Гидродинамический расчет подшипника скольжения - Курсовая работа

При проектировании опор осей и валов перед конструктором возникает прежде всего вопрос о том, что в данном конкретном случае предпочтительнее - подшипник качения или подшипник скольжения. Правильное определение основных рабочих характеристик подшипников (грузоподъемности, потерь на трение и необходимого количества смазки) во многом обеспечивает надежность и долговечность проектируемого опорного узла при его эксплуатации.Существует множество методов расчета подшипников, например таких как: методика расчета радиальных цилиндрических подшипников (Е. И. Рассмотрим гидродинамический расчет подшипников скольжения. Расчет подшипников скольжения, работающих в режиме жидкостного трения, основан на гидродинамической теории смазки. Для достаточно точного расчета должна быть установлена взаимосвязь целого ряда различных параметров: конструктивных элементов опоры, зазора между трущимися деталями, свойств смазывающей жидкости, нагрузки, скорости вращения, способов теплоотвода и т.д. К числу основных данных, известных в начале проектирования опоры, относятся: нагрузка на опору P (по величине и направлению), скорость вращения n об/мин, все размеры вала, в частности диаметр вала близ опор и расстояние между серединами опор L, температура окружающей среды .Рассчитаем подшипник скольжения для вала зубчатой передачи при следующих данных: нагрузка на вал, приложенная в середине между опорами, Q = 4000 КГ; скорость вращения вала n = 700 об/мин; диаметр вала на участке между опорами 170 мм; расстояние между серединами опор L = 600 мм. 2) Если температура и давление жидкости изменяются по протяжению смазочного слоя в узких пределах и могут быть заменены с малой погрешностью средними значениями, то величину можно отнести к этим средним значениям и принять ее постоянной;По примеру опор подобных проектируемой задаемся отношением отсюда значение длины цапфы Вычисляем среднее удельное давление, так как по условию нагрузка приложена в середине пролета, то на каждый подшипник действует сила: (2) Тогда средняя удельная нагрузка определяется по формуле: (3) Выбор материала подшипника произведем с учетом значений p и v, а также следует учитывать опыт эксплуатации аналогичных конструкций.Зазор между цапфой и вкладышем выбирается на основании опыта и анализа работы опор аналогичных машин.Класс чистоты рабочих поверхностей цапфы и вкладыша выбирается в зависимости от требуемой точности узла трения и условий эксплуатации.Для вычисления критической толщины смазочного слоя находим величину максимального прогиба цапфы в подшипнике , предварительно определив прогиб в середине пролета вала постоянного сечения по формуле: (6) где: модуль упругости стали, осевой момент инерции сечения вала, см4Динамическую вязкость масла найдем с учетом условия: (9) где: [S0] - критерий Зоммерфельда; Определяем [S0] соответствующее условной границе между полужидкостным и жидкостным трением по таблице 23 источника [1]; [S0] =1 при и . Так как табличные данные для [S0] вычислены из условия, что , а в рассчитываемом подшипнике значение , то увеличиваем требуемую вязкость масла доПри выборе способа подвода смазки к трущимся поверхностям воспользуемся следующей эмпирической зависимостью: При (достаточна кольцевая смазка, охлаждение корпуса подшипника не обязательно.По графику зависимости определим относительный эксцентрицитет, учтем что

Рисунок 4 - График зависимости ( для .

