Опоры качения в тяжелых режимах эксплуатации - Комиссар А.Г.
Скачать (прямая ссылка):
Расчет теплового баланса в подшипнике [13]. Перепад температур между подшипником и окружающей средой
Опоры качения в условиях высоких температур
327
где N — мощность трения при установившемся режиме работы; К — коэффициент охлаждения, равный количеству тепла, переданного в окружающую среду при повышении температуры подшипника на 1 °С; tUf I0 — температура соответственно подшипника и окружающей среды, °С.
Мощность трения (Вт) зависит от момента трения M [Н-мм] и частоты вращения п (об/мин):
ЛУ- Мп iV ~~ 9550 *
Коэффициент охлаждения [Вт/°С]
Я = (3-1-7) 10-5I,
где А — площадь теплоотводящей поверхности корпуса,
MM2.
В предварительных расчетах принимают
где D, S — ориентировочные высота (диаметр) и длина (ширина) корпуса соответственно, мм.
Меньшие значения коэффициента К принимают при неудовлетворительных условиях вентиляции.
Количество охлаждающей жидкости (л/мин) с температурой на входе в опору равной /0- и на выходе равной tot при создании циркуляционной системы охлаждения подшипника определяется по формуле
Проектирование опор качения с тешюотводом. Когда тепло генерируется лишь подшипником и уплотнениями, температура может поддерживаться в допустимых пределах за счет правильного выбора подшипника и уплотнений, оптимальных зазоров в подшипнике, рациональной смазки и т. п. Если же рядом с опорой имеются внешние источники тепла (как, например, в опорах сушилок, вентиляторов и компрессоров, перекачивающих горячие газы, и др.), необходимо создание системы теплоотвода.
Для снижения температуры подшипников в системе теплоотвода могут быть использованы;
? = 0,0354-^.
328 Подшипниковые опоры для специальных режимов эксплуатации
струйная циркуляционная подача масла с охлаждением внешнего участка маслопровода; в систему маслоподачи следует включать отстойник и устройство для фильтрации масла;
воздушное охлаждение при помощи вентилятора или импеллера (см. рис. 92, 34, б);
отражательный диск или экран, установленные между подшипниковой опорой и источником тепла; для усиления эффекта диск снабжают лопастями, экран — ребрами жесткости, увеличивающими поверхность теплоотвода;
водяное охлаждение; холодная вода циркулирует в медной или алюминиевой витой трубке, которую располагают в масляной ванне (см. рис. 82); при остановке опоры следует спускать воду, чтобы избежать конденсации влаги на поверхность трубки;
охлаждающая рубашка на корпусе или в пустотелом валу, в рубашке циркулирует вода; при остановке опоры также необходимо спускать воду.
Шарикоподшипники с антифрикционным заполнителем (АФЗ) изготовляют на базе стандартных шарикоподшипников путем плотной набивки их антифрикционной массой, содержащей . большое количество графита. После специальной обработки масса твердеет; сепаратор подшипника образует металлическую арматуру твердого тела, заполняющего подшипниковую полость. Зазор между кольцами подшипника и АФЗ не превышает 0,01—0,05 мм, что дает возможность применять подшипник в опоре с простейшими уплотнительными устройствами, а иногда и вовсе без уплотнений.
Грузоподъемность подшипника при заполнении АФЗ не меняется, быстроходность достигает 50—70 % предельной частоты вращения подшипника на пластичном смазочном материале *. Имеется опыт применения шарикоподшипника 201 (12X32X10 мм) с АФЗ при частоте вращения 20 000 об/мин. Интервал рабочих температур подшипников— 200-7-+350 °С. Подшипники рекомендуются к использованию в агрессивных, запыленных и загрязненных средах, могут применяться в условиях глубокого вакуума и различного вида излучений и т. п.
* На ГПЗ-2 налажено заполнение восстановленных (отремонтированных) подшипников АФЗ, при этом параметры грузоподъемности и быстроходности определяются возможностями таких подшипников,
Опоры качения в условиях высоких температур 329
Опоры, включающие подшипник с АФЗ, конструктивно весьма просты, так как не нуждаются в системах смазки и герметизации. Примеры их практического применения следующие.
1. Подшипники роликов сушильно-окрасочных конвейеров. Среда — пыленасыщенная, паровоздушная смесь с температурой 80—100 °С. Срок службы превышает 2 года. (Ранее срок службы стандартных подшипников с пластичной мазью составлял 3—6 месяцев)
2. Опоры качения дымососов. Среда пыленасыщенная, паровоздушная смесь с температурой 250—300 °С. Срок службы превышает 6000 ч.
Подшипниковая промышленность осваивает выпуск шариковых радиальных подшипников (исполнение АСЗ), заполненных АФЗ заподлицо с торцами колец, в габаритных размерах серий 200 и 300 с диаметром отверстия d = 15-Г-50 мм. В условное обозначение такого подшипника включен индекс АСЗ. Пример условного обозначения подшипника с размерами 15x35x11 мм: 202АСЗ. На основе эксплуатационных испытаний, проведенных на конвейерных линиях некоторых автозаводов, такие подшипники рекомендуются для узлов, работающих при частотах вращения до 100 об/мин и периодическом воздействии температуры до 300 °С. Отмечается, что применение новых подшипников позволило повысить срок службы опор конвейерных линий с 3—4 месяцев до 3 лет.
