Несущая способность подшипников скольжения с продольными канавками Текст научной статьи по специальности «Механика и машиностроение»

№2, 2004 г.

57

Щ УДК 621.822.114

¡1 НЕСУЩАЯ СПОСОБНОСТЬ

I ПОДШИПНИКОВ СКОЛЬЖЕНИЯ

II С ПРОДОЛЬНЫМИ КАНАВКАМИ

А.Н. Гордиенко

Павлодарский государственный университет 11J им. С. Торайгырова

Бойлъщ жырашьщты сырганау подшипниктершщ тарататын куштертщ оныц беттглген жагдайларындагы есептеу adici келт1ршген, ол эртурлi жырашьщ санымен таратушы подишпникт1ц кушш^ц коэффициенттерт аныцтауга жэне олардыц салыстырмалы сацышудан

III жэне салыстырмалы эксцентриситеттен твуелдшк графиктерш тургызуына жагдай жасайды.

ШШ. Излагается метод расчета несущей силы подшипника скольжения с

продольными канавками при его фиксированных положениях, который позволяет определять коэффициенты несущей силы подшипника с любым количеством канавок и построить графики их зависимости от относительного зазора и относительного эксцентриситета.

The offered method calculation carrier of force sleeve bearing with longitudinal gutters under him fixed situationwhich permit defined coefficients carries of force bearing with any quantity gutters and form graphs their of the depending from concerning clearances and concerning eccentricity.

Одним из наиболее эффективных направлений повышения долговечности и безотказности автомобильных и тракторных коробок передач является применение постоянного зацепления шестерен. При включении передачи вращение шестерни относительно вала, на котором она установлена, прекращается и через нее передается крутящий момент. При выключении передачи шестерня начинает вращаться относительно вала без нагрузки. Поэтому, в качестве опор свободно вращающихся шестерен постоянного зацепления целесообразно использовать подшипники скольжения, которые имеют ряд преимуществ по сравнению с подшипниками качения: значительно меньшие диаметральные размеры; выдерживают большие нагрузки при отсутствии скольжения; большая долго-

вечность при обеспечении жидкостного трения; сохраняются геометрические параметры валов при модернизации серийно выпускаемых трансмиссий; малая стоимость изготовления. Смазка таких подшипников осуществляется принудительно насосом или под действием центробежных сил с использованием тангенциальных канавок или радиальных отверстий. В целях предотвращения за-диров поверхности скольжения подшипника выполняют с продольными канавками различной конфигурации в поперечном сечении.

Для определения условий работы подшипников скольжения необходимо знать их несущую способность при различных скоростных и смазочных режимах. Известно, что нагрузка, которую выдерживает подшипник скольжения, определяется уравнением Рейнольдса для трехмерного течения жидкости. Принимая, что плотность смазки постоянна и не зависит от температуры, вязкость масла на протяжении несущего слоя постоянна, скорости течения масла вдоль образующей подшипника и по толщине смазочного слоя равны нулю, получают уравнение изменения давления р по длине смазочного слоя [1, с. 141-142; 2, с.63-64]:

где ф - текущая угловая координата; [х - вязкость масла, Н/(см2х); и - скорость скольжения, м/с; г - радиус подшипника, м;

Ы и Ь - максимальная и минимальная толщина несущего масляного слоя подшипника, м.

Несущую силу подшипника скольжения с продольными канавками определим как геометрическую сумму сил отдельных рабочих площадок при фиксированных положениях подшипника. Принимаем, что цапфа и подшипник неподвижны, а смазка протекает между их поверхностями по окружности со скоростью и, равной алгебраической сумме окружных скоростей подшипника и цапфы. Принимаем также, что границы несущего масляного слоя совпадают с кромками ¿-й площадки подшипника с продольными канавками. Расчетная схема для ¡-й площадки приведена на рисунке I.

Учитывая, что Ы = гу/(1 + /со$й), (2)

(1)

где гр = б/г - относительный зазор;

№2, 2004 г.

59

у = е/б - относительный эксцентриситет; б - радиальный зазор, м; е - эксцентриситет подштпника, м; а - угол от оси у - у до начала масляного слоя.

Подставляем (2), (3) в уравнение (1) и, проинтегрировав его в пределах от а до ф, получим уравнение распределение давления по длине масляного слоя i-й площадки:

6 ци ~ a)cosa- sin ср + sina]

Р =-2---7,-V (4)

гу" (l + xcosaj

Зная распределение давления, определяем несущую силу масляного слоя б зазоре г-й площадки подшипника в данном фиксированном положении:

dPi - pi,dg A *-t°sa~T~tsiaaW

rv|/ (1 + xcosaj

(5)

где 1 - длина подшипника, м.

Проинтегрировав уравнение (5) в пределах 1-й площадки от а до (3, получим:

р. _ бри х[°>5(Р~а)2 С0ва+ соэр- со5а+ (|3- а^па]

п|/2 (1 + ХСОза)3

где р - угол от оси у - у до конца несущего масляного слоя. При количестве рабочих площадок подшипника, равном: п.

(б)

X ~

Рис. 1. Расчетная схема подшипника

241-1) _ 71(21-1) . 71

п п п

где ф0 - угол поворота подшипника до данного фиксированного положения от первоначально принятого. Для определения суммарной несущей силы подшипника найдем проекции Р1 на оси у - у и х - х.

р=jfjPicos/) +ÍÉPisin

(7)

где у - угол между силой Р1 и осью у - у;

к - количество рабочих площадок подшипника скольжения. Принимается к = (0,2...0,5)п; меньшие значения - при бедной смазке, большие - при обильной.

Подставим (6) в (7) и введем коэффициент несущей силы:

(8)

(9) (10)

q = ,5(j3-a)2 coser + eos/? - cosa + {/3 - «)sin a (l + %cosa)3

Тогда P = ¡lulCp

Формула (9) дает возможность определить значения Ср при принятых X, % Ф0, к и построить графики изменения Ср от относительного зазора ар при разных относительных эксцентриситетах. В качестве примера на рисунке 2 приведен график Ср = Дф) для подшипника с десятью продольными канавками при к = 4. Такой график позволяет при известной нагрузке оп-

О>х103

40 -

0,8 1,2 1,6 2,0 Рис. 2. График коэффициента несущей силы

^хЮ3

№2,2004 г.

61

ределить относительный эксцентриситет, при котором будет работать подшипник скольжения и, следовательно, минимальный зазор, или по допустимому относительному эксцентриситету - нагрузку, которую сможет выдержать подшипник.

Таким образом, предлагаемый метод расчета подшипников скольжения с продольными канавками на рабочей поверхности позволяет определить несущую способность подшипника при известных р, и, х, ф0 или минимальный зазор при известных Р, [А, и, г^ и сделать заключение о его работоспособности.

ЛИТЕРАТУРА

1. Коровчинский М.В. Теоретические основы работы подшипников скольжения, -М.: Машгиз, 1959. - 404 с,

2. Чернавский СЛ. Подшипники скольжения. - М.: Машшз, 1963. - 244 с.