Калькулятор pV подшипника скольжения
Введите радиальную нагрузку, отверстие, длину и характер движения. Калькулятор выдаст удельную нагрузку p, скорость скольжения v и их произведение pV и сравнит каждую величину с опубликованным пределом выбранного материала втулки — сразу видно, подходит ли материал для данного режима.
Подшипник скольжения определяют три числа: удельная нагрузка (сила, делённая на площадь проекции), скорость скольжения на поверхности отверстия и их произведение pV — мера тепла трения, которое подшипник должен отвести. Для каждого материала втулок опубликован предел по каждой из трёх величин; конструкция работоспособна, когда все три в пределах выбранного материала, с запасом на удары, перекос и загрязнение.
Формулы
Удельная нагрузка: p = F / (d × L) в Н/мм² (= МПа), где F — радиальная сила в ньютонах, d — отверстие, L — нагруженная длина в миллиметрах. Скорость скольжения при вращении: v = π × d × n / 60 000 в м/с, n — в об/мин. При качании на полный угол θ с частотой f циклов в минуту (цикл = туда и обратно): v = 2 × (θ / 360) × π × d × f / 60 000. При линейном движении с ходом s (мм) и f ходов в минуту: v = 2 × s × f / 60 000. pV — просто p × v в Н/мм²·м/с.
При вводе в дюймовых единицах калькулятор сначала переводит их в Н и мм, а рядом показывает psi и ft/min. 1 Н/мм² = 145 psi; 1 м/с = 196,85 ft/min; 1 Н/мм²·м/с ≈ 28 550 psi·ft/min.
Как читать результат
Каждая из величин p, v и pV сравнивается с пределом, опубликованным для выбранного материала и смазки; показанный коэффициент использования — наибольшее из трёх отношений. До 80 % — конструкция с запасом; 80–100 % допустимо при стабильной нагрузке, вале по спецификации и умеренной температуре; свыше 100 % — нужен другой материал, более длинная втулка, больший диаметр или лучшая смазка. Если введена нулевая скорость, нагрузка проверяется по статическому пределу там, где материал его публикует.
Пределы — отдельные опубликованные значения, а не одна гарантированная рабочая точка; они предполагают вал, посадки, соосность и условия среды, описанные на странице каждого продукта. Для литой бронзы и закалённой стали значение pV не публикуется, поэтому для них калькулятор проверяет только p и v.
Качательное и периодическое движение
Втулки шарниров движутся медленно, средняя скорость скольжения мала, и pV редко оказывается ограничением — ограничивает удельная нагрузка. Но качание тяжелее для подшипника, чем подсказывает средняя скорость: при каждом реверсе смазочная плёнка разрушается, и одна и та же дуга отверстия несёт нагрузку в каждом цикле. Используйте предел при качании или динамический предел (60 Н/мм² для композита с PTFE и POM, 40 Н/мм² для свёртной бронзы), а не статический; при очень малых углах с высокой частотой (фреттинг) запросите проверку у инженеров.
Чего калькулятор не делает
Он не оценивает ресурс по износу, рост температуры и влияние загрязнения, перекоса и ударов — для этого нужно полное описание узла. Он не рассчитывает посадку в корпусе (для этого есть калькулятор посадки с натягом) и не делит нагрузку между двумя опорами (для этого — калькулятор нагрузки). Используйте результат для предварительного выбора материала, затем пришлите режим работы с цифрами — наши инженеры подтвердят материал и размер.
Часто задаваемые вопросы
Что такое pV подшипника скольжения?
Произведение удельной нагрузки p (Н/мм²) на скорость скольжения v (м/с). Оно пропорционально теплу трения, выделяющемуся на единицу площади подшипника, и служит основным пределом для втулок, работающих без смазки или в режиме граничной смазки.
Какое значение pV считается допустимым?
Зависит от материала: около 1,8 Н/мм²·м/с длительно для композита с PTFE без смазки, 2,8 для биметалла и свёртной бронзы с консистентной смазкой, 10 для биметалла в масле, 22 для композита с POM в масле, 1,65 для графитовой бронзы без смазки. Для конструкции с запасом держитесь ниже 80 % предела.
Как рассчитать скорость скольжения качающейся втулки?
Умножьте долю полного оборота за цикл (угол / 360, дважды — туда и обратно) на длину окружности отверстия π × d и на число циклов в минуту, затем разделите на 60 000 — получите м/с.
Почему статический предел отличается от динамического?
Неподвижную нагрузку достаточно выдержать без деформации антифрикционного слоя; движущаяся нагрузка ещё и выделяет тепло и вызывает износ. Поэтому для материалов публикуют более высокий статический предел (250 Н/мм² для композитных втулок, 45 для литой бронзы) и более низкий предел в движении.
Можно ли использовать калькулятор для упорной шайбы?
Да: введите площадь кольцевой рабочей поверхности как d × L (любые d и L, произведение которых равно площади торца) и скорость скольжения на среднем диаметре; пределы материалов те же.
Выше предела или близко к нему?
Отправьте нагрузку, скорость, характер движения и условия среды. Наши инженеры предложат материал, размер и смазку и подготовят КП в течение 12 часов. Образцы бесплатны.