ДОПУСКАЕМЫЕ ЗАЗОРЫ В ПОДШИПНИКАХ СКОЛЬЖЕНИЯ ПРИ ПОЛНОЙ СМАЗКЕ
Определение оптимальных зазоров для соответствующих значений толщины масляного слоя в самом узком сечении клиновидной щели в подшипнике (см. фиг. 37, б) производят методом расчета на масляный слой. Основываясь на гидродинамической теории смазки, величину наибольшего предельного зазора Д„ при постоянной нагрузке можно определить по формуле Подставив это значение в формулу (19), получаем после преобразований окончательное выражение для наибольшего допускаемого зазора ^нб мм, при котором вершины выступов на поверхностях вала и подшипника 8t и о2, соприкасаясь между собой, будут нарушать сплошность масляного слоя в несущей зоне: Наибольшая величина высоты неровности приближенно равна учетверенной среднеквадратической величине Нск, значения которой приведены в табл. 9.
Наблюдения над трущимися поверхностями до и после приработки их показывают, что неровности, оставшиеся на поверхностях после обработки, частично сглаживаются (притираются). Можно считать, что для большинства нормально прирабатывающихся, чисто обработанных поверхностей сумма величин неровностей 3j - В2 не превышает аналогичной суммы для притертых поверхностей, составляя 0,003—0,005 мм, в среднем 0,004 мм.
Подставив это значение в формулу (20), получаем окончательное выражение для расчета допускаемого расширения зазора в подшипниках, работающих с постоянной нагрузкой; При неблагоприятных условиях приработки трущихся поверхностей численный коэффициент в формуле (21) необходимо соответственно уменьшить: для сырых деталей принимают 0,3 от высоты неровностей, получаемых после обработки перед сборкой, для закаленных — от 0,15 до 0,20. Зная наибольший зазор Дн(5 и выбрав по таблицам соответствующую посадку Дшобл(табличный зазор), можно определить коэффициент запаса на износ (т) пары вал — подшипник в процессе работы машины: Для деталей, нормально работающих в условиях жидкостного трения, коэффициент запаса на износ т должен быть не меньше 2. Определение максимально допускаемых зазоров имеет большое значение при сборке ремонтируемых машин. Стандартизация подвижных посадок в большинстве своем ограничивается заданием первоначальных зазоров в сочленениях новых машин. При ремонте работающих машин по мере их износа и механизмов допускаемые зазоры нередко устанавливаются опытным путем. Поэтому при рассортировке бывших в работе деталей на годные и подлежащие восстановлению или замене необходимо прежде всего руководствоваться критерием подбора наибольших допускаемых зазоров. Работа трения имеет наименьшее значение при относительной толщине смазывающего слоя s = 0,5 (см. фиг. 38), которая соответствует значению Ф = 4,1 (см. фиг. 39). Подставив это значение в формулу (20), получаем после преобразований зависимость для определения оптимального зазора Во многих механизмах, помимо постоянных сил, действуют еще силы инерции возвратно-поступательного движения частей. Эти силы при чрезмерных зазорах в сочленениях могут создавать ударные нагрузки на детали узла, иногда эти ударные нагрузки бывают настолько значительными, что вызывают поломки и аварии машин. Рассмотрим определение допускаемых зазоров на примере кривошипно-шатунного механизма двигателя внутреннего сгорания. В начале хода выхлопа силы инерции поступательно движущихся масс комплекта поршня прижимают палец к нижней части отверстия шатуна и к верхней части отверстия поршня (фиг. 40). В момент достижения максимальной скорости поршня vmax знак инерционных сил меняется и вследствие наличия зазора в сочленении поршень начинает опережать палец кривошипа до тех пор, пока другая сторона подшипника не догонит соответствующий палец. Происходящий в этот момент удар, если его величина превышает допускаемую, может вызвать разрушение деталей еще до того, как зазор в сочленении достигнет наибольшей предельной величины Д^, отвечающей случаю постоянной нагрузки. Однако при наличии в зазоре слоя смазки влияние ударов в значительной степени смягчается, так как энергия ударов частично затрачивается на выдавливание масла из подшипника и нагрев, частично — на перераспределение его в зазоре. Для машин, работающих с переменной нагрузкой, наиболее благоприятным является такой случай, когда энергия ударов целиком расходуется на перераспределение смазки в зазоре сочленений.
По данным Л. К. Мартенса опытные исследования ударов в кривошипном механизме показали, что: 1) удары, возникающие при перемене давления в средней части хода ползуна или в конце хода, одинаково опасны; 2) с увеличением зазоров величина ударов сначала возрастает, затем возрастание приостанавливается вследствие увеличения количества смазки; при дальнейшем увеличении зазоров удары снова резко усиливаются; 3) способ смазки и качество смазывающих масел существенно влияет на силу ударов; смазка под давлением смягчает последние весьма значительно.
Если принять, что зазор Д между пальцем и головкой шатуна всегда заполнен смазкой, так что энергия удара целиком расходуется на перераспределение смазки в зазоре и контакт поверхностей происходит без удара, можно составить уравнение работы
Полученная формула предполагает отсутствие зазора в сочленении другой головки шатуна, и следовательно, рассчитана на наиболее тяжелые условия работы механизма, так как в действительности в сочленении головки также имеется некоторый зазор, смягчающий силу удара. Следует иметь в виду, что выведенная формула справедлива при условии полного обеспечения данного сочленения смазкой. Если зазор превышает наибольшую допускаемую величину [формула (34)], то кинетическая энергия относительного движения возрастает, увеличивается работа удара, повышаются нагрузки, происходит интенсивный износ деталей и создается опасность их поломки. При отсутствии смазки в сопряжении работа удара может быть выражена формулой Эта формула показывает, что с увеличением в сопряжении зазора Д (при одних и тех же условиях, когда а — const) при отсутствии смазки работа удара интенсивно возрастает.
