Расчет посадок рабочих поверхностей опор скольжения новой конструкции для возвратно-вращательного движения Текст научной статьи по специальности «Механика и машиностроение»

УДК 6166:614:9:

РАСЧЕТ ПОСАДОК РАБОЧИХ ПОВЕРХНОСТЕЙ ОПОР СКОЛЬЖЕНИЯ НОВОЙ КОНСТРУКЦИИ ДЛЯ ВОЗВРАТНО-ВРАЩАТЕЛЬНОГО ДВИЖЕНИЯ

Кушалиев Даурен Кайсарович магистр транспорта, транспортной техники и технологии Западно-Казахстанский аграрно-

технический университет имени Жангир хана

[email protected]

UDC 6166:614:9:

CALCULATION OF LANDINGS FOR WORKING SURFACES OF THE BEARINGS IN A NEW DESIGNFOR SWINGING MOVEMENT

Kushaliev Dauren Kaisarovich, Master of transport, transport technology and technology

West-Kazakhstan Agrarian Technical University named after Jangir Khan

В статье представлена конструкция подшипника скольжения для возвратно-вращательного движения с подвижным пружинным вкладышем, который может быть использован в различных узлах транспортной техники и технологического оборудования. Рабочие поверхности подшипника работают в режиме избирательного переноса, за счет чего обеспечивается эффект прочности. Процесс деталей подшипника упрощается упрощается и сам процесс сборки. Ключевые слова: Детали подшипников, пружинный вкладыш, эффект храповика, изменение диаметра вкладыша, упругий

длительном изготовления и

The article shows design of a plain bearing for reciprocating of rotational movement with the movable spring-loaded insert, which can be used in different nodes of the transport equipment and process equipment. Work surfaces of a plain bearing operate in a selective transfer, thereby is provided the long strength effect. The manufacturing process of bearing component is and the process of assembly simplifies too.

Keywords: parts of bearings, spring insert, ratchet effect, change of insert diameter, elastic tightness instead of gap.

натяг вместо зазора.

В предлагаемом шарнирном подшипнике [1,2] активация рабочих поверхностей пластической деформацией выполняется за счет установки упругого пружинного вкладыша между наружной и внутренней втулками таким образом, чтобы на рабочих поверхностях вкладыша был бы незначительный натяг (рис. 1А). Причем в процессе работы подшипника (при повороте в одну сторону) на одной из рабочих поверхностей натяг увеличивается, а на другой уменьшается до образования зазора и проскальзывания (рис. 1Б). При повороте в другую сторону (рис. 2В) на той из поверхностей, где был зазор, возникнет натяг и наоборот. Подавление (ограничение) окислительных процессов на рабочих поверхностях подшипников должно быть обеспечено конструктивно, т.е. устанавливаются сальниковые уплотнения, устраняющие доступ кислорода и других окислителей к рабочим поверхностям, или технологически - введением ингибиторов в смазку.

Вероятность появления зазоров и натягов в сопряжении можно определить, воспользовавшись интегральной теоремой Лапласа [3]. Так, если вероятность р наступления события А в каждом варианте постоянна и отлична от нуля и единицы, то вероятность Рп(к1;к2) того,

что событие А появится в п вариантах от к1 до к2 раз, приближенно равна определенному интегралу

1 x

Pn (k, k2) =-j— J e -2 7 2 dz, (1)

где x = (k -np)/*Jnpq и x" = (k2 -np)/Jnpq, а вероятность ненаступления события q=1-p.

При решении задач с применением интегральной теоремы Лапласа пользуются специальными таблицами, так как неопределенный интеграл Je~zl/2dz не выражается через элементарные функции. Таблица для

1 x 2

интеграла o(x) = -j= Je-2/2dz имеется в справочной литературе [3].

Приняв нормальный закон распределения размеров, определим нахождение величины х в интервале от x1 до xi+1 по формуле:

P(x) = Ф(х+1) - Ф(х), (2)

где значения функции Ф(х) представляют собой вероятности нахождения случайной величины х в заданном интервале.

Так как нам необходимы минимальные значения зазоров-натягов, то воспользуемся переходными посадками. В метрологии принято условное обозначение натяга - N, зазора - Z.

Для того чтобы воспользоваться таблицей функции Лапласа, следует значения zi и zi+1 , имеющие размер, перевести в безразмерные величины х1 и х^. Для этого определим среднеквадратическое отклонение для переходных посадок:

^z = (Zpmax - Npmx )/6. (3)

А

Б

У//////////////////7777Х>I

В

Рисунок 1 — Схема посадок на рабочих поверхностях шарнирного подшипника с упругим пружинным вкладышем: А - подшипник находится в покое; Б и В - вращение оси (цапфы) в разные стороны

Затем заданные интервалы 2\ и заменяем величинами

* = к - (К)]/ = [41 - 4 (N )к.

