Гидродинамический расчет в условиях жидкостного трения

Исследование режима жидкостного трения в подшипниках основано на гидродинамической теории смазки. Для образования режима жидкостного трения необходимо соблюдать следующие условия:

· масло соответствующей вязкости должно непрерывно заполнять зазор;

· между скользящими поверхностями должен быть зазор клиновой формы;

· скорость относительного движения поверхностей должна быть достаточной для создания в зазоре давления, способного уравновесить внешнюю нагрузку.

Работа гидродинамического радиального подшипника заключается во «всплывании» цапфы вала в масле при достижении угловой скорости  больше критической .

                                          .                                                                              (4)

Рассмотрим положение вала во вкладыше (рис.5).

1.В состоянии покоя (рис.5,а) вал касается втулки. Между центрами расстояние  - где s максимальная толщина масляного слоя.

2.С увеличением угловой скорости  и достижении её критической  цапфа «всплывает» из-за давления  в зоне минимального зазора . Это давление представлено эпюрой на рис. рис.5,б. Увеличение зазора  происходит при увеличении угловой скорости . При этом центр цапфы О сближается с центром вкладыша . Но полного совпадения быть не может, так как в этом случае не будет клинового зазора как основного условия режима жидкостного трения.

Рис.5. Подшипник жидкостного трения

Порядок расчета

1.На основании гидродинамической теории смазки для режима жидкостного трения определяем радиальную нагрузку на подшипник:

,                                                                              (5)

где  – динамическая вязкость масла, . Динамическую вязкость выбирают в зависимости от сорта масла и рабочей температуры по графику (рис. 6).

 –угловая скорость вращения вала, 1/с;

  d - диаметр цапфы вала;

  l - длина цапфы подшипника;

Ф – коэффициент нагруженности;

 - относительный зазор;  (здесь  – диаметральный зазор; D – диаметр вкладыша,  - диаметр цапфы вала.

Относительный зазор может быть определен по эмпирической формуле ,

где V – окружная скорость цапфы, мм/с.

2.Определить коэффициент нагруженности из формулы (5):

 .                                                                            (6)

3.По графику на рис. 7 находят относительный эксцентриситет: ,

где е – эксцентриситет цапфы при данной нагрузке.

4.Опреляют толщину масляного слоя в подшипнике при режиме жидкостного трения:

                                                                                            (7)

5.Выбирают посадку цапфы вала во вкладыш подшипника. Рекомендуется:  и т.д.

На практике поверхность цапфы рекомендуется обрабатывать до шероховатости не ниже 3,2 мкм, а вкладыша – не ниже 6,3 мкм (соответственно 0,0032 мм и 0,0063 мм).

6.Нарушение режима жидкостного трения будет при .                       (8)

7.Запас надежности работы подшипника по толщине масляного слоя:

                     .                                                                             (9)

Динамическая вязкость МПа·сек·10-8
	Температура масла tº С
	Рис.6. График для выбора динамической вязкости масла: 1 – индустриальное И-12А, 2 – турбинное 22, 3 - индустриальное И-40А, 4 – авиационное МС-20.		Рис. 7. График для определения относительного эксцентриситета в зависимости от l/d

Пример

Рассчитать коренной подшипник скольжения коленчатого вала автотракторного двигателя при условии жидкостного трения. Нагрузка на подшипник F = 6000 Н, скорость вращения w = 200 рад/с, диаметр цапфы d = 70 мм. Масло –индустриальное И-40А. Температура 80°С.