Задания и методические указания для выполнения курсового проектапо дисциплине Триботехника в автотранспортном комплексе Общие указания и индивидуальное
Задания и методические указания для выполнения курсового проектапо дисциплине «Триботехника в автотранспортном комплексе»
Общие указания и индивидуальное
техническое задание на проектирование.
Целью работы является практическое усвоение и применение на практике методик расчета и проектирования узлов трения.
В содержание работы входят расчет и проектирование конструкции гидродинамического радиального подшипника скольжения, а так же его элементов.
В объем курсового проекта входит сборочный чертеж подшипника скольжения на листе формата А1, рабочие чертежи вкладыша на листах формата А3 (А4х3) и пояснительная записка на листах формата А4. Пояснительная записка содержит титульный лист, содержание, задание на курсовой проект, описание разработанной конструкции, расчетную часть, приложения и список использованной литературы.
Подшипники скольжения – это опоры вращающихся деталей, работающие в условиях скольжения поверхности цапфы по поверхности вкладыша подшипника. По направлению воспринимаемой нагрузки подшипники различаются на:
Радиальные - воспринимают нагрузку, направленную перпендикулярно оси вала;
Упорные - воспринимают нагрузку, направленную вдоль оси вала;
Совмещенные - воспринимают нагрузку, как осевую, так и радиальную.
Наиболее высокие показатели подшипников скольжения могут быть достигнуты в условиях гидродинамической или газодинамической, гидростатической или газостатической смазки.
Исходные данные для проектирования червячного редуктора приведены в таблице 1.
Таблица 1. Исходные данные
| Вари-ант | Нагрузка F, H | Частота вращения n, об/мин | 
| Дуга охвата
вала,  0
(конфигурация подшипника)
| Схема нагру-жения | L, мм | а, мм |
| 0,25 | |||||||
| 0,5 | |||||||
| 0,75 | |||||||
| M=9150 Нм | |||||||
| 1,25 | |||||||
| 1,5 | |||||||
| 0,25 | |||||||
| M=14200 Нм | 0,5 | ||||||
| 0,75 | |||||||
| 1,25 | |||||||
| М=87000 Нм | 1,5 | ||||||
| 0,25 | |||||||
| 0,5 | |||||||
| 0,75 | |||||||
| М=9700 Нм | |||||||
| 1,25 | |||||||
| 1,5 | |||||||
| 0,25 | |||||||
| М=9000 Нм | 0,5 | ||||||
| 0,75 | |||||||
| 1,25 | |||||||
| М=6500 Нм | 1,5 | ||||||
| 0,25 | |||||||
| 0,5 | |||||||
| 0,75 | |||||||
| M=9150 Нм | |||||||
| 1,25 | |||||||
| 0,25 |
Схема нагружения 1 Схема нагружения 2
Схема нагружения 3 Схема нагружения 4
Введение
Рис. 1 Эпюра распределения давления в смазочном слое.
Расчет основан на решении дифференциального уравнения Рейнольдса для конечной длины подшипника с учетом граничных условий образования давления
| (1) |
При решении уравнения приняты следующие допущения:
- смазочный материал соответствует ньютоновской жидкости;
- режим течения смазочного материала ламинарный;
- смазочный материал полностью омывает поверхности скольжения;
- смазочный материал несжимаем;
- смазочный зазор в нагруженной области полностью заполнен смазочным материалом. Заполнение ненагруженной области зависит от способа подачи смазки в подшипник;
- инерционные, гравитационные и магнитные силы смазочного материала незначительны;
- элементы, образующие смазочный зазор, являются жесткими или их деформация незначительна; их поверхности идеально круглоцилиндрические;
- радиусы кривизны взаимно вращающихся поверхностей велики по сравнению с толщинами смазочного слоя;
- толщина смазочного слоя в осевом направлении (координата z) постоянна;
- колебания давления в смазочном слое в направлении, перпендикулярном к поверхностям скольжения (координата у), незначительны;
- движение, направленное перпендикулярно к поверхностям скольжения (координата у), отсутствует;
- смазочный материал имеет одинаковую вязкость по всему смазочному зазору;
- смазочный материал подается у начала вкладыша или там, где смазочный зазор является наибольшим; давление подачи смазки незначительно по сравнению с давлением смазочного слоя.
