Параметры подшипников и условий работы

При анализе работоспособности подшипников используют следующие параметры (рис. 1).

Размеры подшипника:

- внутренний диаметр подшипника (вкладышей);

–диаметр вала;

– длина подшипника (ширина вкладыша);

– конструктивный коэффициент,.

Зазор в подшипнике:

– диаметральный зазор;

– радиальный зазор

– относительный зазор,.

Параметры положения центра вала относительно центра подшипника:

– эксцентриситет;

– относительный эксцентриситет,

– минимальная толщина смазочного слоя.

Скоростной режим:

- частота вращения вала;

– угловая скорость вала,

Нагрузочный режим:

– нагрузка на подшипник;

– давление в подшипнике,

Характеристика смазочного материала:

- динамическая вязкость масла.

Шероховатость поверхностей трущихся деталей:

- высота неровностей профиля по десяти точкам поверхности вала;

- высота неровностей профиля по десяти точкам поверхности вкладышей.

Работа подшипника скольжения в условиях граничной и гидродинамической смазки показана на схеме рис. 1.

Рис. 1. Схема работы подшипника скольжения в условиях граничной смазки (а) и в условиях гидродинамической смазки (б).

При неработающем двигателе и при запуске (рис. 1, а), когда угловая скорость вала равна или близка к нулю, центр вала лежит на линии действия внешней силы на подшипник под его центром, при этом эксцентриситет равен радиальному зазору в подшипнике. Это соответствует граничной смазке.

По мере увеличения частоты вращения поверхность вала затягивает масло в сторону вращения, что вызывает всплытие вала на слое масла и смещение центра вала также в сторону вращения. Между трущимися поверхностями образуется непрерывный смазочный слой, отделяющий эти поверхности друг от друга (рис.1б). Центр вала из точки смещается в сторону вращения в точку и между поверхностями подшипника и вала возникает клиновый зазор. Смазочный слой, заполняющий этот зазор, называют масляным клином. Когда угловая скорость примет значение, соответствующее переходу в режим гидродинамической смазки, поверхности полностью будут разделены слоем смазки (рис.2).

Рис. 2. Масляный слой при установившемся режиме работы подшипника в режиме гидродинамической смазки.

Расчёт подшипников скольжения, работающих в режиме жидкостного трения, основан на гидродинамической теории смазки. Исходные положения этой теории были сформулированы русским учёным Н. П. Петровым в 1883 году. Дальнейшее развитие гидродинамическая теория смазки получила в трудах О. Рейнольдса, Н. Е. Жуковского и С. А. Чаплыгина других учёных.

Петров Н.М. установил, что поток движущейся жидкости, взаимодействуя с наклонной пластиной, образует масляный клин и создаёт подъёмную силу. В подшипнике, при смещении вала под действием нагрузки на величину эксцентриситета, также образуется изогнутый масляный клин и возникает подъёмная сила, которая при жидкостном трении уравновешивает реакцию опоры, и вал вращается, не касаясь подшипников (рис. 2). Гидродинамическое давление может развиваться только в клиновом зазоре (см. эпюру на рис. 1).

В положении вала по схеме рисунка 1 б минимальные и максимальные величины радиального зазора расположены на прямой, проходящей через центры вала и вкладыша. Эта линия называется линией центров. Минимальная толщина масляного слоя находится на линии центров.Толщина масляного слоя зависит от большого числа факторов (нагрузки, угловой скорости, вязкости масла и других).