Посадку Н7/f7 применяют в подшипниках скольжения при умеренных и постоянных скоростях и нагрузках, в том числе в коробках скоростей, центробежных насосах; для вращающихся свободно на валах зубчатых колес, а также колес, включаемых муфтами; для направления толкателей в двигателях внутреннего сгорания. Более точную посадку этого типа - H6/f6 используют для точных подшипников, золотниковых пар гидравлических передач легковых автомобилей.
Посадки H8/f8; H8/f9; Н9/f9 применяют для подшипников скольжения при нескольких или разнесенных опорах, для других подвижных соединений и центрирования при относительно невысоких требованиях к соосности (крупные подшипники в тяжелом машиностроении, посадки сцепных муфт, поршней в цилиндрах паровых машин, направление поршневых и золотниковых штоков в сальниках, центрирование крышек цилиндров).
Посадки Н7/е7; Н7/е8(предпочтительные); H8/е8 и Н8/е9 применяют в подшипниках при высокой частоте вращения (в электродвигателях, в механизме передач двигателя внутреннего сгорания), при разнесенных опорах или большой длине сопряжения, например, для блока зубчатых колес в станках. Посадки H8/d9; H9/d9 применяют, например, для поршней в цилиндрах паровых машин и компрессоров, в соединениях клапанных коробок с корпусом компрессора (для их демонтажа необходим большой зазор из-за образования нагара и значительной температуры). Более точные посадки этого типа Н7/d8; H8/d8 применяют для крупных подшипников при высокой частоте вращения.
Н7/с8, Н8/с9 - характеризуются значительными гарантированными зазорами, используют 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 значительно уменьшаются вследствие того, что вал нагревается и расширяется больше, чем вкладыш подшипника).
Согласно выбранной посадки становятся известными предельные отклонения для вала (ei, es) и отверстия (EI, ES). При расчете зазоров диаметр отверстия равен диаметру вала .
Минимальный диаметр отверстия , мм определяется по формуле
(7) |
Максимальный диаметр отверстия , мм определяется по формуле
(8) |
Минимальный диаметр вала , мм определяется по формуле
(9) |
Максимальный диаметр вала , мм определяется по формуле
(10) |
Минимальный радиальный зазор , мм в подшипнике определяется по формуле
(11) |
Максимальный радиальный зазор , мм в подшипнике определяется по формуле
(12) |
Радиальный зазор в подшипнике , мм определяется по формуле
(13) |
Относительный зазор , мм в подшипнике вычисляется по формуле
(14) |
Где ;
В процессе работы подшипника выделяется тепловая энергия, поэтому необходимо учитывать тепловое расширение материалов подшипника.
Изменение относительного зазора в результате теплового воздействия в подшипнике составит
(15) |
Где - коэффициент линейного теплового расширения материала вкладыша подшипника, К-1;
- коэффициент линейного теплового расширения материала вала, К-1;
- эффективная (рабочая) температура подшипника
Таблица 4 Коэффициент линейного теплового расширения некоторых материалов
Материал | *10-6 , К-1 |
Бронзы (БрО10Ф1) | 18,6 |
Алюминиевые сплавы (АО 20-1) | |
Стали | |
Чугуны | |
Баббиты |
Эффективный относительный зазор , мм в подшипнике вычисляется по формуле
(16) |
При известной рабочей темпетатуре подшипника, необходимо вычислить эффективную динамическую вязкость выбранного смазочного материала в соответствии с п..
Эффективная динамическая вязкость , Па*с жидкого смазочного материала вычисляется по формуле
(17) |
- плотность жидкого смазочного материала при рабочей температуре, кг/м3;
- показатель степени зависящий от сорта жидкого смазочного материала.
Средние значения показателя степени в зависимости от кинематической вязкости , сСт масла представлены в таблице 5.
Таблица 5 средние значения показателя степени
, сСт | 120 и более | ||||||
1,9 | 2,5 | 2,6 | 2,7 | 2,8 | 2,9 | 3,0 |
Плотность масла зависит от температуры
(18) |
Где - температурная поправка, определяемая по таблице.
- плотность масла при 200С, кг/м3
Таблица 6 Значения температурной поправки.
Плотность масла кг/м3 | Температурная поправка на 1° | Плотность масла кг/м3 | Температурная поправка на 1° | |
800-810 | 0,000765 | 880-890 | 0,000660 | |
810-820 | 0,000752 | 890-900 | 0,000647 | |
820-830 | 0,000738 | 900-910 | 0,000633 | |
830-840 | 0,000725 | 910-920 | 0.000620 | |
840-850 | 0,000712 | 920-930 | 0,000607 | |
850-860 | 0,000699 | 930-940 | 0,000594 | |
860-870 | 0,000686 | 940-950 | 0,000581 | |
870-880 | 0,000673 | 950-960 | 0,000567 |
Параметром, характеризующим несущую способность подшипника, является критерий нагруженности подшипника (число Зоммерфельда) , которое вычисляется по формуле
(19) |
Коэффициент нагруженности находят численным интегрированием с учетом конечной длины подшипника и границ смазочного слоя. Подшипник называют полным, если он охватывает шип по всей окружности и смазка подается в зону максимального зазора. При дуге охвата 180° и подводе смазки в плоскости, перпендикулярной к вектору нагрузки, подшипник называют половинным; если в месте подвода смазки сделаны выемки (карманы), уменьшающие эффективный угол обхвата до 120° (рис. 2), то подшипник называют 120°-ным.
Рис. 2. Схема 120°-ного подшипника.
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
(20) |
Условие отсутствия контакта поверхностей по вершинам шероховатостей
(21) |
Где
- параметр шероховатости вала, мкм;
- параметр шероховатости вкладыша, мкм;
- прогиб вала на длине подшипника, мкм;
- максимальный прогиб вала, мкм.
Максимальный прогиб вала рассчитывается согласно схеме нагружения вала.
Схема 1 | |
Схема 2 | |
Схема 3 | |
Схема 4 |
Где - геометрический момент инерции сечения вала, мм4;
- расстояние между опорами, мм.