Достоинства опор скольжения:
- Высокая работоспособность и надежность в условиях динамического нагружения;
- Возможность выдерживания больших частот вращения;
- Малые габариты (при отсутствии сложных систем смазки и дополнительного оборудования);
- Применение при затруднении установки опор качения.
Недостатки опор скольжения:
- Изнашивание трущихся поверхностей;
- Непостоянство коэффициента трения;
- Значительные потери мощности на трение в режимах пуска, останова и реверса;
Доминирующее распространение получили подшипники с жидкостной смазкой.
Для того чтобы между трущимися материалами мог длительно существовать масляный слой, в нем должно быть избыточное давление, которое самовозникает в слое жидкости при вращении цапфы (гидродинамическая смазка) или создается насосом (гидростатическая смазка).
Вращающийся вал под действием внешней нагрузки занимает в подшипнике эксцентричное положение. Масло увлекается в клиновой зазор между валом и вкладышем и создает гидродинамическую поддерживающую силу.
Расчет гидродинамического радиального подшипника скольжения.
Определение размеров подшипника
Минимальный диаметр вала , мм исходя из условия прочности вычисляется по формуле (2) где - реакция в опоре вала, Н; - допустимое удельное давление для материала вкладыша.Расчет гидродинамического подшипника без циркуляции смазочного материала
Наличие ламинарного потока в зазоре определяется по числу Рейнольдса (6) Где - угловая скорость вращения вала; - кинематическая вязкость масла, мм2/с;Выбор посадки подшипника скольжения и расчет зазоров.
Посадку Н7/f7 применяют в подшипниках скольжения при умеренных и постоянных скоростях и нагрузках, в том числе в коробках скоростей, центробежных… Посадки H8/f8; H8/f9; Н9/f9 применяют для подшипников скольжения при… Посадки Н7/е7; Н7/е8(предпочтительные); H8/е8 и Н8/е9 применяют в подшипниках при высокой частоте вращения (в…Трение в подшипнике.
Смазочный слой оказывает сопротивление вращению шипа, зависящее от вязкости жидкости и градиента скорости . Трение в гидродинамическом подшипнике… Для простоты расчетов, величину можно определить из графиков, приведенных в… Коэффициент трения в нагруженной и ненагруженной зонах подшипника можно вычислить по формуле (22) …Тепловой баланс.
Тепловые условия работы подшипников скольжения определяют по тепловому балансу. Тепловой поток, возникающий в результате мощности трения в… При отсутствии циркуляции смазочного материала для охлаждения подшипника,… Где - мощность трения в подшипнике или генерируемое тепло, Вт;Расчет гидродинамического подшипника при циркуляции смазочного материала с целью охлаждения конструкции
При расчете принудительной смазки подшипника необходимо задаться величиной температуры смазочного материала на входе в подшипник 
=250С
Предполагаемая температура смазочного материала на выходе из подшипника 
, 0С определяется по формуле
| (31) |
Эффективная температура 
, 0С смазочного слоя вычисляется по формуле
| (32) |
Эффективная динамическая вязкость 
, Па*с жидкого смазочного материала вычисляется по формуле
| (33) |
- плотность жидкого смазочного материала при рабочей температуре, кг/м3;
- показатель степени определенный по таблице
Плотность масла в зависимости от температуры
| (34) |
Где 
- температурная поправка, определяемая по таблице.
