Условия работы и режимы трения
Без смазки между цапфой вала 1 (рис. 8.2, а) и вкладышем 2 имеет место металлический контакт, что при вращении вызывает большое повышение температуры и абразивный износ. Перегрев подшипника является основной причиной его разрушения, что связано с заеданием цапфы и выплавлением вкладыша. Для уменьшения трения и износа подшипники смазывают.
В момент пуска и при малой угловой скорости наблюдается режим граничной смазки, когда толщины масляной пленки не хватает для разделения поверхностей трения (рис. 8.2, а). Вращающийся вал, как насос, вовлекает масло в клиновой зазор между цапфой и вкладышем, который образуется за счет смещения центров О1 и О2 на величину радиального зазора δ = О1О2 (рис. 8.2, а). Из гидродинамической теории смазки (Петров Н.П., 1883г.) следует, что в сужающемся клиновом зазоре между сопряженными поверхностями при
движении возникает избыточное гидродинамическое давление р (рис. 8.2, б), под действием которого вал всплывает. По мере увеличения скорости толщина слоя масла в зазоре увеличивается, но отдельные микронеровности трущихся поверхностей задевают друг друга. Такую работу подшипника характеризует режим полужидкостной смазки.
|
Рис. 8.2
При дальнейшем возрастании скорости ω и достижении ее критического ωкр значения возникает устойчивый слой масла толщиной hmin > Rz1 + Rz2, (где Rz – максимальные шероховатости трущихся поверхностей), который полностью разделяет цапфу и вкладыш (режим жидкостного трения) и воспринимает нагрузку Fr. Вал смещается в сторону вращения (точка O1′), образуя эксцентриситет e = О1′О2. При ω → ∞, эксцентриситет e → 0, но полного совпадения центров О1 и О2 быть не может, так как нарушится клиновая форма зазора, как одно из обязательных условий создания гидродинамического давления p.
Толщина h масляного слоя является функцией характеристики режима трения λ = μω / p, где ω = πn / 30 – угловая скорость цапфы, с-1; p = Fr / (dl) – условная нагрузка на подшипник, Па; μ– динамическая вязкость масла, Па·с. На рис. 8.3 показана зависимость коэффициента трения f от характеристики λ при различных режимах трения (кривая Герси-Штрибека).
Рис. 8.3
|
Рис. 8.4
|
|
На кривой различают зоны:
1. Граничное и полужидкостное трение (ω < ωкр).
2. Режим жидкостного трения (ω > ωкр); f = 0,001…0,005.
3. Устойчивый режим жидкостного трения (ω > ωкр); толщина h масляного слоя растет, но возрастает и коэффициент трения f за счет увеличения трения внутренних слоев вязкого масла (скорости v в слоях не равны – скольжение; рис. 8.4). В этом случаеω опережает рост толщины слоя h. Смазка в подшипник подводится по ходу вращения цапфы туда, где отсутствует давление р (зона 4 рис. 8.2, б). По длине l (рис. 8.2, в) масло распределяется с помощью смазочных канавок во вкладыше. По торцам подшипника имеется утечка масла, что снижает давление р на краях. Многие подшипники хорошо работают при смазке самотеком. Если самотека недостаточно, то масло подается под давлением насосом.
Итак, условия образования режима жидкостного трения:
1. Наличие сужающегося клинового зазора (посадка с зазором).
2. Скоростьω вращения должна быть больше критическойωкр.
3. Масло определенной вязкости μ должно непрерывно заполнять подшипник.
Подшипники скольжения, в которых несущий масляный слой создается вращением вала со скоростьюω > ωкр, называют гидродинамическими. Их недостатками являются повышенный износ в режиме полужидкостного трения в периоды пуска и торможения (ω < ωкр, pгд< p) и наличие эксцентриситета е, вызывающего погрешность центрирования вала в опоре. В гидростатических подшипниках (рис. 8.5) режим жидкостного трения создается за счет подвода масла под цапфу вала от насоса с давлением pгс> p в периоды до начала пуска и торможения. Вал разгоняется или останавливается на масляной подушке. Давление pгс регулируется системой автоматики. Жидкостной режим не зависит от скорости ω.
Дата добавления: 2014-12-13; просмотров: 884;