(4)

Здесь Хт(Ыт) - среднее значение зазора-натяга, определяемое для выбранной посадки по формуле:

Тт(Ыт) = 0.5{ zprmЛNprш,í) + т^т.)}. (5)

Вероятность Р(х) появления сопряжений в интервале . .г1+1(х1+1) определяется по формуле 2.

Переходные посадки предусмотрены только в квалитетах 4 ...8. Точность вала в этих посадках должна быть на один квалитет выше точности отверстия.

Величина контактного давления [4] в сопряжении наружное кольцо - пружинный вкладыш или пружинный вкладыш - внутреннее кольцо определяется (рис. 3) по формулам:

-при условии, что материалы обеих деталей различны,

рк =

N

2г .г2 + г2 . 2г. г2 + г2

-2 + ^2) + тг( 2—V

Е2 Г2 - г Е1 г - Г1

-при условии, что материалы обеих деталей одинаковы,

Рк =

ЕЫ (г2 — г>2 - г/)

(7)

4г2

2 2 г — г г 2 '1

Величина контактного давления в сопряжении пружинный вкладыш цапфа (рис. 5.4) определяется по формулам: - при различных материалах деталей

Рк =

N

2г г2 + г2 2г

—(-2-т+А2)+—(1— И)

Е2 г2 — г2 2 Е

- если материалы обеих деталей одинаковы, то

Рк =

ЕЫ г22 — г1

4г

(8) (9)

'2 2

/////////л

ттттттттт

рк

ш

МММ!

Ег,И 2 1

Рисунок. 2.— Схематическое изображение распределения контактного давления при сопряжении: 1- пружинный вкладыш; 2 -наружное кольцо

У////////Л

ТШТГГтТ

Рк

и

ш

Рк

тттттгтттт

Е2,^2 Е1,И 1

Рисунок. 3 — Схематическое изображение распределения контактного давления при сопряжении: 1 - цапфа (шип крестовины); 2 -пружинный вкладыш

В формулах (6...9) и на схемах (рис. 2 и 3) приняты обозначения: N - натяг, создаваемый при посадке; Е1; Е2 - модули упругости первого рода материалов сопрягаемых деталей; - коэффициенты Пуассона материала деталей; г - радиус посадки; г1 ,г2 - соответственно внутренний радиус внутренней детали и наружный радиус наружной детали.

Применение переходных посадок при изготовлении подшипника предполагает вероятность получения на рабочих поверхностях как натяга, так и зазора, что противоречит первому условию повышения

2

2

1

устойчивости безызносного трения. Применение переходных посадок (с использованием селективной сборки) можно было бы считать правильным, если бы вкладыш представлял собой сплошное твердое тело.

В нашем подшипнике для возвратно-вращательного движения вкладыш представляет собой пружину, сечение которой может быть как круглым, так и квадратным, прямоугольным или иметь другую форму, например, круг с параллельно срезанными сегментами. Это необходимо для того, чтобы изменять как нагрузочную способность подшипника, так и коэффициент трения в нем.

Максимальная нагрузочная способность будет у подшипника с квадратным или прямоугольным сечением пружинного вкладыша, а минимальный коэффициент трения у вкладыша с круглым сечением. Надо учитывать также, что пружинный вкладыш, при сдавливании с торцов, будет несколько изменять свои наружный и внутренний диаметры. Причем они оба будут увеличиваться, что приведет к изменению посадок на рабочих поверхностях.

Сдавливание вкладыша предлагается использовать для подрегулирования подшипника при износе его рабочих поверхностей. Все это предполагает другой подход при назначении посадок на рабочих поверхностях подшипника.

Предлагаемые подшипники скольжения для возвратно-вращательного движения могут быть использованы в железнодорожном, автомобильном транспорте в узлах подвески, амортизаторах, рулевом управлении, карданных передачах, в подшипниковых узлах летательных аппаратов, электрических контакторов, швейном, горнодобывающем, нефтегазодобывающем и перерабатывающем производствах и некоторых других, где применяются традиционные подшипники скольжения и качения при больших нагрузках в возвратно-вращательном режиме.

ЛИТЕРАТУРА:

1. Гмурман, В.Е. Теория вероятностей и математическая статистика: учеб. пособие для вузов. Изд. 7-е, стер./ В.Е. Гмурман. - М.: Высш. шк. 2000. - 479 с.

2. Кушалиев, Д.К. Повышение эксплуатационных характеристик узлов трения транспортной техники и технологического оборудования / Д.К. Кушалиев, А.Н. Виноградов // Технологические и организационные проблема сервиса машин и пути их решения. Сборник научных трудов. Саратов 2011г. С. 76-86.

3. Кушалиев, Д.К. Применение новой конструкции подшипника скольжения для возвратно-вращательного движения / Д.К. Кушалиев, А.Н. Виноградов // I Международная научная конференция «Прикладные науки в Европе: тенденции современного развития» Штутгарт, Германия - 2013 г С. 147150.

4. Справочник металлиста: под ред. С.А. Чернавского и В.Ф. Рещикова: Изд. 3-е, перераб: В 5-и т. Т1. - М.: Машиностроение. 1976. - 768 с.