Далее вычисляется безразмерный коэффициент tjj = ,

не зависящий от /; по фиг. 16 определяют четыре значения коэффициента нагруженности соответственно при ( = 0,33; 5 = 0,50; х = 0,625 и / = 0,715. Аналогично по фиг. 17 находят

четыре значения коэффициента с и вычисляют отношение ,

по которому находят из фиг. 18 четыре значения коэффициента Кэ- Вычислив произведение ККз для четырех значений х> строят соответствующую кривую (фиг. 20). Определив значение ККз для заданной нагрузки Р из выражения (124), находят расчетное значение х из построенного графика; наименьшая толщина смазочного слоя Лрип, определяемая по формуле (55), должна быть больше liip. При шероховатости поверхностей, соответствующей классу чистоты VII -Vl2, допустимое значение мк. .

Безразмерный коэффициент Кт, характеризующий сопротивление вращению, определяют из фиг. 19 в зависи.мости от вычисленного ранее значения т] и по найденной величине относительного эксцентрицитета х; момент трения Mr определится по выражению (125).

Пример. Рассчитать подшипник с воздушной смазкой при следующих данных: размеры подшипника c?=20 мм; / = 40 мм, скорость вращения вала п = 30 000 об/мин; средняя удельная нагрузка на подшипник р = 0,7 кГ/см; рабочая температура воздуха в зазоре /=30° С. Требуется выбрать радиальный зазор Й и определить минимальную толщину смазочного слоя.

Решение. Принимаем диаметральный зазор s:= 16 мк,

Ъ 8 10-

8 = 8 мк; относительный зазор < = - = -- = 8 10 *. По

табл. 20 находим вязкость воздуха jj. 1,9 10 кРсек/м; давление подачи воздуха ата=\0* кР/м. Безразмер-

ный коэффициент

0.6 07 0,8

Фиг. 20. Зависимость произведения коэффициентов КнКз от X.

(хм/-г [х(о 1,9 IQ-e 3,14 10з

:0,93.

Здесь О)

= 3,14 103 рад/сек.

Из фиг. 16-18 находим значения К , с и К3 для различных х> вычисляем произведение ККз и строим график зависимости этого произведения от х-

8 Зак. 2/596 113

Результаты вычислений представлены в таблице.

График /< Лз в зависимости от х дан на фиг. 20. Определяем по выражению (124) значение произведения К Кз, соответствующее заданной нагрузке Р=рШ=0,7 4Х X 2 = 5,6 кГ. Имеем

1 1У- . -Р 1 А

А Аэ- o,5/7 Zrf 0,5 1 4 2~

Из фиг. 20 видно, что такому значению /С Лз соответствует Х = 0,4. Наименьщая толщина смазочного слоя

/гш. = S (1 - Х) = 8 (1 - 0,4) = 4,8 .я;

следовательно, условие hi > hp = 3 мк удовлетворено.

По фиг. 19 находим значение Кт при х = ОД интерполированием; имеем Л7- = 0,02; так как произведение КтКзк. 1, то момент трения можно определить по приближенному выражению (126)

4хгЗ(лю6 4 3,14 1 10-6 . 1,9 . 10-6 3,14 W 2- Щ-а

ж..= .

5/1 - 7.2

8 10- /1 - 0,42

10-* кГм = 20 Гсм.

Затрата мощности на два подщипника 2iW<o 2 2 10- 3,14 103 ~ 0,102 ~ аТб2

Коэффициент трения

;12,6 вт.

Мг 2 10~ /=7 = -5Д5ТТо-Г-0,0036.

при малой скорости вращения щипа несущая сила подшипника с воздушной смазкой, поступающей из окружающей среды без избыточного давления, ничтожна; в период пуска и останова может возникнуть непосредственный контакт между рабочими поверхностями шипа и подшипника. Так как воздух не образует на этих поверхностях граничной пленки, то возникает сухое трение, сопровождаемое интенсивным нагревом, приводящим к схватыванию и даже свариванию рабочих поверхностей. 114

Эта опасность может быть предотвращена подачей воздуха (или газа) в подшипник под давлением и выбором таких антифрикционных материалов, которые характеризуются низким коэффициентом трения при работе без смазки. Хорошие результаты были получены ЭНИМСом [41] для подшипника с втулкой из антифрикционного пористого графита, пропитанного баббитом или свинцом, при работе в паре с валом из стали Р-9 с твердостью рабочих поверхностей шеек HRC 58-60; коэффициент трения без смазки f 0,04-0,05. Примерно такой же низкий коэффициент трения имеют и полиамидные втулки с наполнением M0S2 или со слоем фторопласта, однако в отношении теплопроводности и жесткости они значительно уступают графитовым втулкам.

Второй существенный недостаток подшипников с чисто аэродинамической смазкой (без подачи воздуха под давлением) - малая виброустойчивость цапфы в подшипнике, в особенности в конструкциях с канавками или карманами на рабочей поверхности втулки. По исследованиям ЭНИМСа устранение карманов и подача воздуха под давлением 2-5 ати значительно повышает виброустойчивость.

Конструктивно воздушные подшипники выполняются в виде гладких цилиндрических втулок с равномерно расположенными на боковой поверхности отверстиями для подвода воздуха в зазор. Диаметр отверстий подбирается так, чтобы выдержать

оптимальное отнонгение

0,6,

где ра - давление воздуха на входе в подшипник; рс - давление воздуха в сети; при таком отношении обеспечивается наибольшая виброустойчивост-ь.

На фиг. 21 показана конструкция опор с воздушной смазкой электрошпинделя ЭНИМСа [42]; осевая нагрузка воспри- нимается плоским подпятником из пористого графита марки Е. Сжатый воздух подается к подпятнику и через несквозные отверстия и поры проникает в рабочую зону. Поверхность скольжения гладкая, так как опыт показал, что карманы вызывают вибрацию шпинделя в осевом направлении - так называемый эффект пневматического молотка. Радиальные нагрузки воспринимаются двумя втулками из графита той же марки, но пропитанного баббитом. Воздух поступает в зазор через восемь отверстий с диаметром на входе 2 мм и на выходе 0,4 мм. Нарулс-ная поверхность втулок конусная; при затяжке гайками втулки деформируются, и погрешности обработки компенсируются. При пуске и останове электрошпинделя в подшипники подается сжатый воздух от сети с избыточным давлением Рс=5 ати. При приходе через калиброванные отверстия давление воздуха снижается до 3-4 ати.

8* 115