Klizni ležaj. Izračun ležajeva

Za prostorno fiksiranje osovina i osovina i percepciju opterećenja (aksijalni, radijalni) su nosive jedinice. Kvaliteta izrade i ugradnja ležajeva utječe na performanse i trajnost strojeva.

vrste

Koja je razlika između kliznog ležaja i kotrljajućeg ležaja? Neka vrsta trenja unutar sklopa ležaja. Klizni klizni ležaj je u izravnom kontaktu s vratilom ili osovinom, njihove površine su međusobno spojene. U valjkastom ležaju ove površine se ne spajaju jedna s drugom, razdvojene su separatorom - kuglicama, valjcima, iglama.

Klizni ležajevi, na kojima se nalaze fotografije ispod, su radijalni, potisni (takvi se ležajevi nazivaju potisni ležajevi), kutni kontakt. Ove karakteristike ukazuju na karakterističan smjer opterećenja u sklopu ležaja u odnosu na aksijalni pravac osovine.

Klizni ležaj, domet

Korištenje kliznih ležajeva opravdano je u slučajevima kada je potrebno osigurati rad brzih osovina, budući da valjkasti ležajevi na nekim načinima nisu dovoljno izdržljivi; kada je točnost ugradnje osovina i osovina, osobito velike brzine; osim ako su razvijeni standardni valjkasti ležajevi odgovarajućih veličina.

Druga je situacija kada se klizni ležaj ispostavlja da je poželjniji od valjkastog ležaja: potrebno je odvojiti kućište ležaja tijekom montaže ili demontaže (tijekom ugradnje ili popravka), na primjer, postavljanje vratova. radilice u nosačima ležaja. Ponekad se rad ležajnog sklopa mora odvijati u vodi ili korozivnom okolišu, zbog čega opasnost od korozije onemogućuje korištenje kotrljajućih ležajeva. Osim toga, postoje i druge situacije, na primjer, ekonomska korist od upotrebe jednostavnijih ležajeva za zamjenu kotrljajućih ležajeva, posebno za krugove niskih brzina neodgovornih mehanizama.

Općenito, klizni ležaj nije onakav kako se često tvrdi valjkasti ležaj

Konstrukcija i materijali

Klizni ležaj je sastavljeno tijelo i košuljica, tj. Njegova strukturna shema je jednostavnija od kotrljajućeg ležaja. Tijelo može biti čvrsto ili odvojivo. U potonjem slučaju oba su dijela pričvršćena klinovima ili vijcima. Obloga je izrađena u obliku rukava. U jednodijelnom ležajnom košu može se napraviti u obliku dvije odvojene polovice, gornji i donji. Navlaka kliznog ležaja je utisnuta u kućište. Iako je jednodijelni ležaj jednostavniji za dizajn, split verzija je mnogo prikladnija za ugradnju.

Ako je osovina podložna velikim deformacijama ili je nemoguće točno montirati mehanizam, koriste se samousporedni ležajevi. Drugim riječima, potreban je sferični klizni ležaj.

Građevinski materijali: lijevano željezo za trup (klase SCH 12-28 i SCH 18-36), bronca, lijevano željezo i plastika za umetke. Babbits i olovne bronce, lagani anti-frikcijski materijali montiraju se na čeličnu, brončanu ili lijevanu željeznu osnovu. Korištene su također i lijevano željezo ili brončane košuljice s naslagom bobita. Tu su i drvene obloge, pa čak i rukavi od iverice!

Neki materijali omogućuju izradu košuljica koje mogu raditi bez dodatnog podmazivanja.

Geometrija radnih površina ležajeva može biti različita. Cilindrični, konusni, ravni ili sferični oblici primjenjuju se u odgovarajućim uvjetima, a ista površina treba biti površina spojnice osovine. Kožni i sferični ležajevi koriste se rijetko - prvi su prikladni za mala opterećenja u uvjetima sustavne potrebe za podešavanjem razmaka. Potonji, samoregirajući, sposobni su raditi pod uvjetima nakošenja vratila u sklopu ležaja.

Zahtjevi za ležajeve

Klizni ležaj mora zadovoljiti određene zahtjeve.

