Расчет подшипников при жидкостном трении.

Используется решение задачи течения жидкости между двумя параллельными пластинами.

В основу расчета положено уравнение Рейнольдса для плоского потока жидкости, определяющее давление в нем при бесконечно большой ширине потока в направлении, перпендикулярном к скорости движения пластины:

(2),

где -- вязкость масла; -- скорость; h – зазор в произвольном сечении с координатой x; h_m – зазор в сечении с максимумом давления.

На основании уравнения (1) получается формула грузоподъемности: ,

где -- коэффициент грузоподъемности, являющийся безразмерной функцией положения цапфы в подшипнике и границ зоны несущего масляного слоя, зависящей также от отношения l/d ( =f(l/d)); l – длина цапфы; -- относительный зазор в подшипнике (); -- диаметральный зазор; -- радиальный зазор; D,d – наружный и внутренний диаметры подшипника, соответственно.

Давление h_min – минимальная толщина слоя масла. Он является основным параметром подшипника жидкостного трения. .

В расчетах учитывается изменение зазора от температуры как следствие линейного расширения материала.

Порядок расчета:

1. Из графика зависимости коэффициента грузоподъемности от значения () определяем значение .

2. Из допускаемых значений l/d=0.5…1.0 находим значение d.

3. Проверка по допустимому давлению.

4. Уточнение относительного зазора.

5. Выбор сорта масла. Устанавливаем температуру узла 45…75ºС. По графику находим вязкость .

Проверочный расчет выполняют по нагруженности подшипников ; После расчета коэффициента грузоподъемности определяют критическую толщину масляного слоя, при которой нарушается режим жидкого трения , где (1,1…1,2)—запас, учитывающий влияние возможных случайных факторов; (R_Z1+R_Z2)—сумма высот неровностей поверхностей шипа и подшипника; y₀ – учитывает деформацию детали.

Определение коэффициента запаса: .

Определение тепловой нагруженности: .

Если <20, то охлаждение не требуется.Если 20÷40, то охлаждение требуется.

Если >40, то смазка под давлением.Расчет по тепловому балансу.

Для составления теплового баланса подшипника нужно знать расход масла Q через подшипник.

Его можно определить на основании экспериментальных данных из графика зависимости отношения от для различных значений l/d.

Количество теплоты переносимое смазочным материалом, (Вт): ,

где с—удельная теплоемкость смазочного материала, Дж/(м³град); Q – расход смазочного материала, м³/с; t₁,t₂ – температура смачного материала на входе и на выходе из подшипника.

Количество теплоты отводимое корпусом во внешнюю среду, (Вт): ,где k 9…16 Вт/(м²град) – коэффициент теплопередачи; A₁—Поверхность подшипника омываемая воздухом, м²; t_M—средняя температура масла в нагруженной зоне; t_В—температура окружающего воздуха.

Для определения температуры масла следует оценить тепловыделение в подшипнике, для чего нужно знать силу трения.

По формуле Ньютона удельное сопротивление вращению шипа для вязкой несжимаемой жидкости Полная сила на поверхности А подшипника .Сила сопротивления в подшипнике ,где Ф_ТР – характеристика трения, представляющая собой безразмерную функцию положения шипа в подшипнике, границ несущего слоя и отношения l/d.Коэффициент трения в подшипнике .В таблицах приводятся значения в зависимости от и l/d. Тепловыделение в подшипнике: .Уравнение теплового баланса при установившемся режиме работы подшипника: .Отсюда можно найти среднюю температуру масла в нагруженной зоне.

Дата добавления: 2015-07-20