Диаметральный зазор что это

Простейший подшипник скольжения местного нагружения представляет собой втулку (вкладыш) 1 (рис. 3.8), выполненную из антифрикционного материала, например бронзы, в которую с зазором устанавливают цапфу вала 2. Втулку закрепляют в корпусе подшипника 3 или чаще всего непосредственно в корпусе, раме или станине изделия.

Различают гидродинамические, гидростатические, аэростатические подшипники скольжения. Методики расчета и назначения зазоров в таких подшипниках различны. Ниже рассмотрена методика расчета зазоров и выбора посадок для гидродинамических подшипников местного нагружения, наиболее широко используемых в машиностроении.

Расчет зазоров в гидродинамических подшипниках основан на использовании гидродинамической теории смазки [2J. В соответствии с этой теорией наличие в соединении цапфы вала и вкладыша определенного зазора приводит при вращении вала к образованию масляного клина, создающего давление, превышающее нагрузку, и обеспечению жидкостного трения (трения с наличием слоя жидкой смазки) между трущимися поверхностями цапфы и вкладыша.

В состоянии покоя цапфа вала под действием силы собственного веса и внешней нагрузки лежит на нижней образующей вкладыша (рис. 3.9, ц), практически полностью вытесняя масло в зоне максимального сближения поверхностей. Соединение имеет максимальный эксцентриситет е_тах и односторонне расположенный вверху диаметральный зазор S.

При вращении вала в подшипнике цапфа увлекает вязкое масло, нагнетает его в суживающуюся клиновую полость. Возникает гидродинамическое давление, под действием которого цапфа вала несколько приподнимается и смещается в сторону вращения, т.е. «всплывает». С увеличением частоты вращения вала расклинивающее действие масляного слоя увеличивается, создается гидродинамическое давление, превышающее действующую на подшипник внешнюю нагрузку и заставляющее цапфу вала принять положение, показанное на рис. 3.9, б. При установившемся режиме работы нагнетающее действие масляного клина продолжается и вал «плавает» в смазочном материале, практически не изнашиваясь.

Рис. 3.9. Схема относительного положения цапфы и вкладыша подшипника: о — в покое; б, в — при установившемся режиме работы

Масляный клин в гидродинамическом подшипнике в каждом конкретном случае (размеры и материалы сопрягаемых деталей, величины внешней нагрузки и частоты вращения, вязкость масла, рабочая температура и др.) образуется в области определенных зазоров между цапфой вала и вкладышем.

Целью расчета является определение величины зазора и выбора посадки в соединении цапфы и вкладыша гидродинамического подшипника скольжения, обеспечивающих надежное жидкостное трение в заданных условиях работы.

Методика расчета гидродинамического подшипника скольжения местного нагружения приведена ниже в соответствии с рекомендациями [15].

Положение цапфы во вкладыше подшипника определяется при установившемся режиме работы в состоянии равновесия абсолютным е и относительным % = 2e/S эксцентриситетами (см. рис. 3.9, б). Цапфа и вкладыш разделены переменным зазором; в месте их наибольшего сближения зазор равен h_min, на диаметрально противоположной стороне зазор h_max = S — h_min (S = D — d, где D и d соответственно диаметр отверстия вкладыша и цапфы вала).

Для гарантированного образования зазора h_min необходимо обеспечить требуемую несущую способность подшипника, т.е. его способность создать в заданных условиях гидродинамическое давление, препятствующее разрыву масляного слоя под действием внешней нагрузки.

Согласно гидродинамической теории смазки, несущая способность подшипника обеспечивается, если выполняется условие

где R — радиальная нагрузка, действующая на подшипник, Н;

р — динамическая вязкость используемого для смазки масла, Па • с (рис. 3.10);

где п — частота вращения цапфы, мин -1 ;

(. — длина подшипника, мм; d — диаметр вала, мм;

C_R — коэффициент нагруженности подшипника; v|/ — относительный зазор, vj/ = S/d.

