Расчет посадок с зазором?

Рассмотрим один из вариантов расчета посадки подшипни­ка скольжения.

Известно, что при гидродинамическом режиме работы масляный клин в под­шипнике скольжения возникает только в области определенных зазоров между цапфой вала и вкладышем подшипника. Поэтому задачей настоящего расчета является нахождение оптимального расчетного зазора и выбор по нему стан­дартной посадки.

Рассмотрим упрощенный метод расчета и выбора посадок. Толщина масляного слоя в месте наибольшего сближения поверхностей отверстия и вала

где S - диаметральный зазор;

х = - относительный эксцентриситет;

е - абсолютный эксцентриситет вала в подшипнике при зазоре S.

Принципиальный график зависимости толщины масляного слоя от величины зазора S приведен на рис. 2.7.

Как видно из рис. 2.7, определенной толщине масляного слоя соответствуют два зазора. Например, [h_min] соответствуют зазоры [S_min] и [S_max]. Допустимая минимальная толщина масляного слоя, при которой еще обеспечивается жидкостное трение:

где К  2 - коэффициент запаса надежности по толщине масляного слоя;

y_g - добавка на неразрывность масляного слоя (у_g =2-3 мкм).

Поэтому необходимо соблюдать условие

где [S_min] - минимальный допустимый зазор, при котором толщина масляного слоя равна допустимой [h_min].

Относительный эксцентриситет x_min, соответствующий зазору S_min, из-за возмож­ности возникновения само возбуждающихся колебаний вала в подшипнике реко­мендуется принимать не менее 0,3, то есть х_min  0,3.

Для определения x используем зависимость предмета «Детали машин»

где  - угловая скорость вала, рад/с;

С_R - коэффициент нагруженности подшипника;

Р - среднее удельное давление (Па),

Здесь F_r - радиальная нагрузка на цапфу;

l, d_Н.С. - длина подшипника и номинальный диаметр соединения, м;

 - динамическая вязкость смазочного масла при рабочей температуре t_n (Н*с/м²),

где t_и - температура испытания масла (50 °С или 100°С);

_to - динамическая вязкость при 1_и = 50"С (или 100"С);

п - показатель степени, зависящий от кинематической вязкости масла v.

Таблица 2.2. Значения показателей степени п

Обозначив

получим

Минимальный допустимый зазор

где K_ - коэффициент, учитывающий угол охвата.

Максимальный допустимый зазор при h = [h_min]

При выборе посадки необходимо выполнить условие

При этом

где ∆^S_t - поправка, связанная с различием коэффициентов линейных расши­рений материалов вала и втулки или существенным различием температур соединенных деталей,

а_D, а_d - коэффи­циенты линейного расширения втулки и вала;

- разность между рабочей и нормальной (20 °С) температурами;

∆^S_Ra - поправка, связанная с наличием неровностей на поверхностях вала и втулки,

Т_изн — допуск на износ.

Величина допуска на износ может задаваться числовым значением, рассчитан­ным по требуемой долговечности подшипника, или определяться по предписан­ному коэффициенту запаса точности К_Т:

где

При выборе посадки необходимо использовать дополнительное условие, по которому средний зазор S_С в посадке должен быть примерно равен оптимально­му S_опт:

Если при выборе посадки не удается выполнить все условия, то следует произвести проверку правильности выбора посадки теоретико-вероятностным методом, определив для этого вероятностные зазоры:

При невыполнении условий необходимо провести по­вторный расчет.

Рекомендации по применению некоторых посадок с зазором. Посадку Н5/Н4 (S_min = 0 и ) назначают для пар с точным центрированием и направлением, в которых допускается проворачивание и продольное перемещение деталей при регулировании. Эти посадки можно использовать вместо переходных (в том чис­ле для сменных частей). Для вращающихся деталей их применяют только при малых скоростях и нагрузках.

Посадку H6/h5 назначают при высоких требованиях к точности центрирования (например, пиноли в корпусе задней бабки токарного станка, измерительных зубчатых колес на шпинделях зубоизмерительных приборов), посадку H7/h6 (предпочтительную) - при менее жестких требованиях к точности центрирова­ния (например, сменных зубчатых колес в станках, корпусов под подшипники качения в станках, автомобилях и других машинах, поршня в цилиндре пневма­тических инструментов, сменных втулок кондукторов и т. п.). Посадку H8/h7 (предпочтительную) назначают для центрирующих поверхностей, когда можно расширить допуски на изготовление при несколько пониженных требованиях к соосности.

Посадки H5/g4; Н6/g5 и H7/g6 (последняя предпочтительная) имеют наимень­ший гарантированный зазор из всех посадок с зазором. Их применяют для точ­ных подвижных соединений, требующих гарантированного, но небольшого зазора для обеспечения точного центрирования (например, золотника в пневматиче­ской сверлильной машине, шпинделя в опорах делительной головки, в плунжер­ных парах и т. п.).

Для подвижных посадок наиболее распространены H7/f7 (предпочтительная), H8/f8 и подобные им посадки, образованные из полей допусков квалитетов 6, 8 и 9.

Посадки H7/е8, H8/е8 (предпочтительные), Н7/е7 и посадки, подобные им, образованные из полей допусков квалитетов 8 и 9, обеспечивают легкоподвиж- ное соединение при жидкостной смазке. Их применяют для быстровращающихся валов больших машин.

Посадки H8/d9, H9/d9 (предпочтительные) и подобные им посадки, образован­ные из полей допусков квалитетов 7, 10 и 11, применяют сравнительно редко. Например, посадку H7/d8 используют при большой частоте вращения и малом давлении в крупных подшипниках, а также в сопряжении поршень - цилиндр и компрессорах, посадку H9/d9 - при невысокой точности механизмов.

Посадки H7/с8 и H8/с9 характеризуются значительными гарантированными зазорами, используются для соединений с невысокими требованиями к точности центрирования. Наиболее часто эти посадки назначают для подшипников сколь­жения (с различными температурными коэффициентами линейного расшире­ния вала и втулки), работающих при повышенных температурах (в паровых тур­бинах, двигателях, турбокомпрессорах, турбовозах и других машинах, в которых при работе зазоры заметно уменьшаются вследствие того, что вал нагревается и расширяется больше, чем вкладыш подшипника).

При выборе посадок (на основе расчета) необходимо учитывать отношение 1/d', чем меньше это отношение, тем меньше должен быть наименьший зазор.