Плъзгащ лагер. Изчисляване на лагерите

За пространственото фиксиране на шахти и оси и възприемането на натоварвания (аксиални, радиални) са носещи елементи. Качеството на изработката и монтажа на лагерите влияе върху производителността и дълготрайността на машините.

видове

Каква е разликата между плъзгащ лагер и търкалящ лагер? Един вид триене вътре в лагерния възел. Плъзгащият плъзгащ лагер е в пряк контакт с вала или оста, като повърхностите им са взаимно свързани. В търкалящия лагер, тези повърхности не се свързват един с друг, те са разделени от сепаратор - топки, ролки, игли.

Плъзгащите лагери, снимките на които са поставени по-долу, са радиални, тяга (такива лагери се наричат ​​опорни лагери), ъглови контакт. Тези характеристики показват характерната посока на натоварванията в лагерния възел по отношение на аксиалната линия на вала.

Плъзгащ лагер, обхват

Използването на плъзгащи лагери е оправдано в случаите, когато е необходимо да се осигури функционирането на високоскоростни валове, тъй като лагерите за търкаляне в някои режими не са достатъчно издръжливи; когато точността на монтиране на валове и оси, особено висока скорост; освен ако са разработени стандартни търкалящи лагери с подходящи размери.

Друга ситуация е, когато плъзгащият се лагер се окаже за предпочитане пред търкалящия се лагер: необходимо е да се откачат корпуса на лагера по време на монтажа или демонтажа (по време на монтажа или ремонта), например, поставяне на шийки. колянови валове в лагерни опори. Понякога работата на лагерния възел трябва да се извършва във вода или корозивна среда, в резултат на което заплахата от корозия прави невъзможно използването на търкалящи лагери. В допълнение към тях съществуват и други ситуации, например икономическата полза от използването на по-прости лагери за замяна на лагерите за валцуване, по-специално за нискоскоростни вериги на неподходящи механизми.

Като цяло плъзгащият лагер не е толкова често заявяван като търкалящ лагер

Строителство и материали

Плъзгащият лагер е сглобено тяло и втулка, т.е. неговата структурна схема е по-проста от търкалящия лагер. Тялото може да бъде твърдо или разглобяемо. В последния случай и двете му части са закрепени с шпилки или болтове. Обшивката е направена във формата на ръкав. В една част лагерна втулка може да бъде направена под формата на две отделни половинки, отгоре и отдолу. Втулката на плъзгащия лагер се притиска в корпуса. Въпреки че еднокомпонентният лагер е по-прост в дизайна, разделеният вариант е много по-удобен за монтаж.

Ако валът е подложен на големи деформации или е невъзможно точното сглобяване на механизма, се използват саморегулиращи се лагери. С други думи е необходим сферичен плъзгащ лагер.

Строителни материали: чугун за корпуса (марки SCH 12-28 и SCH 18-36), бронз, чугун и пластмаса за вложки. Бабитите и оловните бронзи, леките антифрикционни материали са монтирани върху стоманена, бронзова или чугунена основа. Използват се и чугунени или бронзови втулки с баббит. Има и дървени лайнери и дори ръкави от ПДЧ!

Някои материали ви позволяват да направите лайнери, които могат да работят без допълнително смазване.

Геометрията на работните повърхности на лагерите може да бъде различна. Цилиндрични, конични, плоски или сферични форми са приложими в подходящи условия, една и съща повърхност трябва да бъде съпоставимата повърхност на вала. Конични и сферични лагери се използват рядко - първите са удобни за малки натоварвания в условията на системна необходимост от регулиране на хлабината. Последните, самостоятелно подравняване, са в състояние да работят при условия на изкривяване на вала в лагерния възел.

Изисквания за лагерите

Плъзгащият лагер трябва да отговаря на определени изисквания.

Първо, материалите и конструкцията на конструкцията трябва да гарантират минимални загуби на триене и износване на вала.

Второ, здравината и коравината на лагерния възел трябва да са достатъчни за дългосрочна работа при действителни натоварвания.

Трето, монтажът, инсталирането и поддръжката на лагерите трябва да бъдат възможно най-прости.

Четвърто, размерите на работните (контактни) повърхности на лагера трябва да бъдат достатъчни, за да създадат условия за ефективно разсейване на топлината и възприемане на налягането, което възниква, когато работата се извършва без изстискване на смазката.

грес

Триенето е враг на плъзгащия лагер. В допълнение към износването на работните повърхности, повишеното триене може да доведе до сериозно прегряване на сглобката.

Основното средство за справяне с триенето, както и изборът на оптимална междина, прецизното монтиране и довършване на триещите се повърхности е смазка.

Лагерна грес плъзгането може да бъде различно, то може да бъде твърдо или течно, газообразно или дебело (последователно). Уникалните механизми дори работят с лагери на магнитна възглавница, т.е. магнитното поле играе ролята на смазка! Но най-често в техниката за смазване на лагерни единици се използва минерално масло в течно състояние.

