- •Методические указания
- •Порядок выполнения работы ………………………………..27
- •1 Расчет радиальных цилиндрических подшипников скольжения под постоянной нагрузкой
- •1..1 Общие положения
- •1.2 Основные параметры цилиндрического подшипника и исходные уравнения
- •1.3 Тепловой расчет подшипника
- •1.4 Задания
- •1.4.1 Установление режима трения
- •1.4.1.1 Пример выполнения задания
- •1.4.2 Определение предельной нагрузки подшипника
- •1.4.2.1 Пример к заданию
- •1.4.3 Определение наименьшей допустимой угловой скорости вала
- •1.4.3.Пример к заданию
- •1.4.4 Определение диаметрального зазора при условии обеспечения жидкостного трения
- •1.4.4.1 Пример к заданию
- •1.4.5 Определение сорта смазочного материала для обеспечения жидкостного трения
- •1.4.5.1 Пример к заданию
- •1.5 Вопросы для самоподготовки
- •2 Расчёт фрикционной муфты
- •2.1 Обозначения принятые в расчётах
- •2.2 Порядок расчёта
- •2.3 Вопросы для самоподготовки
- •3 Триботехнический анализ подвижных сопряжений узлов и агрегатов автотранспортных средств
- •3.1 Порядок выполнения работы
- •3.2 Краткая характеристика основных видов изнашивания
- •3.3 Вопросы для самоподготовки
- •4 Исследование процессов трения, изнашивания и смазки
- •4.1 Порядок выполнения работы
- •4.2 Общие представления о триботехнических исследованиях
- •4.3 Измерение силы и момента трения
- •4.4 Измерение температуры на поверхности трения
- •4.5 Методы измерения износа
- •4.6 Определение состояния смазочного слоя в исследуемом сопряжении
- •4.7 Некоторые особенности испытания смазочных материалов
- •4.8 Вопросы для самоподготовки
2.2 Порядок расчёта
а) Средний радиус дисков:
, (2.1)
б) Окружная скорость на среднем радиусе:
, (2.2)
в) Коэффициент снижения допустимого давления:
При для вычисление коэффициента снижения допустимого давления выполняется по формуле:
, (2.3)
В случае, если в дальнейших расчётах принимается .
Дальнейшие расчёты ведутся, для двух пар фрикционных материалов: первая пара - фрикционный материал ФМП -11+ чугун ЧНМХ; вторая пара - фрикционный материал ФПМ + сталь 30 ХГСА. Свойства данных материалов приведены в таблице 2.1.
Таблица 2.1 - Свойства фрикционных материалов пар трения
Свойства |
fcp |
Рдоп. МПа |
с2, кДж/(кг К) |
Вт/(м К) |
HBt2 |
Материал |
|||||
ФМК-11 |
0,32 |
0,6 |
0,85 |
3,27 |
84.106 |
ФМП |
0,38 |
0,25 |
1,1 |
3,56 |
90.106 |
г) Допустимое давление на фрикционный материал:
д) Коэффициент, учитывающий частоту включения:
,
е) Номинальный расчётный крутящий момент:
где - коэффициент режима ( =1,2 - 1,5);
- коэффициент запаса сцепления ( = 1,2 - 1,5);
k - коэффициент, учитывающий потери на трение (k = 0,93).
ж) Площадь контакта фрикционных дисков:
, (27)
и) Площадь трения фрикционных дисков:
, (28)
к) Количество поверхностей трения:
, (2.9)
Полученное значение Z округляется до большего целого чётного числа.
л) Работа буксования при включении и выключении муфты сцепления определяется из условия, что нарастание момента трения в сопряжении идёт по линейному закону. То есть от начала включения сцепления до времени ( - время включения сцепления) (0 < < ) момент трения определяется из выражения:
где - коэффициент пропорциональности; - время); при выполняется условие: .
Коэффициент определяется из выражения:
, (2.10)
где = 0,2 с — характеристика системы нагружения.
Предварительный расчёт времени включения сцепления проводится по формуле:
, (2.11)
Работа буксования (кг.м) определяется из выражения:
Величины определяются из выражений:
м) Максимальная температура фрикционного контакта ( ) генерируется на фрикционных пятнах контакта. Её наиболее удобно представить в виде суммы:
(2.15)
где — начальная температура, равная температуре окружающей среды (в расчётах принять = 20 °С);
- объёмная температура (избыточная над );
- средняя температура поверхности трения (избыточная над );
- температурная вспышка - температура на фактическом пятне контакта (избыточная над ).
1) Оценка объёмной температуры для наиболее тяжёлого установившегося режима,
Наиболее нагруженным является ведомый фрикционный диск, его нагрев происходит с двух сторон, а охлаждение затруднено. Вследствие этого расчёт теплового режима производится только для этого диска.
В соответствии с принятыми размерами фрикционных элементов (рисунок 2.1) находим вес ведомого диска:
, (2.16)
где G21 - вес каркаса из стали (позиция 1), кг.;
G22 - вес фрикционных накладок (позиция 2), кг.
, (2.17)
, (2.18)
где рс и Рф — плотность стали и фрикционного материала, соответственно
(рс = 7800 кг/м3; рф = 4500 кг/м3).
Рисунок 2.1 - Эскиз фрикционного диска
Поверхность теплоотдачи:
, (2.19)
Период охлаждения ведомого диска:
где - время выключения сцепления (принимаем = 1с).
Коэффициент режима:
В расчётах принять . Объёмная температура фрикционного диска:
где - температуропроводность ( = 0,3... 0,4).
2)Средняя температура поверхности трения:
где b - толщина фрикционного диска ;
Fo - масштабный множитель (Fo =fcp)
3)Температурная вспышка:
где dr —диаметр пятна касания (принять dr = 14 10-6 м)
Аr - фактическая площадь контакта, м2,
, (2.25)
где — теплопроводность материала ведущего диска (принять — 52 Вт/(м.К));
- средняя относительная скорость скольжения фрикционных поверхностей ( 0,5voc), м/с;
a2 - удельная площадь контактирования (принять а2=14,5-10-6м2/с).
н) Полученное значение Umax сравнивается с предельно - допустимым значением температуры [U] = 400 °С. В случае превышения допустимой величины проводится корректировка размеров сопряжения и выполняется повторный расчёт. Далее, необходимо сделать выводы о тепловой нагруженности фрикционного сопряжения.
р) Принимается окончательное решение о выборе материалов фрикционной пары и количестве поверхностей трения.