Решение:
Rb
  1 вариант
F=8000 Н
R a=Rb=F / 2 = 8000/2 = 4000 H
Mx=Ra*50=4000 * 0,05 = 200 H*м =
= 200 * 103 Н*мм
Эп.МХ
2 вариант
F=6000 Н
R
Эп.МХ
a=Rb=F / 2 = 6000/2 = 3000 H
M x=Ra*50=3000 * 0,05 = 150 H*м = = 150 * 103 Н*мм
3 вариант
F=4200 Н
Ra=Rb=F / 2 = 4200/2 = 2100
Mx=Ra*50=2100 * 0,05 = 105 H*м = = 105 * 103 Н*мм
Эп.МХ
 
Усвоение новых знаний
1.1 Общие сведения
Опоры осей и валов подразделяются на две группы: опоры скольжения и качения.
Подшипниками скольжения называют опору для поддерживания вала (или вращающейся оси).
В таком подшипнике цапфа вращающегося вала (или оси) проскальзывает по опоре. При этом возникает трение металла и проводит к изнашиванию пары вала (оси) подшипника. Для уменьшения изнашивания необходимо рационально выбирать материал трущихся пар и обеспечить нормальные условия смазывания рабочих поверхностей.
Подшипники скольжения делятся на три основных типа:
Неразъёмные подшипники – могут быть выполнены за одно целое со станиной (рис. 1.а ). Или в виде втулки1, установленный в корпус подшипника 2 (рис.1,б ).
а.
б.
Рисунок1-Подшипники скольжения
В первом случае станину 1, во втором – втулку 1, изготавливают из фрикционных материалов – антифрикционный чугун, бронза оловянная, латунь, баббит, алюминиевые сплавы, текстолит, резина, дерево, графит (прессуют и изготавливают вкладыши).
Корпус подшипника выполняется из чугуна или стали.
Вопрос преподавателя : Для чего во втулке 1 неразъёмного подшипника делают канавки и отверстия?
Ответ: Для ввода и удержания смазочного материала не трущихся поверхностей
Разъёмные подшипники скольжения отличаются от неразъёмных подшипников, тем, что в нём втулка заменена вкладышами 2, 3.
Устройство подшипника:
1 – корпус
2, 3 – вкладыши
4 – крышка
5 – болты или шплинты
Вкладыши изготавливают из антифрикционного материала или двух металлов (тело вкладыша из стали, а рабочую часть толщиной от 1 до 3 мм заливают баббитом или свинцовой бронзой).
Во внутренней полости вкладышей делают канавку, по которой подводят смазку.
Смазывающие канавки делают в верхнем вкладыше (в не нагруженной зоне подшипника). Для того, чтобы вкладыши не имели осевых перемещений, их изготавливают с буртиками. Для удержания вкладышей от вращения вместе с валом предусматривают их закрепления с помощью штифтов.
Вопрос преподавателя: Для чего в корпусе подшипника предусмотрен зазор ?
Ответ: Для компенсации величины износа подтягивание болтов, т.е. для ликвидации радиального зазора.
Подшипники с самоустанавливающимися вкладышами применяют при больших отношениях длины цапфы (шейки) к её диаметру =l/d=1,5…2,5.
П ри таких значениях «» обычный вкладыш не может следовать за отклонением оси цапфы, вызванный деформацией вала, а это приводит к возникновению больших кромочных давлений между цапфой и вкладышем.
Самоустанавливающийся вкладыш имеет выпуклую сферическую шаровую поверхность, опирающуюся на выгнутую сферическую поверхность пальца, запрессованного в гнездо корпуса подшипника.
Такая конструкция допускает небольшой угловой поворот оси вкладыша, что положительно сказывается на работе трущейся пары вала и подшипника. Вкладыши изготавливают из чугуна или стали с последующей заливкой баббитом ,свинцовой бронзой и т.п.
Вопрос преподавателя: Как распределено давление в опоре, показанной на рисунке? Какие подшипники скольжения желательно устанавливать в этом случае?
Ответ: Давление в опоре распределено неравномерно. Желательно устанавливать самоустанавливающиеся подшипники.
Д остоинства и недостатки подшипников скольжения:
Достоинства:
Надежно работают в высокоскоростных приводах.
Способы воспринимать большие ударные и вибрационные нагрузки.
Имеют сравнительно малые размеры.
Работают бесшумно.
Разъёмные подшипники допускают установку их на шейки коленчатых валов.
Для тихоходных машин могут иметь весьма простую конструкцию.
Недостатки:
В процессе работы требуют постоянного надзора из-за высоких требований к смазке и опасности нагрева.
Сравнительно большие осевые размеры.
Значительные потери на трение в период пуска и при несовершенной смазке.
