Теоретическое введение. Природа трения до конца не выяснена до настоящего времени

Природа трения до конца не выяснена до настоящего времени. Достаточно выделить несколько определений.

Трение – это явление сопротивления относительному перемещению поверхностей, локализованных в точках контакта по касательной поверхности.

Трение – это процесс упругопластической деформации и разрушения в тонких поверхностных слоях материалов трущейся пары.

Трение – это процесс преобразования энергии внешнего механического движения в другие виды энергии (в частности, в тепловую).

Практически величина силы трения определяется из выражения:

где N – сила нормального давления; f – коэффициент трения.

В подшипниках скольжения, установленных на вращающихся валах, имеют место три вида трения скольжения – жидкостное, полужидкостное и сухое.

При отсутствии смазки между этими поверхностями или при неподвижном вале имеет место сухое трение.

При наличии смазочного слоя между валом и подшипником скольжения и при вращении вала с определенной скоростью согласно гидродинамической теории смазки между соседними слоями масла возникает некоторая разность скоростей. На общей границе слоев происходит сдвиг, пропорциональный интенсивности изменения скорости, т.е. в этом случае между валом и подшипником сохраняется слой масла определенной толщины.

При жидкостном трении в подшипнике рабочие поверхности разделены слоем смазки, который воспринимает внешнюю нагрузку, предотвращая соприкосновение рабочих поверхностей.

При полужидкостном трении несущая способность масляного слоя недостаточна для восприятия внешней нагрузки. Происходит частичное касание поверхностей вала и подшипника скольжения.

Необходимым условием возможности жидкостного трения в подшипнике является наличие зазора , представляющего собою разность диаметров отверстия втулки и наружного диаметра цапфы :

(1)

Вращающаяся цапфа располагается эксцентрично по отношению к отверстию во втулке с эксцентриситетом (рис. 9.1), что обеспечивает клиновой зазор. В этот зазор затягивается масло, которое поддерживает цапфу в состоянии жидкостного трения. Приближенная расчетная формула толщины жидкостного слоя h_min при жидкостном трении для подшипника конечной длины, имеет вид:

(2)

где – характеристика рабочего режима;

Рис. 9.1. Схема подшипника скольжения

– наименьшая толщина масляного слоя, (рис. 9.1);

– динамическая вязкость масла в сантипуазах;

n – число оборотов цапфы в минуту;

p – среднее давление, кГ/см², определяемое по формуле

(3)

где R – суммарный вес всех частей подшипников; d₀ – номинальный диаметр цапфы, d₀= 45 мм; l – длина подшипника, l = 38 мм; с – поправочный коэффициент на конечную длину подшипника:

(4)

В справочных таблицах обычно дается кинематическая вязкость υ в сантистоксах. Для пересчета в динамическую вязкость в сантипуазах используется зависимость

, (5)

где – удельный вес масла,

Вязкость масла в значительной степени зависит от температуры. Табличные значения вязкости даются для определенной температуры, обычно 20°, 50° или 100 °С.

Пересчет вязкости на данную температуру приближенно производится по формуле

(6)

где в » 2,5 … 3.

Вязкость и удельный вес некоторых видов масел приведен в таблице 9.1.

Таблица 9.1

Момент трения в подшипнике, нагруженном силой R, равен:

(7)

Отсюда

. (8)

Коэффициент жидкостного трения

(9)