Prvo, materijali i konstrukcija sklopa moraju osigurati minimalne gubitke trenja i habanje osovine.

Drugo, čvrstoća i krutost sklopa ležaja moraju biti dovoljni za dugotrajno djelovanje u uvjetima stvarnog opterećenja.

Treće, montaža, ugradnja i održavanje ležajeva treba biti što jednostavnija.

Četvrto, dimenzije radnih (kontaktnih) površina ležaja trebale bi biti dovoljne za stvaranje uvjeta za djelotvornu disipaciju topline i percepciju tlaka koji se događa kada se rad obavlja bez istiskivanja maziva.

mast

Trenje je neprijatelj kliznog ležaja. Osim trošenja radnih površina, povećano trenje može prouzročiti ozbiljno pregrijavanje sklopa.

Glavno sredstvo suočavanja s trenjem, uz izbor optimalnog razmaka, precizna ugradnja i završna obrada površina za trljanje je mazivo.

Mast za ležaj klizanje može biti različito, može biti čvrsto ili tekuće, plinovito ili debelo (konzistentno). Jedinstveni mehanizmi čak i rade s ležajevima na magnetskom jastuku, tj. Magnetno polje igra ulogu maziva! No, najčešće u tehnici podmazivanja ležajnih jedinica korišteno je mineralno ulje u tekućem stanju.

Kao mast, također se rabe masna maziva. Ova vrsta maziva dobro je poznata svakome tko je naišao na auto i poljoprivrednu opremu.

Kod visokotemperaturne radne okoline, tekuća ili maziva maziva su teška, gotovo nemoguća za držanje u ležaju - oni istječu. U tom slučaju spašavaju se talk, tinjac, grafit i druge vrste krutih maziva.

Tekuće mazivo se dovodi u radni prostor ležaja pomoću posebnih sustava koji rade u jednom od sljedećih načina: pojedinačno ili centralizirano podmazivanje, periodično ili kontinuirano dobavu maziva, bez prisilnog dovoda ili rad s takvim tlakom. Povremeno pojedinačno podmazivanje obavljaju bradavice s zakretnim poklopcem, tu su i fitinzi za masnoću za prešanje, nazuvice za mast kapa. Neprekidno individualno podmazivanje zahtijeva korištenje fitilja ili kapljica.

Visoka učinkovitost ležaja može se postići stvaranjem sustava hidrodinamičkog podmazivanja, kada se osovina izložena vanjskim silama okreće ekscentrično u košuljici, povlačeći mazivo u rezultirajući zazor. Kao rezultat toga, formira se uljni klin s hidrodinamičkim tlakom, koji osigurava trenje tipa tekućine.

Vrste trenja

Debljina sloja ulja određuje način rada ležaja: trenje granice, polu-suho, polutekuće ili tekuće.

U graničnom ili polu-suhom načinu, debljina sloja maziva je toliko mala da taj sloj gubi svojstva fluida. U polutekućoj ili tekućoj izvedbi, radne površine ležaja i osovine odvojene su slojem maziva, koji pokriva nepravilnosti obrađene površine. Za čvorove s modom granice trenja primjenjujemo pojednostavljeni izračun srednjim tlakom (p) ili drugim kriterijem, proizvodom (pv).

Način rada s tekućim trenjem za rad kliznog ležaja je najpovoljniji. Doprinosi postizanju visoke otpornosti na trošenje. U ovom slučaju izračun se temelji na teoriji podmazivanja (hidrodinamički aspekt).

Konvencionalna granica između tipova trenja smatra se Sommerfeldovim brojem:

[S ₀ ] = p * μ / μ * ώ,

gdje

[S0] je Sommerfeldov broj;

P je prosječan tlak u ležaju;

Ψ - relativni promjer prečnika, omjer stvarne veličine razmaka prema promjeru veličine montažnog vratila u ležaju;

μ - dinamička viskoznost ulja;

rad, rad / s - kutna brzina ležaja.

