - толщина слоя материала подшипника, м; X/ - коэффициент теплоотдачи от наружной поверхности подшипника в окружающую среду, ккал/(м2-ч-С).

Для подшипников с металлическими вкладышами величина

пренебрежимо мала по сравнениюс 1/ав, поэтому можно

принимать к = ав. При охлаждении корпуса подшипника воздухом для необдуваемых подшипников, /г = 8-14 ккал/(м2-ч-°С), меньшие значения относятся к подшипникам с затрудненным

теплоотводом, а для обдуваемых - k = 14 Vb . где - скорость воздуха, м/с.

При установившемся режиме Q\ = Q2 и из формул (45) и (57) температура в рабочей зоне подшипника будет

pv + t, (59)

При отводе тепла из рабочей зоны подшипника через вал температура в рабочей зоне подшипника будет

8,43/J/r

(60)

где G и F-масса (кг) и площадь поверхности (м) той части длины вала, которая расположена по обе стороны от подшип-

Таблица 5. Допускаемый режим работы и области применения подшипниковых материалов при сухом трении

Продолжение табл. 5

Продо чжение табл. 5

Таблица 6. Значение fff] и для пластмасс

ника и равна (3-f-4) d\ с - теплоемкость материала вала [для стали принимают 0,12 ккал/(кг-°С)]; k - коэффициент теплопередачи к воздуху [принимают в пределах 8-12 ккал/(м-ч-°С) в зависимости от подвижности воздуха]; Т\ - общее время работы подшипника в течение смены (с перерывами), ч; Г- время работы подшипника, ч.

Температуру tn (°С) сравнивают с предельно допустимой температурой [/] для выбранного материала так, чтобы выдерживалось соотношение

(61)

Если условие (61) не соблюдается, то необходимо усилить теплоотвод от нодшипннкового узла путем увеличения теплоот-дающей поверхности или применения искусственного охлаждения, например водой.

Значения допускаемых величин [р], [и], [pv] и [/] для различных подшипниковых материалов при сухом трении приведены в табл. 5.

Расчет оптимальных зазоров. Важным условием нормальной работы подшипника без смазки является выбор оптимального зазора между сопрягаемыми поверхностями подшипника и вала. От правильно выбранного зазора во многом зависит его работоспособность.

При увеличенных зазорах повышается износ подшипника и неуравновешенность вала, снижается точность работы. Уменьшенные зазоры вызывают повышенный разогрев подшипника, что может привести к превышению допускаемого значения [pv] и заклншшанию вала на ходу.

Как правило, оптимальные величины зазоров для подшипников из различных материалов устанавливаются экспериментально либо на основе эксплуатационных данных по аналогии с существующими конструкциями с учетом физико-механических свойств материалов (теплопроводность, коэффициент линейного расширения и др.) - Значения этих зазоров в зависимооти от диаметра вала приведены в соответствующих таблрщах.

в случае отсутствия опытных данных эксплуатационные зазоры 8тах И 8min (с учстом натягз В соединении) для пластмассовых подшипников ориентировочно можно определить по следующим соотношениям [51]:

Таблица 7. Значения коэффициента

ешах- o,35!v£np

П7« [а] к - допускаемое кон-такт-чое напряжение пластмассового вкладыша; /Гпр - приведенный модуль упругости.

Е =

Е, + Е,

(63)

где Е\ и Е2 - соответственно модули упругости материалов вала и подшршннка. Значение [а] к и Е2 даны в табл. 6.

Эксплуатационные зазоры определяются по диаметру вала

следующей формулы:

еш!п = е„з;,-0,1 d, (64)

где Emin - минимальное значение эксплуатационного зазора.

Ориентировочное значение установочного диаметрального зазора для графитовых подшипников диаметром более 10 мм, работающих при нормальных температурах, можно определить по формуле [91]

Лбу,, = 0,0012 +Л „, (65)

где asyct - установочный диаметральный зазор между валом и вкладышем подшипника, мм; Лв - коэффициент. Значения коэффициента Лз приведены в табл. 7.

Оптимальные зазоры в подшипнике зависят от перекосов шейки вала. Перекосы в подшипниковых узлах возникают из-за технологической несоосности посадочных гнезд при монтаже.

2 -idK. 116