Способы организации режима жидкостного трения в подшипниках

На практике в подшипниках скольжения чаще всего реализуется смешанное трение. Однако для работы подшипников самым благоприятным является режим жидкостного трения.

Известны два способа создания режима жидкостного трения в подшипниках скольжения: гидростатический и гидродинамический.

Рисунок 8.4 – Гидростатический подшипник

Гидростатический подшипник (рисунок 8.4) включает вал 1, вкладыш 2 и систему штуцеров 4 для подачи смазочного материала. Давление в системе и расход масла зависят от зазора h, радиальной силы F_r и вязкости масла. Для устранения утечек необходимо надежное уплотнение 3. Благодаря внешнему давлению вал как бы всплывает внутри вкладыша и поддерживается в этом положении. Данный способ используется в гидростатическом подпятнике телескопа Зеленчукской обсерватории на горе Пастухове (КЧР).

Более распространенным является гидродинамический способ. Впервые этот эффект обнаружил Н.П. Петров (1883 г.).

Рисунок 8.5 – Гидродинамический эффект в подшипнике скольжения

Как следует из схемы на рисунке 8.5, а в состоянии покоя цапфа опирается на поверхность вкладыша. В процессе вращения вала, при некоторой угловой скорости ω_кр > ω цапфа всплывает в масле и несколько смещается в сторону вращения вала по траектории, показанной на рисунке 8.5, б. Это связано с тем, что в процессе набора угловой скорости масло увлекается в клиновый зазор 1. При этом в масляном слое развивается давление, отраженное на эпюре 3. В результате ось цапфы перемещается по траектории 2, а оси центров смещаются на расстояние ε. С увеличением угловой скорости толщина масляного слоя h_min также увеличивается, поэтому линия центров 4 уменьшается. При ω → ∞ расстояние между центрами ε → 0. Однако полного совпадения центров не может быть, т. к. нарушится клиновая форма зазора, что является необходимым условием жидкостного трения. В общем случае толщина масляного слоя зависит от вязкости масла, угловой скорости и внешнего давления в подшипнике.