Методика расчета упорного гидростатического подшипника
Рис. 4. Схема упорного гидростатического подшипника
Расчеты, выполняемые при проектировании упорных подшипников, сводятся к определению несущей способности, жесткости, расхода смазки и потерь на трение.
2) Определяем несущую способность упорного подшипника по формуле
 кг;
 .
3) Определяем жесткость упорного гидростатического по формулам:
при центральном положении вала относительно опорных поверхностей (e1=0)
 кг/мкм;
при смещении шпинделя под действием внешних сил на величину e1
 кГ/мкм,
где pн – давление, создаваемая насосом, в кг/см2; F – эффективная площадь кармана в см2; h0 – зазор между опорными поверхностями шпинделя и подшипника в мкм; e1 – подшипника из нейтрального положения под действием внешней нагрузки в мкм;  – относительное смещение подшипника;
 см2,
где r4 – наибольший радиус наружной перемычки в см; r3 - наименьший радиус наружной перемычки в см; r2 – наибольший радиус внутренней перемычки в см; r1 – наименьший радиус внутренней перемычки в см.
4) Определяем количество масла, необходимое для обеспечения работоспособности подшипника (расход масла) по формуле
 см3/мин.
5) Определяем рабочие параметры канала (капилляра) дросселя по формуле
 ;
 ,
где dэ – эквивалентный диаметр канала дросселя в см; Fд – площадь поперечного канала дросселя в см2; lд – длина канала дросселя в см.
6) Определяем потери на трение в масляном слое упорного подшипника
 кВт,
где n – число оборотов шпинделя в минуту.
Результаты выполнения программ сведены в таблицах 1, 2, 3 и 4.
Таблица 9. Параметры радиального гидростатического подшипника
| № п.
| Параметры радиального
гидростатического подшипника
| Обозначение
| Величина
| | 1
| Диаметр шейки подшипника
| D
| 155
| | 2
| Длина подшипника
| L, мм
| 237
| | 3
| Ширина перемычек в осевом направлении
| l0, мм
| 28
| | 4
| Ширина перемычек между карманами
| lк, мм
| 56
| | 5
| Длина кармана
| l, мм
| 142, 8
| | 6
| Глубина кармана
| t, мм
| 0, 5844943
| | 7
| Угол охвата кармана
| град
| 77.4991
| | 8
| Угол охвата перемычки
| град
| 12.5009
| | 9
| Эффективная площадь подшипника
| Аэф, мм2
| 39993, 95
| | 10
| Диаметральный зазор
| , мм
| 0, 224
| | 11
| Расчетное смещение шпинделя (эксцентриситет)
| е, мм
| 0, 01
| | 12
| Относительный эксцентриситет
|
| 0, 1818182
| | 13
| Частота вращения шпинделя
| n, мин-1
| 618
| | 14
| Давление источника питания
| pн, Мпа
| 2, 5
| | 15
| Коэффициент динамической вязкости
| ,
| 12
| | 16
| Несущая способность при смещении на e1
| F, Н
| 6695, 4
| | 17
| Максимально допустимое смещение шпинделя
| e1, мм
| 0, 04464
| | 18
| Несущая способность при максимально допустимом смещении
| F1, Н
| 7146.199
| | 19
| Жесткость подшипника
| j, Н/мм
| 1312500
| | 20
| Потери на вязкое трение при вращении
| , кВт
| 1, 0653
| | 21
| Потери мощности на прокачивание масла
| , кВт
| 1, 83904
| | 22
| Суммарные энергетические потери
| , кВт
| 2, 90436
| | 23
| Коэффициент демпфирования
| kд,
| 29685, 94
| | 24
| При: частоте колебаний
амплитуде колебаний
виброскорость
| fк, с-1
Aк, мм
V, мм/с
| 60
0, 2
| | 25
| Сила демпфирования при смещении на e1=0 мм
| Fд1, Н
| 6458, 2
| | 26
| Сила демпфирования при смещении на e1=0.01 мм
| Fд2, Н
| 6689, 5
| | 27
| Расход масла через подшипник
| Q, мм3/с,
л/мин
| 750330, 95
45, 02
|
Таблица 10. Параметры дросселя радиального подшипника
| № п.
| Параметры капиллярного дросселя
радиального подшипника
| Обозначение
| Величина
| | 1
| Эквивалентный диаметр капилляра
| dдр, мм
| 1
| | 2
| Расход масла через один дроссель
| qдр, мм3\с
| 187582, 73
| | 3
| Длина капилляра дросселя
| lдр, мм
| 71, 39
| | 4
| Сторона канавки дросселя
| А, мм
| 1, 4099
| | 5
| Падение давления на дросселе
| PД, Мпа
| 1, 2231
| | 6
| Давление в кармане
| Pк, МПа
| 1, 7769
|
Таблица 11. Параметры упорного гидростатического подшипника
| № п.
| Параметры упорного
гидростатического подшипника
| Обозначение
| Величина
| | 1
| Наружный радиус подшипника
| D1, мм
| 370
| | 2
| Наименьший радиус наружной перемычки
| D2, мм
| 321
| | 3
| Наибольший радиус внутренней перемычки
| D3, мм
| 329
| | 4
| Внутренний радиус подшипника
| D4, мм
| 280
| | 5
| Эффективная площадь подшипника
| Аэф, мм2
| 250, 97
| | 6
| Зазор между опорными поверхностями подшипника
| H, мм
| 30
| | 7
| Жесткость подшипника при е1=0
| j, Н/мм
| 125, 6
| | 8
| Жесткость подшипника при смещении на е1=0, 1
| j, Н/мм
| 137, 4
| | 9
| Давление источника питания
| pн, Мпа
| 2, 5
| | 10
| Динамический коэффициент вязкости масла
| ,
| 12
| | 11
| Потери на вязкое трение в подшипниках при вращении
| , кВт
| 1, 951252
| | 12
| Потери масла при прокачивании масла через подшипник
| , кВт
| 0, 2096431
| | 13
| Суммарные энергетические потери
| , кВт
| 2, 160895
| | 14
| Несущая способность при смещении на е1=10 мкм
| F1, Н
| 1205
| | 15
| Расход масла через подшипник
| Q, мм3/с,
| 8621, 5
| | 16
| Сила демпфирования в подшипнике
| Fд1, Н
| 0, 45866
|
Таблица 12. Параметры дросселя упорного подшипника
| № п.
| Параметры капиллярного дросселя
упорного подшипника
| Обозначение
| Величина
| | 1
| Диаметр капилляра желаемый
| dж, см
| 0, 1187553
| | 2
| Число дросселей
| z
| 1
| | 3
| Площадь поперечного сечения канала дросселя
| Fд, см2
| 0, 01107633
| | 4
| Желаемая длина капилляра дросселя
| lж, см
| 20
| | 5
| Сопротивление дросселя
| Rд,
кГ мин/см5
| 4, 857 10-3
| | 6
| Падение давления на дросселе
| pд, кГ/см2
| 12, 53819
| | 7
| Давление в кармане
| pк, кГ/см2
| 12, 46181
| | 8
| Сторона канавки треугольного сечения дросселя
| uд, см
| 0, 1599634
|
|
