AKADEMIA GÓRNICZO-HUTNICZA

im. St. Staszica

w Krakowie

Wydział Inżynierii Mechanicznej

i Robotyki

KATEDRA PODSTAW BUDOWY

I EKSPLOATACJI MASZYN

PODSTAWY KONSTRUKCJI MASZYN

Projekt nr 6

Temat:

Łożysko ślizgowe tarcia płynnego

Wykonał:

Kus Piotr

rok III C gr. 11

rok akad. 2003 \ 2004

1. Dane i założenia projektowe

obciążenie pionowe:....................................................................P=8 [kN]

liczba obrotów czopa:................................................................. n=900 [obr/min]

średnica czopa wału łożyskowanego:..........................................D=55 [mm]

temperatura otoczenia w której pracuje łożysko:..T₀=293 [K] lub T₀ = 20 [⁰C]

materiał czopa wału:…………………………………................stal 45

kąt opasania czopa panwią:..........................................................β=180⁰

materiał korpusu łożyska ślizgowego:.......Zl 250 wedle normy PN-92/H-83101

Dane	Obliczenia	Wynik
D = 55 [mm] n = 900 [obr/min] L = D = 55 [mm] P = 8000 [N] v = 2,59[m/s] Pśr = 2,64 [MPa] v = 2,59 [m/s] Pśr = 2,64[MPa] pdop = 15 [MPa] ( )dop = [MW/m^2] = 6,85 [MW/m^2] v = 2,59[m/s]	1. Podstawowe obliczenia parametrów łożyska ślizgowego tarcia płynnego. 1.1. Obliczenie prędkości obwodowej czopa wału. v = = 2,59 [m/s] 1.2. Obliczenie nacisków średnich. Pśr = = 2,64 [MPa] 1.3. Dobór materiału wylania panewki Dobrano materiał - stop niskocynowy PbSn16Sb16Cu2 (L16) wedle normy PN-62/H-87111 1.3.1. Sprawdzenie słuszności doboru materiału panewki. Pśr = 2,64 [MPa] < pdop = 15 [ MPa] < ( )dop ⇒ 6,85< [MW/m^2] Obliczenia poprawne warunek spełniony, dobór materiału uzasadniony. 1.4.Wstępny dobór względnego luzu łożyskowego. = 0,87 Do dalszych obliczeń przyjęto: 1.5. Dobór pasowania dla łożyska ślizgowego. 1.5.1.Obliczenie luzów teoretycznych minimalnego i maksymalnego oraz sprawdzenie warunku. = = 0,91 = = 1,69 Ψmin Ψ Ψmax 0,91<1.5< 1,69 Obliczenia poprawne, warunek spełniony.	v = 2,59[m/s] Pśr = 2,64[MPa] pdop = 15 [MPa] ( )dop = [MPa] Ψmin = 0,91 Ψmax = 1,69
D = 55 [mm] Ψmin = 0,91 Ψmax = 1,69 Lmin = 50,5 [μm] Lmax = 92,95 [μm] Lśr = 71,5 [μm] D = 55 [mm] Lśr = 98 [μm] Ψ = 1,78 D = 55 [mm] Pśr = 2,64 [MPa] n = 900 [obr/min] TŚRZ = 312 [K] η = 0.04 [Pa s] n”= 15 [-] Pśr = 2,64 [MPa] Ψ = 1,78	1.5.2.Obliczenie luzu minimalnego, maksymalnego i średniego. Lmin= Ψmin D = = 168 [μm] Lmax= Ψmax D = 1,69 = 312 [μm] Lśr = = 71,5 [μm] 1.5.3. Dobór pasowania dla łożyska ślizgowego. Na podstawie posiadanych danych oraz obliczeń dobrano pasowanie: φ55H7/e8 dla którego dane są: Lmin = 60 [μm] Lmax = 136 [μm] Lśr = 98[μm] 1.5.4. Obliczenie luzu średnicowego. Ψ = = 1,78 1.5.5. Obliczenie luzu promieniowego. δ = 48,95 10^-3 = 48,95 2. Obliczenia hydrodynamiczne filmu olejowego 2.1. Dobór oleju - środka smarnego dla łożyska ślizgowego tarcia płynnego. Na podstawie obliczeń oraz posiadanych informacji dobrano olej ISO VG 150 parametry oleju przedstawiono poniżej: η = 0.04 [Pa s] c = 1900 [I/kg K] ρ = 880 [kg/m^-3] 2.2. Obliczenie Liczby Sommerfelda. S = = 0,035 [-]	Lmin = 50,5 [μm] Lmax = 92,95 [μm] Lśr = 71,5 [μm] Lmin = 60 [μm] Lmax = 136 [μm] Lśr = 98 [μm] Ψ = 1,78 δ = 48,95 [μm] η = 0.04 [Pa s] c = 1900 [I/kg K] ρ = 880 [kg/m^-3] S = 0,035 [-]