Большой расход смазки
Вопрос преподавателя: С учётом достоинств и недостатков подшипников скольжения назовите машины, в которых их можно применять?
Ответ: Целесообразно применять в металлорежущих станках, прокатных станках , сельхозмашинах.
1.2 Режимы трения
В подшипниках скольжения может быть полусухое, полужидкостное и жидкостное трение, переходящее последовательно одно в другое по мере возрастания угловой скорости вала от нуля до определенной величины. Вращающийся вал увлекает смазку в клиновой зазор между цапфой и вкладышем и создаёт гидродинамическую подъёмную силу, в следствие которой цапфа всплывает по мере увеличения скорости. В период пуска, когда скорость скольжения мала, большая часть поверхности трения не разделена смазкой и трение будет полусухое.
При увеличении скорости цапфа всплывает, и толщина смазывающего слоя увеличивается, но отдельные выступы трудящихся поверхностей остаются не разделенными смазкой. Трение в этом случае будет полужидкостное.
При дальнейшем возрастании угловой скорости и соблюдении определённых условий, появляется сплошной устойчивый слой смазки, распределяющий шероховатости поверхностей трения. (рис. )Возникает жидкостное трение, при котором износ и заедание отсутствуют.
Рисунок - Расположение поверхностей трения при жидкостном трении (сильно увеличено): 1 – цапфа; 2 – вкладыш; 3 – слой смазки
В некоторых случаях при малой угловой скорости вала создаётся граничное трение, когда трущиеся поверхности не разделены слоем смазки, но на поверхностях цапф и вкладыша имеется тонкая адсорбированная масляная плёнка толщиной порядка 0,1 мкм.
Жидкостное трение возникает лишь в специальных подшипниках при соблюдении определенных условий. Большинство подшипников скольжения работает в условиях полужидкостного трения, а в периоды пуска и останова – в условиях полусухого и граничного трения. Граничное, полусухое и полужидкостное трение объединяют одним понятием – трение при несовершенной смазке.
Вопрос преподавателя: Перечислите условия для обеспечения полужидкостного трения подшипников.
Ответ: а) возрастание угловой скорости
б) масло должно быть необходимой вязкости
в) зазор между поверхностями трения должен быть требуемой величины
г) смазка должна полностью разделять трущиеся поверхности.
Виды разрушения
1.Абразивный износ – возникает в следствие попаданий со смазкой абразивных частиц и неизбежного полусухого трения при пуске и останове.
2.Заедание – возникает при перегреве подшипника, с повышением температуры понижается вязкость масла, масляная плёнка местами разрывается, образуется металлический контакт с температурными пиками. Происходит заедание цапфы в подшипнике и , как следствие этого, вкладыши выплавляются или полностью захватываются разогретой цапфой, и подшипник выходит из строя.
3.Усталостное выкрашивание – происходит редко и встречается при пульсирующих нагрузках (в поршневых двигателях и т.п.)
Вопрос преподавателя: От каких факторов зависит интенсивность изнашивания подшипников скольжения?
Ответ: а) от давления между цапфой и вкладышем;
б) вида материала;
в) стойкости масляной плёнки и долговечности сохранения смазывающих свойств масел.
1.4 Условный расчёт подшипников скольжения
Основным критерием работоспособности опор скольжения являются износостойкость – сопротивление изнашиванию и заеданию.
Условный расчёт подшипников скольжения производят по среднему давлению «Рс» между цапфой и вкладышем и по произведению этого давления на определённую скорость скольжения.
Рс * V
Расчёт по среднему давлению Рс гарантирует невыдавливаемость смазочного материала и представляет собой расчёт на износостойкость, а расчёт по Рс *V – обеспечивает нормальный тепловой режим и отсутствие заеданий.
Условие нормальной работоспособности подшипников скольжения и подпятников в условиях граничного трения:
Рс[Рс]
Рс*V[Рс*V]
где Рс – действительное среднее давление между цапфой и вкладышем, МПа.
V - окружная скорость, м/с.
[Рс] – допускаемое давление, МПа.
[Рс*V] – допускаемое значение критерия.
где Fr – радиальная нагрузка на подшипники, Н.
d – диаметр цапфы, м
l - длина цапфы, м
d*l – проекция опорной поверхности на диаметральную плоскость.
Таблица – Значения [Р] и [Р*V]
Материал
|
[Р], МПа
|
[Р*V], МН*м/(м*с)
| Сталь по бронзе БРОЦС6-6-3 |
4-6
|
4-6
|
Сталь закалённая по баббиту
|
6-10
|
15-20
|
Сталь по серому чугуну
|
2-4
|
1-3
| |
Скачать 4.23 Mb.