Тогда, :Вычисляем минимальную толщину смазочного слоя по формуле: …..…(12)Для определения смазки в рабочей зоне и подсчета энергии, затрачиваемой на преодоление сопротивления жидкости вращению шипа, находим по рисунку 5 значение , с учетом отношенияОпределяем значение коэффициента трения: (13)При установившемся процессе тепло W из рабочей зоны подшипника будет отводиться смазкой (W1) и частично во внешнюю среду (W2) через крышку подшипника.Для определения безразмерного коэффициента торцового истечения смазки из нагруженной зоны подшипника строим график зависимости от с учетом отношенияРасход смазки вытекающей из торцов определим по формуле: (15)

Тогда:Теплоотвод через крышку подшипника определим по формуле: (16) где: - коэффициент теплопередачи, ;Температуру масла в нижнем резервуаре принимаем равной температуре масла на входе в клиновой зазор между цапфой и вкладышем, обозначим эту температуру , а температуру на выходе из нагруженной зоны обозначим .Требуемую поверхность охлаждения масляного резервуара определим по следующей формуле: ; (21) где: - коэффициент теплопередачи, ; Результаты расчетов сведем в таблицу 1. Определяемые величины и их размерность Расчетные зависимости Результаты вычислений при средней температуре смазочного слоя в Безразмерный коэффициент нагруженности подшипника Фр 0,75 1,13 1,35 1,69 2,42 Для подшипника по рисунку 3 можно получить , если предусмотреть ребристую поверхность корпуса подшипника в зоне масляного резервуара.Для определения влияния скорости на параметры подшипника произведем расчет в соответствии с п.2.1-2.17 при различных скоростях: Рассчитаем угловую

Содержание

Введение

1. Основные сведения о гидродинамическом расчете подшипников

2. Гидродинамический расчет подшипника скольжения

2.1 Определение диаметра цапфы, длины цапфы, среднего удельного давления, угловой скорости вала и окружной скорости цапфы

2.2 Определение материала вкладыша

2.3 Определение зазора между цапфой и вкладышем

2.4 Определение класса чистоты рабочих поверхностей

2.5 Определение критической толщины смазочного слоя

2.6 Определение динамической и кинематической вязкости

2.7 Выбор конструкции подшипника и способа подвода смазки

2.8 Определение безразмерного коэффициента

2.9 Определение относительного эксцентриситета

2.10 Определение минимальной толщины смазочного слоя

2.11 Определение безразмерной характеристики трения

2.12 Определение коэффициента трения

2.13 Определение тепла, выделяющегося в подшипнике W

2.14 Определение безразмерного коэффициента торцового истечения смазки

2.15Определение расхода смазки

2.16 Определение количества тепла, отводимого смазкой и через крышку подшипника 2

2.17 Определение температуры масла на входе и выходе в подшипник.

2.18 Определение требуемой поверхности охлаждения масляного резервуара

2.19 Гидродинамический расчет подшипника при различных скоростях

Заключение

Список литературы

При проектировании опор осей и валов перед конструктором возникает прежде всего вопрос о том, что в данном конкретном случае предпочтительнее - подшипник качения или подшипник скольжения. Существенную роль при этом играют экономические соображения, условия монтажа и требования взаимозаменяемости.

Правильное определение основных рабочих характеристик подшипников (грузоподъемности, потерь на трение и необходимого количества смазки) во многом обеспечивает надежность и долговечность проектируемого опорного узла при его эксплуатации.

Подшипник скольжения во многих случаях предпочтительнее, так как он способен работать в более широком температурном диапазоне, стоек в химически активной среде, виброустойчив, бесшумен, сохраняет работоспособности при недостаточной смазке, а в специальных конструкциях даже без смазки.

Область применения опор скольжения имеет определенную тенденцию к расширению, в особенности в новейших машинах с быстро вращающимися валами - в сепараторах, центрифугах, газовых турбинах, шлифовальных станках и др, где скорость вращения вала измеряется десятками тысяч оборотов в минуту.

Инженерные расчеты при проектировании данных подшипников производятся на основе методики гидродинамического расчета. Для обеспечения высокой точности которого должна быть установлена взаимосвязь целого ряда различных параметров: конструктивных элементов опоры, зазора между трущимися деталями, свойств смазывающей жидкости, нагрузки, скорости вращения, способов теплоотвода и т.д.

Гидродинамический расчет уже нашел широкое применение, именно поэтому целью курсовой работы и является освоение его методики, и анализ полученных результатов.