Расчет триботехнических устройств

При проектировании изделий стремятся к более широкому применению стандартных, унифицированных узлов и триботехнических устройств. Это сокращает сроки и стоимость проектирования, а также обеспечивает высокий уровень качества нового изделия. Такие устройства требуют специальных методик триботехнических расчетов. В данной главе приведены основные теоретические зависимости и расчеты подшипников скольжения и качения, муфт, а также тормозов различных конструкций.

Подшипники скольжения

Подшипники скольжения широко применяют в качестве узлов трения в условиях повышенных нагрузок, имеющих динамический характер. По направлению воспринимаемой нагрузки различают подшипники скольжения радиальные и упорные.

Радиальный подшипник

Кривая Штрибека. Зависимость коэффициента трения для радиального подшипника скольжения от безразмерного критерия tjeo/q, где // - динамическая вязкость масла, со — угловая скорость вала, q — условное давление, представлена на рис. 8.1.

Рис. 8.1. Кривая Штрибека: В — область граничной смазки, М — область смешанного (полужндкостного) трения, II — область гидродинамической смазки.

Под граничной смазкой понимается смазка, при которой трение и износ между поверхностями, находящимися в относительном движении, определяются свойствами поверхностей и свойствами смазочного материала, отличными от объемных.

Смешанная (полужидкостная) смазка - режим смазки, при котором осуществляется частично гидродинамическая, частично граничная смазка.

Гидродинамическая смазка — это жидкостная смазка, при которой полное разделение поверхностей трения осуществляется в результате давления, самовозникающего в слое жидкости при относительном движении поверхностей.

Приведем размерности величин, используемых в расчетных зависимостях:

Угловая скорость и условное давление определяются следующими выражениями:

Здесь п — частота вращения вала, мин, F_r — радиальная нагрузка, Н; L — длина цапфы, м; d — диаметр вала, м.

Границы перехода от одного вида смазки к другому. Для каждой области определены свои критерии перехода. Эти критерии носят несколько условный характер, тем не менее их используют для определения того или иного вида смазки. Так, граница между участками Мм Н оценивается с помощью критерия Зоммерфельда.

где  — относительный диаметральный зазор (б — радиальный зазор).

При наблюдается смешанный режим смазки, а при  — жидкостная смазка (табл. 8.1).

Окружная скорость вала, при которой происходит переход от граничной смазки в подшипнике скольжения к смешанной (полужидкостной) смазке, определяется по формуле, предложенной Фогельполем:

Таблица 8.1.

Значения fSo], соответствующие переходу от нолужидкостной (смешанной) к жидкостной смазке (при ру/² /rj (o<[So]

реализуется жидкостная смазка, при ру/² /tjo)>[So] нолужидкостная).

Применительно к кривой Штрибека запишем: где с — коэффициент (табл. 8.2).

Таблица 8.2 Значения коэффициента с

Примечание. Большие значения относятся к самоустанавливающи. мся подшипникам.

Коэффициенты трения. Коэффициент трения при граничной смазке можно определить по следующей приближенной формуле:

где А — фактор, зависящий от свойств материала вкладыша и масла.

Приближенные данные о коэффициенте трения при граничной смазке приведены в табл. 8.3.

Коэффициент трения при полужидкостной (смешанной) смазке определяется полуэмпирической зависимостью, в соответствии с которой полужидкостное трение рассматривается как сумма жидкостного и граничного [7]:

Таблица 8.3.

Значения коэффициента трения / при граничной смазке для пары «стальной вал — подшипник» из разного материала