Ovi brojevi su definirani za različite tipove i modele ležajeva i nalaze se na odgovarajućim tablicama. Izračunava se stvarna vrijednost S0, zatim se uspoređuje s vrijednošću tablice i donosi se zaključak:

Kada je S ₀ > [S ₀ ], trenje je polu-tekuće.

Kada je S ₀ <[S ₀ ] frikcijska tekućina.

Pojednostavljeni izračun

Prvi kriterij izračuna zahtijeva zadovoljenje sljedeće jednakosti:

p ≤ [p],

gdje je [p] tabelarna standardna vrijednost maksimalno dopuštenog prosječnog tlaka u ležaju;

P je izračunata vrijednost prosječnog tlaka.

Ova provjera odražava stupanj otpornosti ležaja na trošenje.

Drugi kriterij koji zahtijeva uvjet:

P * v ≤ [p * v],

gdje je v brzina klizanja, m / s,

odražava toplinsko naprezanje.

Vrijednosti p i pv ne odražavaju utjecaj niza važnih čimbenika (kvaliteta površine, stupanj istrošenosti, itd.) Na izvedbu objekta izračuna, što inženjere prisiljava da sam izračun računaju kao približan.

Vrijednosti [p] i [pv] dane su u referentnim knjigama, jer su prosječne za različite vrste ležajeva.

vrijeme sile trenja izračunava se pomoću formule:

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

gdje je f tablični koeficijent trenja odabire se uzimajući u obzir radne uvjete.

Izračun rasipanja topline izračunava se kao:

W = M * m * ώ = f * P * v,

Ovdje se brzina v također bira prema tablicama.

Brzina pri kojoj se pojavljuje fenomen prijelaza graničnog trenja u polutekuću određuje se po Vogelpolovoj formuli:

v ₁ = P / 10 ⁷ * c * μ * V,

gdje je P opterećenje na ležaj, N;

µ je viskoznost (dinamička) ulja, N * s / m ² ;

V = πd ² l / 4 - pomak ležaja, m ³ ;

s - stalni koeficijent dodijeljen ovisno o materijalu:

- lijevano željezo - sivo 1 ... 2;

- antifrikcija 1,5 ... 2,5;

- za broncu i babbit, vrijednosti su 2 ... 3 i 2.5 ... 4, respektivno.

Gornje vrijednosti su za samopodešavajuće ležajeve.

Izražavajući P do p, transformiramo formulu Vogelpol:

v ₁ = P / 1,5 * 10 ⁸ * c * μ

Uspoređujući brzinu klizanja v, koeficijent trenja f, brzinu klizanja v _{2 i} koeficijent trenja f ₂ , dajemo formulu koeficijenta trenja u ležaju:

f≈f ₁ - (v / v ₂ ) * (f ₁ - f ₂ )

Pokazatelji bez indeksa odgovaraju modalitetu dizajna, indeks 1 pripada prijelaznom modu iz procesa graničnog trenja u polutekuće stanje, indeks 2 je dodijeljen indikatorima usvojenim za prijelaz iz polutekućeg u tekuće trenje. S druge strane, koeficijent trenja f2 određen je formulom Fold:

Proračun u uvjetima trenja fluida

Za ovaj slučaj izračunavanje ležajeva temelji se na Reynoldsovoj formuli:

pri čemu je µ viskoznost ulja, N * s / m2;

h _m - razmak u poprečnom presjeku, gdje je maksimalni tlak, mm;

h je razmak definiran u proizvoljnom dijelu, mm;

v - brzina, m / s.

Za obični ležaj, ova se jednadžba treba transformirati pomoću polarnih koordinata:

gdje je p tlak u ležištu, određuje se u proizvoljnom dijelu pod kutom ϕ prema liniji središta;

µ je viskoznost (dinamička);

∆ = ∆ / d je relativni razmak između sučelja između osovine i ležaja;

χ = e / δ - relativna vrijednost ekscentriciteta;

δ je radijalni zazor.

Iz ove jednadžbe dobiva se formula za određivanje hidrodinamičkog opterećenja.

gdje je Fr - koeficijent intenziteta, bezdimenzionalna funkcija, određena tablicama.

