где t - температура в подшипнике (принимается равной в пределах 75-90° С);
"Ебо - вязкость масла в градусах Энглера при Температуре 50° С. Наличие жидкостного трения в подшипнике может быть определено и из зависимости, связывающей нагрузку на подшипник с числом оборотов вала:
С помощью этой зависимости можно установить: при каких соотношениях между усилием Р и числом оборотов сохраняется жидкостное трение.
Для расчета подшипников скольжения при смешанном трении исходят из величины удельного давления р и окружной скорости V. Значения pV для различных подшипниковых материалов указываются в характеристиках каждого антифрикционного материала.
При выборе радиальных зазоров (D - d = А) можно пользоваться следующими ориентировочными зависимостями:
а) для насосов среднего давления при п в диапазоне 1500- 3000 об/мин зазор А должен находиться в пределах 0,002-0,003 от диаметра вала d в мм;
б) для насосов высокого давления при п в диапазоне 1500- 3000 об/мин зазор А должен находиться в пределах 0,0015-0,0025 от диаметра вала d в мм.
При выборе толщины стенок вкладыша (втулки) следует принимать:
а) для чугуна S = 0,03d + 5 мм;
б) для стали S = 0,03d + 3 мм.
Средние допустимые удельные давления для подшипников скольжения принимаются в зависимости от пар трения:
а) сталь по стали 130-250 кПсм;
б) сталь по бронзе 60-90 кПсм;
в) сталь по чугуну 15-25 кПсм.
Отношение внутреннего диаметра втулки D к рабочей длине I зависит от материалов пары трения и выбирается в следующих пределах:
а) для насосов низкого давления 0,9-1,1; »
б) для среднего давления 1,1-1,5; •
в) для высокого давления 1,3-1,75.
Материалы, применяемые в подшипниках скольжения
Перечень материалов, наиболее часто применяемых для изготовления опорных втулок (подшипников) шестеренных насосов приведен в табл. 4. Там же указаны и марки стали валов, работающих с ними в паре. Мотивы для применения того или иного материала для подшипников насосов идентичны тем, которыми руководствуются при назначении материалов для опор скольжения в других машинах.
Оловянистые бронзы применяются лишь в наиболее тяжелых условиях работы подшипников при удельных давлениях порядка
J07
Таблица 4
Для вала
Для втулки
Марка стали
Виды термообработки до твердости (по Rq)
Марка материала
Виды термической и химической обработки до твердости (по Н)
В насосах низкого давления
40Х 20Х
Закалка 52-54 Цементация, закалка
56-59 То же
Чугун СЧ 32 52 Чугун антифрикционный Бронза БАЖ
180-190 190-200
, В насосах среднего давления
40Х 20Х
Цементация, закалка 57-61
То же
Закалка ТВЧ 54-56 Цементация Закалка 57-61
Чугун с 1,91% Si, 0,65% Mr, 0,12% Cr, 0,21% Ni, сотыми до лями процента Ti и V и остальным Fe
Алюминиевый сплав (АЛ 1.АЛ 16 и АЛ 10)
Бронза Бр ОС5-25
Чугун СЧ32 52
Закалка 190-210
Закалка старение 110-115
Сульфидирование 180-190
В насосах высокого давления
12ХНЗА 20Х
38ХМЮЯ
Цементация, закалка
58-61 То же
Азотирование 59-64
Бронза БрОС5 25
Алюминиевый сплав 5-6% Si 3-4% Си, 2-3% Ni, 0,5-1,0% Mg, сотые доли процента Fe, Мп, Sn. Ti
Сталь 20Х
Закалка, старение 130-140
Цементация, закалка 57-59 (по Я с)
1С0 кГ/см и окружных скоростях на поверхности шейки до 5 м/сек. Примерно для таких же эксплуатационных условий применяются и свинцовистые бронзы.
В некоторых иностранных конструкциях насосов высокого давления (175 кГ/см), работающих при 3000 оборотов в минуту приводного вала, применяются оловянистые бронзы, в которые добавляют В качестве присадок серебро (Ag) и берилий (Be). При использовании для опор подшипников различного рода легированных алюминиевых сплавов, В насосах «Keela\ite» применяются присадки Ni, Mg, Mn, Sn, Си, Fe, S и Ti [28]. Применяя вкладыши из алюминиевых сплавов, следует помнить о их высоком коэффициенте теплового расширения. Это должно быть учтено при определении толщины стенок вкладышей и величины зазора между шейкой и втулкой. Опоры с применением алюминиевых сплавов требуют высокой степени чистоты обработки поверхностей сопрягаемых пар. 108 . • ,
При удельных давлениях в пределах 10-20 кПсм и окружных скоростях порядка 2 м1сек употребляются перлитные легированные чугуны марки СЧЦ1 и СЧЦ2. Для обеспечения надежной работы чугунных опор необходимы тщательная отделка трущихся поверхностей и длительный режим их приработки.
Улучшение качества чугунных опор может быть достигнуто применением специальной термообработки - сульфидирования В качестве эксперимента опоры с вкладышами из антифрикционного чугуна, подвергнутого сульфидированию, были установлены на опытном насосе и удовлетворительно работали при удельных давлениях до 40 кГ/см и окружной скорости 3 м/сек. Применение сульфидирования позволило значительно сократить время приработки и улучшить ее условия.
Для насосов низких давлений в качестве опор могут служить различного рода металлокерамические материалы. Однако применение их пока еще по различным причинам ограничено так же, как и применение пластических масс, не прошедших еще необходимой эксплуатационной проверки.
Компоновка опор ведущего и ведомого валов
На фиг. 46 показаны наиболее распространенные конструкции и компоновка опор ведущего и ведомого роторов.
Компоновка опор вала ведущего ротора, изображенная на фиг 46, а, обеспечивает фиксацию вала в осевом направлении (но не фиксирует шестерню). Передний мощный роликовый подшипник рассчитан для восприятия радиальных усилий привода. Грузоподъемность подшипников (в стандартном исполнении) удовлетворяет требованиям опор для насосов среднего давления (до 40кГ/см). Ведомая шестерня вращается на игольчатых подшипниках. При этом внутренние беговые дорожки выполняются на валу (оси), а наружными дорожками служит закаленная шлифованная поверхность отверстия шестерни. Шестерня в осевом направлении сидит свободно в пределах торцовых зазоров.
Недостатком конструкции (а) следует считать применение игольчатого подшипника, который должен изготовляться по 1-му классу точности.
Опорами ведущего и ведомого валов часто являются шариковые двухрядные подшипники широкой серии (фиг. 46, б). Перемещение в осевом направлении вала ведомого ротора ограничивается размерами торцовых зазоров и величиной осевой игры подшипников Ведущий вал этой конструкции не рассчитан на восприятие осевых нагрузок. Недостатком такой компоновки следует считать сравнительно низкую грузоподъемность подшипников, которые возможно вписать в межцентровое расстояние при рациональных размерах шестерен. Компоновка (б) обычно принимается для насосов низкого давления.
Компоновка опор, показанная на фиг. 46, в, позволяет достигнуть жесткой фиксации валов в осевом направлении. Это обеспечивается
