Робота підшипника ковзання

Особливістю тертя в режимі гідродинамічного мащення є наявність між взаємодіючими поверхнями мастильної плівки. Гідродинамічний тиск чинить опір нормальному навантаженню та розділяє сполучені поверхні.

Розглянемо, як починає діяти цей тиск. Якщо рідина затікає у зазор між двома поверхнями, одна з яких (А) нерухома (рисунок 1.2), то шар рідини, що безпосередньо прилягає до поверхні А, залишається нерухомим, а прилягаючий до поверхні В шар рухається із швидкістю V цієї поверхні.

Рисунок 1.2 - Гідродинамічний тиск у мастильній плівці

Внаслідок в’язкості рідини, інші шари, які займають проміжне місце між двома згаданими шарами, починають рухатись. Ці дві обставини (в’язкість та зчеплення рідини із поверхнями твердих тіл) є необхідними умовами для виникнення гідродинамічного тиску, але ця умова не є достатньою. Для виникнення тиску необхідно, щоб зазор між поверхнями звужувався і забезпечував зміну градієнту швидкості. Це призведе до зміни тиску вздовж поверхонь: тиск спочатку зростає, досягає максимального значення P_max, після чого знижується. Тиск, що виникає внаслідок гідродинамічної дії зрівноважує зовнішнє навантаження. Цей ефект відомий під назвою розклинювальної дії плівки.

Розглянемо тепер, як загальні закономірності, що описані вище проявляються у опорному підшипнику ковзання (рисунок 1.3). Щоби зазор між валом і вкладкою мав змінний переріз, вал повинен бути розміщений ексцентрично по відношенню до вкладки. Мінімальна та максимальна товщини зазорів розміщені на прямій, що проходить через центри вала і вкладки О і О^’. Ця лінія називається лінією центрів. При обертанні вала мастильний матеріал зчіплюється з його поверхнею і завдяки цьому постійно затягується у зазор, тобто вал діє, як насос, що підтримує циркуляцію рідкого мастильного матеріалу. Як було зазначено вище, гідродинамічний тиск виникає у мастильній плівці за рахунок її розклинювальної дії. У частині затягнутої у зазор плівки мастила, розміщеної біля мінімуму зазору, виникає надлишковий тиск. Точка мінімального зазору ділить цю частину плівки на дві області: більшу частину, де зазор зменшується і меншу, де він зростає. В результаті лінія центрів повертається за напрямком обертання так, що вертикальні компоненти тиску у плівці і сили тертя, які діють на вал, зрівноважують навантаження на нього. Іншими словами, між лінією центрів та напрямом прикладання навантаження існує деякий кут тиску θ. Цей кут є функцією зовнішнього навантаження, швидкості обертання, зазору, в’язкості мастильного матеріалу і т.д. Під дією сили тертя вал повинен рухатись у протилежному напрямі, так ніби він котиться по поверхні вкладки. Проте повертання лінії центрів у напрямку обертання показує, що гідродинамічний тиск, який є непрямим наслідком в’язкості, має більший вплив на вал, ніж сила тертя, яка є прямим наслідком в’язкості.

Рисунок 1.3 - Схема опорного гідродинамічного підшипника

Вал лежить на мастильній подушці, коли рівнодійна гідродинамічного тиску стає рівною зовнішньому навантаженню. Ця рівнодійна називається навантажувальною здатністю. Очевидно, що чим вища в’язкість і швидкість обертання, тим більша навантажувальна здатність. У першому випадку мастильний матеріал практично не може витікати у сторони і втягується по напрямку до вузького перерізу зазору. У другому випадку більша кількість мастильного матеріалу затягається у зазор. Збільшення відносного зазору ψ =c/R спричиняє протилежну дію, оскільки у великому зазорі існує протитечія мастильного матеріалу внаслідок зростання кута клину, і гідродинамічний тиск розвивається у малому перерізі. Чим менша мінімальна товщина плівки, тим трудніше мастильному матеріалу витекти із зазору. Це призводить до зростання навантажувальної здатності. Однак існує природна нижня межа товщини, яка повинна перевищувати суму висот нерівностей на взаємодіючих поверхнях. Зазвичай, середня товщина мастильної плівки має близько до однієї тисячної діаметру вала, у той час, як максимальна і мінімальна товщина плівки може відрізнятися у 4…5 разів.

<== попередня сторінка	\|	наступна сторінка ==>
Підшипники ковзання	\|	Режими тертя підшипників ковзання

Не знайшли потрібну інформацію? Скористайтесь пошуком google:

Генерація сторінки за: 0.005 сек.