Като грес, също широко разпространени смазочни масла, прилагани грес. Този тип лубрикант е добре познат на всеки, който се е сблъскал с кола и селскостопанско оборудване.

С висока температура работната среда, течни или смазочни масла са трудни, почти невъзможно да се държат в лагера - те изтичат. В този случай спасяват талк, слюда, графит и други видове твърди смазочни материали.

Течният смазочен материал се подава в работната зона на лагера с помощта на специални системи, които работят в един от следните режими: индивидуално или централизирано смазване, периодично или непрекъснато захранване с масло, без принудително захранващо налягане или работа с такова налягане. Периодичното индивидуално смазване се осигурява от нипелите с въртяща се капачка, има фитинги за мазнини за пресоване, нипели за смазване на капачки. Непрекъснатото индивидуално смазване изисква използването на фитилни или капкови нипели.

Високата ефективност на лагера може да се постигне чрез създаването на система за хидродинамично смазване, когато валът, изложен на външни сили, се върти ексцентрично в обвивката, привличане на смазващото средство в получената междина. В резултат на това се образува маслен клин с хидродинамично налягане, който осигурява тип течност при триене.

Видове триене

Дебелината на масления слой определя режима на работа на лагера: гранично, полусухо, полутечно или течно триене.

В граничния или полусухия режим, дебелината на смазочния слой е толкова малка, че този слой губи свойствата си на течност. В полутечен или течен режим работните повърхности на лагера и вала са разделени от слой смазващо средство, което покрива неравностите на третираната повърхност. За възли с граничен режим на триене, прилагаме опростено изчисление чрез средното налягане (p) или по друг критерий, продуктът (pv).

Най-благоприятен е режимът на течно триене при плъзгащи лагери. Това допринася за постигането на висока износоустойчивост. В този случай изчислението се основава на теорията на смазването (хидродинамичен аспект).

Конвенционалната граница между видовете триене се счита за номер на Зоммерфелд:

[S ₀ ] = p * μ / μ * ώ,

където

[S0] е номерът на Зоммерфелд;

P е средното налягане в лагера;

Ψ - относителна диаметрална хлабина, съотношението на действителния размер на отвора към диаметъра на монтажния размер на вала в лагера;

μ - динамичен вискозитет на маслото;

рад, rad / s - ъгловата скорост на лагера.

Тези номера са дефинирани за различни типове и модели лагери и са разположени на съответните таблици. Изчислява се действителната стойност S ₀ , след което се сравнява със стойността на таблицата и се прави заключение:

Когато S0 ≥ [S0], триенето е полутечно.

Когато S ₀ <[S ₀ ] фрикционен флуид.

Опростено изчисление

Първият критерий за изчисление изисква удовлетворяване на следното равенство:

p ≤ [p],

където [p] е стандартната стандартна стойност на максимално допустимото средно налягане в лагера;

P е изчислената стойност на средното налягане.

Тази проверка отразява степента на износоустойчивост на лагера.

Друг критерий, изискващ условието:

P * v ≤ [p * v],

където v е скоростта на плъзгане, m / s,

отразява термичния стрес.

Стойностите на p и pv не отразяват влиянието на редица важни фактори (качество на повърхността, степен на износване и др.) Върху изпълнението на обекта на изчисление, което принуждава инженерите да считат самото изчисление за приблизително.

Стойностите на [p] и [pv] са дадени в справочници, тъй като са средни за различните видове лагери.

път сили на триене изчислява се по формулата:

_Mt = (1/2) * f * l * d2,

където f е табличен коефициент на триене се избира, като се вземат предвид условията на работа.

Изчисляването на разсейването на топлината се изчислява като:

W = M * m * ώ = f * P * v,

Тук скоростта v също се избира според таблиците.

Скоростта, с която се появява феноменът на преход на гранично триене към полутечна, се определя от формулата на Вогепол:

v ₁ = P / 10 ⁷ * c * μ * V,

където P е натоварването на лагера, N;

µ е вискозитетът на маслото (динамичен), N * s / m ² ;

V = πd ² l / 4 - изместване на лагера, m ³ ;

с - зададен постоянен коефициент в зависимост от материалите:

- чугун - сив 1 ... 2;

- антифрикционно 1.5 ... 2.5;

- за бронз и бабит, стойностите са съответно 2 ... 3 и 2.5 ... 4.

Горните стойности са за саморегулиращи се лагери.