- плотность масла при 200С, кг/м3
Изменение относительного зазора в результате теплового воздействия в подшипнике составит
| (35) |
Эффективный относительный зазор 
, мм в подшипнике вычисляется по формуле
| (36) |
Критерий нагруженности подшипника (число Зоммерфельда) 
при наличие подачи смазочного материала определяется по формуле
| (37) |
Относительный эксцентриситет 
определяется по графикам в зависимости от значений критерия нагруженности 
, относительная длина подшипника 
, и дуги охвата 
шипа вкладышем, т. е.
Минимальная толщина смазочного слоя вычисляется по формуле
| (38) |
Условие отсутствия контакта поверхностей по вершинам шероховатостей
| (39) |
Где 
Затем определяется величина 
по графикам, приведенным в приложении, как зависимость
.
Коэффициент трения 
в нагруженной и ненагруженной зонах определится по формуле
| (40) |
Конструирование вкладыша.
Вкладыши применяются для того чтобы не выполнять корпуса опор из дорогих антифрикционных материалов, для возможности замены после износа. Вкладыши в… Толщина литого вкладыша, устанавливаемого в корпус: , ммПриложение А.
Нормальные линейные размеры (ГОСТ 6636-69)
| Ряды | Ряды | Ряды | |||||||||
| Ra5 | Ra10 | Ra20 | Ra40 | Ra5 | Ra10 | Ra20 | Ra40 | Ra5 | Ra10 | Ra20 | Ra40 |
| 1,0 | 1,0 | 1,0 1,1 | 1,0 1,05 1,1 1,15 | 10,5 11,5 | |||||||
| 1,2 | 1,2 1,4 | 1,2 1,3 1,4 1,5 | |||||||||
| 1,6 | 1,6 | 1,6 1,8 | 1,6 1,7 1,8 1,9 | ||||||||
| 2,0 | 2,0 | 2,0 2,1 | |||||||||
| 2,2 | 2,2 2,4 | ||||||||||
| 2,5 | 2,5 | 2,5 | 2,5 2,6 | ||||||||
| 2,8 | 2,8 3,0 | ||||||||||
| 3,2 | 3,2 3,6 | 3,2 3,4 3,6 3,8 | |||||||||
| 4,0 | 4,0 | 4,0 4,5 | 4,0 4,2 4,5 4,8 | ||||||||
| 5,0 | 5,0 5,6 | 5,0 5,3 5,6 6,0 | |||||||||
| 6,3 | 6,3 | 6,3 7,1 | 6,3 6,7 7,1 7,5 | ||||||||
| 8,0 | 8,0 9,0 | 8,0 8,5 9,0 9,5 |
Приложение Б
Число Зоммерфельда как функция относительного эксцентриситета для =360°
Приложение В
Число Зоммерфельда как функция относительного эксцентриситета для =180°
Приложение Г
Число Зоммерфельда как функция относительного эксцентриситета для =150°
Приложение Д
Число Зоммерфельда как функция относительного эксцентриситета для =120°
Приложение Е
Число Зоммерфельда как функция относительного эксцентриситета для =90°
Приложение Ж
Удельный коэффициент трения 
как функция относительного эксцентриситета для =360°
Приложение З
Удельный коэффициент трения как функция относительного эксцентриситета для =180°
Приложение И
Удельный коэффициент трения как функция относительного эксцентриситета для =150°
Приложение К
Удельный коэффициент трения как функция относительного эксцентриситета для =120°
Приложение Л
Удельный коэффициент трения как функция относительного эксцентриситета для =90°
Приложение М
Параметр расхода смазочного материала 
как функция относительной длины подшипника 
для =360°
Приложение Н
Параметр расхода смазочного материала как функция относительной длины подшипника для =180°
Приложение О
Параметр расхода смазочного материала как функция относительной длины подшипника для =150°
Приложение П
Параметр расхода смазочного материала как функция относительной длины подшипника для =120°
Приложение Р
Параметр расхода смазочного материала как функция относительной длины подшипника для =90°
Приложение С.