Рис. 3.10. Зависимость динамической вязкости г турбинных и индустриальных (а) и моторных (б) масел от температуры г [1]:

7-Т-46; 2-Т-30; 3-Т-22; 4-И-20; 5- И-12; 6-И-8; 7- М-12; 8— М-8; 9-М-6

Из зависимости (3.1) следует, что для обеспечения жидкостного трения коэффициент нагруженности должен быть равен

где р — среднее давление:

При постоянном отношении t/d коэффициент нагруженности C_R зависит от величины относительного эксцентриситета х- Эта зависимость имеет вид [15]

где т_хнт₂ — коэффициенты, постоянные для данного отношения t/d (табл. 3.3).

ИЗУЧЕНИЕ ВЛИЯНИЯ ДИАМЕТРАЛЬНОГО ЗАЗОРА НА КОЭФФИЦИЕНТ ТРЕНИЯ ПОДШИПНИКОВ СКОЛЬЖЕНИЯ ИЗ ТЕРМОПЛАСТИЧНОГО МАТЕРИАЛА Самедов Ф.А.

В работе рассматривается влияние диаметрального зазора на коэффициент трения подшипников скольжения. Получены данные, которые показывают, что диаметральный зазор оказывает влияние на коэффициент трения при смазке подшипников скольжения водой .

Текст научной статьи

Основной причиной выхода деталей и рабочих органов машин из строя является не поломка, а износ и повреждение рабочих поверхностей. Элементарное представление о трении и изнашивании исходит из механической точки зрения, согласно которой механизм явлений заключается в том, что при скольжении неровности одной поверхности зацепляются за неровности сопряжённой поверхности, что приводит к срезанию и выламыванию неровностей. В результате образуются новые неровности. Процесс продолжается с возможным выглаживанием поверхностей трения [1, 2]. Автором [3] проделана огромная работа по использованию полимерных материалов для узлов трения. При этом полимеры обладают по сравнению с металлами более низким коэффициентом трения, меньше изнашиваются, нечувствительны к ударам и колебаниям, имеют меньшую стоимость и более технологичны в производстве деталей, а также способность полимеров работать, при смазке водой, является важным их преимуществом перед металлом. В металлическом подшипнике зазор является величиной более или менее постоянной, зависящей от теплового расширения вала и подшипника, степени обработки трущейся пары, изгиба вала и характера смазки. При разработке подшипников скольжения из полимерных материалов основным параметром конструкции является величина диаметрального зазора между сопрягаемыми поверхностями вала и подшипников. Величину зазора назначают, исходя из условий обеспечения нормальной работы соединения в режиме сухого граничного или полужидкостного трения. Величина должна определяться из того условия, чтобы возникающие контактные напряжения в рабочей зоне не превышали некоторых допустимых, для данного полимерного материала, значений. При работе же соединения в режиме жидкостного трения величина зазора определяется из условий обеспечения некоторого минимального слоя смазки между трущимися поверхностями и отчасти из условий теплоотвода. Расчёт зазора в данном случае можно производить существующими методами, основанными из теории гидродинамического трения [4]. С целью выяснения оптимальной величины относительного зазора, для подшипника скольжения из термоэластопласта испытание проводилось на всех режимах, для исследования работоспособности узлов трения с различными зазорами (0,02, 0,04, 0,06, 0,08, 0,09). Полученные данные нами обработаны и построены кривые зависимости коэффициента трения от относительного зазора (см. рис.). Анализ полученных кривых на рис. показал, что с увеличением скорости скольжения (при Р = 5 ¸ 20 кгс/см2 во всех диапазонах скоростей коэффициент трения уменьшается с увеличением относительного зазора y = 0,02 ¸ 0,08 с шагом 0,02. В диапазоне скорости скольжения (V = 1,0 ¸ 1,6 м/с) коэффициент трения интенсивно уменьшается. В дальнейшем, как правило, повышение скорости скольжения очень мало влияет на коэффициент трения. Как видно из кривых, с увеличением удельной нагрузки при переменной скорости с изменением относительного зазора также уменьшается коэффициент трения. Рис. 1. Зависимость коэффициента трения от относительного зазора Наиболее благоприятным, с точки зрения работоспособности узлов трения, является диапазон зазора, лежащий в пределах 0,04 ¸ 0,08. Это объясняется тем, что применение нескольких больших зазоров y положительно влияет на работоспособность узла трения, ввиду низкой теплопроводности материала. Увеличение относительного зазора приводит к повышению коэффициента трения, т. е. нарушается минимальная толщина плёнки смазывающей жидкости. Исходя из вышесказанного, можно отметить, что чрезмерное увеличение зазора y > 0,09 может привести к ухудшению работоспособности подшипника скольжения. Суть этого процесса можно объяснить тем, что роль воды, как охлаждающей смазки не является определяющей. Явление локального разогрева за счёт биения, перекоса вала в подшипнике обуславливает интенсификацию адгезионной схватки поверхности вала и вкладыша.