Изразявайки P през p, преобразуваме формулата на Vogelpol:

v ₁ = P / 1.5 * 10 ⁸ * c * μ

Сравнявайки скоростта на плъзгане v, коефициента на триене f, скоростта на плъзгане v _2, коефициента на триене f ₂ , даваме формулата на коефициента на триене в лагера:

f≈f ₁ - (v / v ₂ ) * (f ₁ - f ₂ )

Индикатори без индекс съответстват на режима на проектиране, индекс 1 принадлежи към режима на преход от процеса на гранично триене към състоянието на полутечен режим, индекс 2 се възлага на индикаторите, приети за преминаване от полу течно към течно триене. На свой ред, коефициентът на триене f2 се определя по формулата Fold:

Изчисляване в условията на фрикционна течност

За този случай изчисляването на лагерите се основава на формулата на Рейнолдс:

където µ е вискозитетът на маслото, N * s / m ² ;

h _m - разстоянието в напречното сечение, където има максимално налягане, mm;

h е разстоянието, дефинирано в произволна част, mm;

v - скорост, m / s.

За обикновен лагер това уравнение трябва да се трансформира с помощта на полярните координати:

където p е налягането в лагера, се определя в произволна секция под ъгъл ϕ спрямо линията на центровете;

µ е вискозитетът (динамичния);

ψ = ∆ / d е относителната хлабина в интерфейса между вала и лагера;

χ = e / δ - относителна стойност на ексцентричност;

δ е радиалният клирънс.

От това уравнение се получава формулата за определяне на хидродинамичната товароносимост.

където Фр - коефициент на интензивност, безразмерна функция, се определя от таблиците.

Знаейки, че вискозитетът на маслото се определя по формулата:

Можете да извлечете уравнението:

Коефициент на триене в лагера:

където съотношението _ft / f _p се определя от таблиците на справочниците.

Количеството топлина се определя по формулата:

където d има размер в m; R - в N; ω - в rad./s.

За топлинното изчисление на лагера (и за избора на система за смазване) е необходимо да се знае консумацията на смазка. Тя се определя чрез измерване на течността, изтичаща през пропуските в краищата на зоните - натоварени и разтоварени -. Дори такива измервания се правят за изстискване на масло през каналите, предназначени за смазване. След това получените стойности се разделят на времето, през което се взема проба от изтеклото смазка.

За втора консумация е:

където Q = q ₁ + q ₂ + q ₃

- безразмерен коефициент.

В тази формула: q ₁ е табличният коефициент на протичане на смазката през пропуските в краищата на заредената зона;

- коефициент на потребление на смазка в краищата на разтоварената зона;

Тук β е безразмерен коефициент, таблична стойност;

- pe - налягане в системата за принудително смазване;

- коефициент, отчитащ интензитета на изтичане на масло през каналите за смазване:

- θ - безразмерен коефициент, таблична стойност;

Размерите a и b се изчисляват по формулите:

a ≈ 0.05 d + (3) 5) mm;

b ≈ (0.20 ÷ 0.25) d

Уравнението на топлинния баланс за лагерния възел е:

W = W ₁ + W ₂ ,

където W се определя по формулата по-горе и обозначена със знака (*).

Количеството топлина, което се предава, когато лагерът е смазан

W ₁ = cQ (t ₂ - t ₁ ), W

където с е специфичният топлинен капацитет на маслото, J / тз * °;

Q - разход на масло, m ³ / s;

t ₁ и t ₂ - температура на смазване (индекс 1 на входа и индекс 2 на изхода на лагера).

Количеството топлина, изхвърлена в околното пространство чрез масивен корпус на лагера:

W ₂ = kF (t _M - t _B ) W,

където k е табличният коефициент на топлопреминаване, W / m2 deg. неговите средни стойности са в диапазона от 9 W 16 W / m2.

F - въздушно промита носеща повърхност, т2;

t _M - средната температура на смазочното масло в работната зона;

t _B - температура на въздуха.

Температурата на маслото в зоната на носещото натоварване по правило не е известна предварително, и следователно се определя от стойностите на определена средна температура на смазката. Поради това хидродинамичното изчисление на лагера трябва да се извърши чрез итерация (последователни приближения).

Същият итерационен метод определя оптималните стойности на ψ, вискозитета на маслото µ. Решенията трябва да отговарят на условието:

W = W ₁ + W ₂

Уплътнителните лагери, които са един вид лагери, които възприемат аксиалното натоварване, работят само в гранично или полу-течно триене.

Производство на лагери

Заводът на плъзгащи лагери, като правило, е специализирано предприятие. Произведени като готови единици, но отделно лайнери. Растенията извършват и ремонт на повредени или износени лагери. Като част от капацитета са механични и термични магазини, монтажни линии, които често работят в автоматичен режим. Също така има оборудване за пръскане на покрития върху триещи се повърхности с цел повишаване на износоустойчивостта и намаляване на коефициента на триене на лагерния възел. Плъзгащите лагери, снимките на които са дадени в статията, служат като отлична илюстрация на високото техническо ниво на производство на тези продукти.

заключение

Въпреки че плъзгащите лагери не са толкова често срещани като търкалящите лагери, те уверено заемат своята ниша, отговарят на изискванията за тях, а технологията им на производство постоянно се подобрява.