Znajući da je viskoznost ulja određena formulom:

Možete izvesti jednadžbu:

Koeficijent trenja u ležaju:

pri čemu je omjer f _t / f _p određen tablicama referentnih knjiga.

Količina topline određena je formulom:

gdje d ima dimenziju um; R - u N; ω - u rad./s.

Za toplinski proračun ležaja (i za odabir sustava podmazivanja) potrebno je znati potrošnju maziva. Određuje se mjerenjem tekućine koja teče kroz praznine na krajevima zona - napunjenih i istovarenih -. Čak su i takva mjerenja izvedena za izvučeno ulje kroz utore namijenjene za podmazivanje. Zatim se dobivene vrijednosti podijele s vremenom tijekom kojeg se uzorkuje propušteno mazivo.

Za drugu potrošnju je:

gdje Q = q ₁ + q ₂ + q ₃

- koeficijent bez dimenzija.

U ovoj formuli: q ₁ je tablični koeficijent protoka maziva kroz praznine na krajevima napunjene zone;

- koeficijent potrošnje maziva na krajevima prazne zone;

Ovdje β je bezdimenzijski koeficijent, tablična vrijednost;

- pe - tlak u sustavu prisilnog podmazivanja;

- koeficijent uzimajući u obzir intenzitet istjecanja ulja kroz utore za podmazivanje:

- θ - bezdimenzijski koeficijent, tabelarna vrijednost;

Veličine a i b izračunavaju se pomoću formula:

a ≈ 0,05 d + (3) 5) mm;

b ≈ (0,20 ÷ 0,25) d

Jednadžba toplinske bilance za sklop ležaja je:

W = W ₁ + W ₂ ,

gdje je W određen gornjom formulom i označen znakom (*).

Količina topline koja se prenosi kada se ležaj podmazuje

W ₁ = cQ (t ₂ - t ₁ ), W

pri čemu je c specifični toplinski kapacitet ulja, J / m3 * deg;

Q - potrošnja ulja, m3 / s;

t ₁ i t ₂ - temperatura podmazivanja (indeks 1 na ulazu i indeks 2 na izlazu ležaja).

Količina topline koja se ispušta u okolni prostor pomoću masivnog kućišta ležaja:

W2 = kF ( _tM - tB) W,

pri čemu je k tablični koeficijent toplinskog prijenosa, W / m2 deg. njegove prosječne vrijednosti su u rasponu od 9 W 16 W / m2.

F - zračna oprana ležajna površina, m2;

t _M - prosječna temperatura maziva u radnom području;

t _B - temperatura zraka.

Temperatura ulja u zoni opterećenja ležaja nije u pravilu poznata unaprijed, te je stoga određena vrijednostima određene prosječne temperature maziva. Zbog toga se hidrodinamički proračun ležaja mora izvršiti iteracijom (uzastopnim aproksimacijama).

Ista iteracijska metoda određuje optimalne vrijednosti ψ, viskoznosti ulja µ. Rješenja moraju zadovoljiti uvjet:

W = W1 + W2

Aksijalni ležajevi, koji su neka vrsta ležajeva koji percipiraju aksijalno opterećenje, rade u stanju samo graničnog ili polu-fluidnog trenja.

Proizvodnja ležajeva

Postrojenje kliznih ležajeva, u pravilu, je specijalizirano poduzeće. Proizvedene su kao gotove jedinice, ali odvojeno obloge. Biljke također obavljaju popravke oštećenih ili istrošenih ležajeva. U sklopu kapaciteta su i mehaničke i termalne trgovine, montažne linije, koje često rade u automatskom načinu rada. Također je dostupna oprema za prskanje premaza na površinama za trljanje kako bi se povećala otpornost na trošenje i smanjio koeficijent trenja ležajnog sklopa. Klizni ležajevi, čije su fotografije navedene u članku, izvrsna su ilustracija visoke tehničke razine proizvodnje tih proizvoda.

zaključak

Unatoč činjenici da klizni ležajevi nisu uobičajeni kao valjkasti ležajevi, oni pouzdano zauzimaju svoju nišu, zadovoljavaju zahtjeve za njima, a njihova tehnologija proizvodnje se stalno poboljšava.