5. Зазоры между матрицей и пуансоном

Зазоры имеют большое технологическое значение в процессе резания листовых материалов как в отношении качества поверхности среза (см. рис.3), так и в отношении сопротивления срезу и влияния на стойкость штампов. Заусенцы и дефекты поверхности среза возникают в результате неравномерного распределения зазора по периметру и при затуплении режущих кромок пуансона и матрицы. На рис.16 изображена схема образования заусенцев в результате значительного затупления режущих кромок. При затуплении режущих кромок пуансона заусенцы образуются на вырезаемой детали (рис.16, а). При затуплении матрицы заусенцы возникают вокруг пробитого отверстия (рис.16, б). Наконец, если затупились и матрица, и пуансон, заусенцы образуются и на детали, и вокруг отверстия на материале (рис.16, в).

Рис.16. Образование заусенцев при затуплении режущих кромок

Необходимо указать, что незначительное притупление режущих кромок (r = 0,05 / 0,1 мм) в случае вырубки из стали толщиной свыше 1 мм не вызывает появления заусенцев и повышает стойкость штампа. Так, при чистовой вырубке с зазором 0,01 мм, а также при зачистке рекомендуется искусственное притупление режущих кромок матрицы. Такое же притупление рекомендуется у режущих кромок пуансона, работающего в паре с твердосплавной матрицей. При вырубке тонких материалов притупление режущих кромок недопустимо.

Многообразие производственных условий и различие предъявляемых к деталям требований по чистоте среза и точности размеров не позволяют установить единую величину зазора, одинаково пригодную для всех случаев штамповки.

Примерные величины односторонних зазоров приведены в табл.8.

Табл.8. Примерные величины односторонних зазоров для разных случаев штамповки.

Разница в величине зазоров для разных материалов (за исключением алюминии и высокоуглеродистой стали) сравнительно невелика, к тому же она практически перекрывается колебаниями допусков на изготовление пуансонов и матриц. Поэтому для практического пользования следует применять значения зазоров без разгра ничения по роду материала, согласно табл.9, в которой приведены предельные значения начальных зазоров, допустимых при изготовлении вырубных и пробивных штампов, выраженные в долях миллиметра. В процессе эксплуатации и износа рабочих частей штампов зазоры увеличиваются и становятся больше приведенных в таблице

Основные правила направления зазоров.

1. При вырубке наружного контура зазор берется за счет уменьшения размеров пуансона. Размер матрицы принимается равным наименьшему предельному размеру детали.

2. При пробивке отверстий зазор образуется за счет увеличения размеров матрицы. Размер пуансона берется равным наибольшему предельному размеру отверстия.

Табл.9. Значения начальных зазоров при изготовлении вырубных и
пробивных штампов (зазоры диаметральные или двусторонние), мм.

1. Наименьшие начальные зазоры являются номинальными. Наибольшие начальные зазоры учитывают увеличение их за счет допусков на изготовление пуансона и матрицы.

2. При пробивке отверстий с гладкими стенками в материале толщиной до 5 мм зазоры брать по нижнему пределу, указанному в данной таблице, для более толстых материалов — согласно табл.8.

3. Для вырубки и пробивки мягкого алюминия толщиной до 5 мм зазоры брать по нижнему пределу, а для вырубки и пробивки твердых материалов (σ_В > 50 кгс/мм2) — по верхнему пределу, указанному в таблице.

Информация Образец тех. задания для изготовления штампов