Pśr = 2,64 [MPa] c = 1900 [I/kg K] ρ = 880 [kg/m^-3] T1 = 301 [K] (28^0C) ΔT = 18,95 [K] Tśr =310,47 [K] TŚRZ = 312 [K] T1 = 301 [K] (28^0C) ΔT = 9.72 [K] = 0.3 δ = 48,95 = 0.3	2.3 Obliczenie przyrostu temperatury filmu olejowego. ΔT = 2,84[K] 2.4. Obliczenie średniej temperatury filmu olejowego. Tśr = T1 310,47 [K] 2.5.Sprawdzenie warunku bilansu temperatur środka smarującego. 2.5.1. Sprawdzenie dokładności obliczeń temperaturowych. Z = = 0,49% 2.5.2.Obliczenie temperatury środka smarnego na wypływie ze szczeliny smarnej. T2 = T1 + ΔT = 301 + 18,95 = 319,95[K] Obliczona wartość temperatury jest niższa od wartości dopuszczalnych temperatur środka smarnego (343 ÷358). Obliczenia poprawne, warunek spełniony. 2.6.Obliczenie minimalnej grubości filmu olejowego. h0 = 0.3 δ = 0.3 48,95 10^-3 = 44.64 [μm] 2.6.1.Sprawdzenie warunku stabilności czopa. ⇒ 0.3 = 0.3 i ε = 0.7 Obliczenia poprawne, warunek stabilności czopa spełniony - brak drgań samowzbudnych.	ΔT = 18,95 [K] Tśr =310,47 [K] Z = 0,49 [%] T2 = 319,95 [K] h0 =14,69 [μm]
Rzc = 1.6 [μm] Rzp = 3.2 [μm] h0 =14,69 [μm] = 3.1 μ = 5,52 10^-3 P = 8000 [N] v = 2,59 [m/s] D = L= 55 [mm] D = 55 [mm] l0 = 1,4 Ał = 0.704 [m^2] Aw= 0.169 [m^2] NT =114,4 [W] α = 19 [W/Km^2] T0 = 293 [K]	2.6.2.Sprawdzenie warunku h0 ≥ Rzc + Rzp h0 ≥ Rzc + Rzp ⇒ 1.6 + 3.2 = 4.8 < 14,69 Obliczenia poprawne, warunek spełniony. 2.7.Obliczenie współczynnika tarcia płynnego. μ = 3.1 Ψ = 3.1 1,78 10^-3 = 5,52 10^-3 2.8.Obliczenie mocy tarcia w łożysku. NT = v P μ = 2,59 8000 5,52 10^-3=114,4 [W] 2.9.Wstępne obliczenia powierzchni wymiany ciepła korpusu i wału w łożysku. 2.9.1. Obliczenie powierzchni wymiany ciepła korpusu. Ał = = 0,076÷ 0,091[m^2] 2.9.2. Obliczenie powierzchni wymiany ciepła wału. Aw=0.5 Π D l0 = =0,007[m^2] 2.9.3. Obliczenie całkowitej powierzchni wymiany ciepła łożyska z otoczeniem. A = Ał + Aw = 0,083+ 0,007= 0,09 [m^2] 2.10. Sprawdzenie temperatury łożyska. T = 359,9 [K] Warunek równowagi cieplnej, będzie spełniony tylko wtedy gdy zostanie zastosowany system wymuszonego chłodzenia środka smarującego.	warunek jest zachowany z nadmiarem = 3,06 μ = 5,52 10^-3 NT =114,4 [W] Ał =0,083 [m^2] Aw=0,007 [m^2] A= 0,09 [m^2] T=359,9 [K]
= 3.1 R= 0,0275[m] δ= 48,95[μm] n”= 15 [-] Q=3,44 10^-6[m^3/s] Pśr = 2,64 [MPa]	2.11. Wyznaczenie ilości oleju przepływającego przez szczelinę łożyskową wskutek ruchu obrotowego czopa. Q = = =3.1 = =2,68 10^-6[m^3/s] 2.11.1.Wyznaczenie upływów bocznych. Qs = 0.6Q = 0.6 3,44 10^-6= 2,06 10^-6[m^3/s] 2.11.2.Dobór pierścieni luźnych smarujących. Obliczam: =6,77 Korzystając z literatury dobieram jeden pierścień luźny dostarczający potrzebną ilość oleju. 2.12. Pozostałe parametry łożyska ślizgowego. 2.12.1.Obliczenie maksymalnego ciśnienia filmu olejowego. Pmax = [MPa] 2.12.3. Określenie kąta miejsca maksymalnego ciśnienia: ΘPmax = 13.5^0 2.12.4.Określenie kąta miejsca minimalnej grubości filmu olejowego. φ = 43^0 2.12.5.Określenie kąta końca klina smarnego. Θpo = 60^0	Q=3,44 10^-6[m^3/s] Qs=2,06 10^-6[m^3/s] A=6,77 Pmax =6,95 [MPa] ΘPmax = 13.5^0 φ = 43^0 Θpo = 60^0