Предельные отклонения основных валов при размерах от 1 мм до 500 мм.
| Номинальные размеры, мм | Квалитеты | Номинальные | |||||||||||
| Поля допусков | размеры, мм | ||||||||||||
| е7 | f7 | e8 | f8 | d8 | d9 | е9 | f9 | с8 | |||||
| От 1 до 3 | -14 -24 | -6 -16 | -14 -28 | -6 -20 | -20 -34 | -20 -45 | -14 -39 | -6 -31 | От 1 до 3 | -60 -74 | |||
| Св. 3 до 6 | -20 -32 | -10 -22 | -30 -38 | -10 -28 | -30 -48 | -30 -60 | -20 -50 | -10 -40 | Св. 3 до 6 | -70 -88 | |||
| Св. 6 до 10 | -25 -40 | -13 -28 | -25 -47 | -13 -35 | -40 -62 | -40 -76 | -25 -61 | -13 -49 | Св. 6 до 10 | -80 -102 | |||
| Св. 10 до 18 | -32 -50 | -16 -34 | -32 -59 | -16 -43 | -50 -77 | -50 -93 | -32 -75 | -16 -59 | Св. 10 до 18 | -95 -122 | |||
| Св. 18 до 30 | -40 -61 | -20 -41 | -40 -73 | -20 -53 | -65 -98 | -65 -117 | -40 -92 | -20 -72 | Св. 18 до 30 | -110 -143 | |||
| Св. 30 до 50 | -50 -75 | -25 -50 | -50 -89 | -25 -64 | -80 -119 | -80 -142 | -50 -112 | -25 -87 | Св. 30 до 40 | -120 -159 | |||
| Св. 50 до 80 | -60 -90 | -30 -60 | -60 -106' | -30 -76 | -100 -146 | -100 -174 | -60 -134 | -30 -104 | Св. 40 до 50 | -130 -169 | |||
| Св. 80 до 120 | -72 -107 | -36 -71 | -72 -126 | -36 -90 | -120 -174 | -120 -207 | -72 -159 | -36 -123 | Св. 50 до 65 | -140 -186 | |||
| Св. 120 до 180 | -85 -125 | -43 -83 | -85 -148 | -43 -106 | -145 -208 | -145 -245 | -85 -185 | -43 -143 | Св. 65 до 80 | -150 -196 | |||
| Св. 180 до 250 | -100 -146 | -50 -96 | -100 -172 | -50 -122 | -170 -242 | -170 -285 | -100 -215 | -50 -165 | Св. 80 до 100 | -170 -224 | |||
| Св. 250 до 315 | -110 -162 | -56 -108 | -110 -191 | -56 -137 | -190 -271 | -190 -320 | -110 -240 | -56 -186 | Св. 100 до 120 | -180 -234 | |||
| Св. 315 до 400 | -125 -182 | -62 -119 | -125 -214 | -62 -151 | -210 -299 | -210 -350 | -125 -265 | -62 -202 | Св. 120 до 140 | -200 -263 | |||
| Св. 400 до 500 | -135 -198 | -68 -131 | -135 -232 | -68 -165 | -230 -327 | -230 -385 | -135 -290 | -68 -223 | Св. 140 до 160 | -210 -273 | |||
| Св. 160 до 180 | -230 -293 | ||||||||||||
| Св. 180 до 200 | -240 -312 | ||||||||||||
| Св. 200 до 225 | -260 -332 | ||||||||||||
| Св. 225 до 250 | -280 -352 | ||||||||||||
| Св. 250 до 280 | -300 -381 | ||||||||||||
| Св. 280 до 315 | -330 -411 | ||||||||||||
| Св. 315 до 355 | -360 -449 | ||||||||||||
| Св. 355 до 400 | -400 -489 | ||||||||||||
| Св. 400 до 450 | -440 -537 | ||||||||||||
| Св. 450 до 500 | -480 -577 | ||||||||||||