Расчет сплошной подшипник (стр. 1 из 4)
Исследуем сплошной подшипник (Ω = 360 °С), имеющий размеры D=120 мм и В=120мм, который работает при нагрузке F=40000Н и при скорости Nj=45,00-1. Предполагается, что эти рабочие условия являются критическими для теплового баланса. Корпус подшипника, имеющий площадь поверхности А=0,3м2, и неразрезная втулка подшипника изготовлены из алюминиевого сплава. Вал изготовлен из стали. Смазочное масло подают через отверстие размером dL=5мм, расположенное диаметрально противоположно нагруженной зоне втулки подшипника. В качестве смазки используют масло со степенью вязкости VG 46 (ИСО 3448).
Прежде всего исследуют возможность работы подшипника без смазки под давлением. В этом случае диссипация тепла происходит только путем конвекции. Окружающая температура составляет Tamb=40oС, максимальная допустимая температура подшипника Tlim=70oС.
Если температура подшипника превысит Tlim, то следует предусматривать подачу смазочного материала под давлением с внешним масляным охлаждением. В таких случаях предполагается, что смазочный материал подают в подшипник с избыточным давлением реn = 5 х 105 Па, а температура масла на входе составляет Tеn = 60 O С.
Размеры и рабочие параметры подшипника даны в таблице 1
Таблица 1 – Размеры и рабочие параметры подшипника
| Нагрузка на подшипник | F = 40000 Н |
| Скорость вала | NJ = 45,00 с-1 |
| Скорость подшипника | NВ = 0 с-1 |
| Угол охвата | Ω = 360 о |
| Максимальный внутренний диаметр подшипника | Dmax=120,070х10-3 м |
| Минимальный внутренний диаметр подшипника | Dmin 120,050х10-3 м |
| Диаметр смазочного отверстия | dL = 5 х10-3 м |
| Максимальный диаметр вала | DЈ,max=119,950х10-3м |
| Минимальный диаметр вала | DЈ,min=119,930х10-3 м |
| Относительная длина подшипника | В/D = 0,5 |
| Средняя высота неровностей поверхности скольжения подшипника | rzB = 2 х10-6 м |
| Средняя высота неровностей поверхности скольжения вала | rzj = 1 х10-6 м |
| Коэффициент линейного расширения подшипника | α I,В = 23 х10-6 K-1 |
| Коэффициент линейного расширения вала | α I,J = 11 х10-6 K-1 |
| Теплоотводящая поверхность корпуса подшипника | А = 0,3м2 |
| Коэффициент теплопередачи | kA = 20 Вт/(м2×К) |
| Температура окружающей среды | Tamb = 40 o C |
| Температура смазочного материала на входе подшипника при смазке под давлением | Tеn = 60 o C |
| Избыточное давление подачи смазочного материала при смазке под давлением | реn = 5 х10-5 Па |
| Объемная удельная теплоемкость смазочного материала | Ρс=1,8 х10-6 Дж/( м3×К) |
| Предельные значения: | |
| максимальная допустимая удельная нагрузка на подшипник |  = 10 х10-6 Па |
| предельно допустимая температура подшипника | Tlim = 70 o C |
| критическая толщина смазочного слоя | h min = 9 х10-6 м |
| Смазочный материал | VG 46 |
Вязкостно-температурная зависимость для масла VG 22 и ρ = 900 кг/м3 представлена в таблице 1.
Таблица 1–Вязкостно-температурная зависимость для масла VG 46 и ρ=900 кг/м3
| Tеff , o C | η eff (Tеff), Па×с |
| 40 | 0,042 |
| 50 | 0,029 |
| 60 | 0,019 |
| 70 | 0,014 |
Проверим ламинарный поток по уравнению
При предполагаемой температуре подшипника ТB,0=60 °С и предполагаемой плотности смазочного материала ρ=900кг/м3. Для вычислений определим, значение
Относительный зазор в подшипнике в соответствии с уравнениями составляет: 
Изменение относительного зазора в результате теплового воздействия составляет в соответствии с уравнением:
Эффективный относительный зазор в подшипнике в соответствии с уравнением составляет:
Предполагаемая температура подшипника
Эффективная динамическая вязкость смазочного материала при Teff=60 °С в соответствии с входными параметрами
Поток является ламинарным, поэтому настоящий стандарт для данного случая применим. Определим удельную нагрузку на подшипник в соответствии с уравнением :
Удельная нагрузка на подшипник
допустима, так как 
< 
lim. Отвод тепла путем конвекции.Эффективная угловая скорость согласно уравнению составляет:
Угловая скорость вала
Угловая скорость подшипника
Число Зоммерфельда согласно уравнению :
Относительный эксцентриситет является функцией величин So, B/D, W и определяется по таблицам
Минимальная толщина смазочного слоя согласно уравнению:
Удельный коэффициент трения согласно уравнению:
Коэффициент трения
Расход тепла, обусловленный мощностью трения, согласно уравнению:
Расход тепла через корпус подшипника и вал в окружающую среду согласно уравнению составляет:
Из соотношения Pth, f = Pth, amb следует, что