D = L= 55 [mm] η= 0.04 [Pa s] Vol = 3216,9 [cm^3] P = 8 [kN] Lmin = 60 [μm] D = 55 [mm] Pśr = 2,64 [MPa] ψmin = 1,09 10^-3 η= 0.04 [Pa s] n”= 15 [-] = 0.65 δ= [mm] Rzc = 1.6 [μm] Rzp = 3.2 [μm] h0 = 55.25 [μm] = 3.5 R= 0,0275[m] δ= 30[μm] n”= 15 [-]	2.13. Obliczenie krytycznej prędkości obrotowej wału względem łożyska. nkr = = 205,2[obr/min] 3. Sprawdzenie działania łożyska w przypadku wystąpienia luzów granicznych. 3.1. Sprawdzenie działania łożyska w przypadku wystąpienia luzu minimalnego. 3.1.1.Wyznaczenie luzów łożyska. ψmin = δ = 3.1.2.Obliczenie liczby Sommerfelda dla luzu minimalnego. S = = 0,191[-] 3.1.3 Wyznaczenie ilości oleju przepływającego przez szczelinę łożyskową w przypadku wystąpienia luzu minimalnego. h0 = = 0.65 = 19,5 [μm] 3.1.3.1. Sprawdzenie warunku h0 > Rzc+Rzp h0 > Rzc+Rzp 19,5 > 1.6 + 3.2 ⇒19,5> 4.8 Obliczenia poprawne, warunek spełniony. 3.1.3.2 Obliczenie ilości oleju dostarczanego do łożyska przez szczelinę smarującą. Q = = =3.5 = =2,38 10^-6[m^3/s]	nkr=205,2[obr/min] ψmin = 1,09 10^-3 δ =30 10^-3[mm] S = 0,191 [-] h0 = 19,5 [μm] 19,5 > 4.8 [μm] Q=2,38 10^-6[m^3/s]
Q=2,38 10^-6[m^3/s] Lmax = 136 [μm] D = 55 [mm] Pśr = 2,64 [MPa] ψmax = 1,69 10^-3 η= 0.04 [Pa s] n”= 15 [-] = 0.23 δ= [mm] Rzc = 1.6 [μm] Rzp = 3.2 [μm] h0 = 10,69 [μm] = 2.8 R= 0,0275 [m] δ= 10,69 [μm] n”= 15 [-] Q=0,68 10^-6[m^3/s]	3.1.3.3.Obliczenie upływów bocznych Qs = 0.45Q = 0.45 2,38 10^-6= 1,07 10^-6[m^3/s] 3.2. Sprawdzenie działania łożyska w przypadku wystąpienia luzu maksymalnego. 3.2.1.Wyznaczenie luzów łożyska. ψmax = δ = 3.2.2.Obliczenie liczby Sommerfelda dla luzu maksymalnego. S = = 0,08 [-] 3.2.3 Wyznaczenie ilości oleju przepływającego przez szczelinę łożyskową w przypadku wystąpienia luzu maksymalnego. h0 = = 0.23 = 10,69 [μm] 3.2.3.1. Sprawdzenie warunku h0 > Rzc+Rzp h0 > Rzc+Rzp 49.105 > 1.6 + 3.2 ⇒ 10,69 > 4.8 Obliczenia poprawne, warunek spełniony. 3.2.3.2 Obliczenie ilości oleju dostarczanego do łożyska. Q = = =2.8 = =0,68 10^-6[m^3/s] 3.2.3.3.Obliczenie upływów bocznych. Qs = 0.7Q = 0.7 0,68 10^-6[m^3/s]= 0,48 10^-6[m^3/s]	Qs = 1,07 10^-6[m^3/s] ψmax = 2.67 10^-3 δ =46,48 10^-3[mm] S = 0,08 [-] h0 = 10,69 [μm] 10,69 > 4.8 [μm] Q=0,68 10^-6[m^3/s] Qs =0,48 10^-6[m^3/s]
	3.3.Wnioski z obliczeń sprawdzających. Obliczenia sprawdzające wykazały, że łożysko będzie pracowało w warunkach tarcia płynnego nawet przy wystąpieniu luzów granicznych. Ważnym jest również fakt, iż zastosować należy dodatkowe chłodzenie środka smarującego. 3.4. Spis literatury. „Rysunek techniczny maszynowy” Tadeusz Dobrzański, W-wa 1998r., WNT „Podstawy konstrukcji maszyn- materiały pomocnicze do projektowania” Jerzy Reguła, Wacław Ciania, Olsztyn 1987r., ART. t1.,t2 Mały poradnik mechanika Praca zbiorowa W-wa 1976r., WNT „Podstawy konstrukcji maszyn” Zygmunt Korewa

---