Файл: Огородников, В. Б. Подшипники скольжения судовых поршневых машин.pdf

щипников по схеме рис. 2, б (7) эти коэффициенты соответствен­

Для подшипников по рис. 2, б (II)

л2η(1d3 . А _ 2r↑l2d3

Ai= i÷d ’ -'= ï+d ‘

Коэффициенты подсчитывают для нескольких значений вязко­

сти смазки, соответствующих рабочим температурам в подшип­

нике.

4. Параметры C и C2 определяют по формулам

7,д

Ci =

Ai' ’

При проверочном расчете параметры Ci и C2 определяют для значения зазора б, принятого в данной конструкции подшипника. Если же в задачу расчета входит исследование подшипника с

целью выбора его. оптимальной, конструкции, то параметры. под­ считывают для нескольких значений зазора-

5. Относительные толщины масляной пленки X

]12

б

(где hi н Tz2 — зазоры в подшипнике, образуемые при действии импульса сил) находят по точкам пересечения линии C на диа­

грамме рис. 1, б для каждой пары Ci и C2.

6. Определяют абсолютные значения зазоров в подшипнике между пальцем и втулкой, возникающие при действии импульса,

∕η=χl6; ft2=x2δ.

7. Строят графики полученных величин и анализируют резуль­

Результаты расчета представлены в виде графиков зависимости

Анализ результатов расчета позволяет сделать следующие вы­ воды:

1. Значения минимальной толщины масляной пленки в подшип­ никах с равновеликими опорными поверхностями, воспринимаю­

щими больший или меньший импульсы, весьма малы (от долей микрона до 2—2,5 мкм).

24

2. Снижение вязкости смазки при увеличении температуры в

подшипнике приводит к уменьшению толщины пленки-

3- Повышение частоты вращения способствует увеличению тол­

щины пленки (очевидно, в результате усиления гидродинамичес­

кого эффекта).

4. Уменьшение опорной поверхности, воспринимающей действие

минимальной толщины пленки. Причиной малой толщины масля­

ной пленки, полученной при импульсном методе расчета, являет­

ся приближенный характер этого способа расчета, обусловленный рядом принятых допущений. Частично указанные допущения пере­ числены в § 1. На практике чаще применяют упрощенный метод

расчета по допускаемому удельному давлению, приведенный ниже.

тываемая по формуле

P p' " di ,

где P — нагрузка, действующая на подшипник, кгс; d —диаметр подшипника, см;

/—длина подшипника, см.

Взависимости от характера приложенной нагрузки величина

удельного давления делится на наибольшее и среднее удельное

давление.

Наибольшее удельное давление

где Pmax — максимальная сила, действующая на подшипник.

Для тихоходных машин

Р.ППХ - Pr .Ci=X,

где Pτ max — максимальное давление газов в цилиндре.

Для быстроходных машин

где Pln — сила инерции поршневой группы.

25

Среднее удельное давление

где Pm —среднее усилие, действующее на подшипник, опреде- ■ ленное по развернутой диаграмме усилий в зависимости

от угла поворота коленчатого вала.

Расчет подшипника сводится к определению величины удель­

ных давлений, действующих на подшипник, и сравнению получен­

ных значений с величиной допускаемых удельных давлений, реко­ мендованных справочной литературой для подшипников рассма­ триваемого типа. Для поршневых подшипников величина допус­ каемых удельных давлений, основанная главным образом на дан­

ных эксплуатации, находится в пределах 200—900 кгс/см2 для ди­

зелей (большие значения — для быстроходных машин) и в пре­

делах 150—200 кгс/см2 для компрессоровПричем для четырех­

тактных двигателей допускаемые удельные давления более высо­ кие, чем для двухтактных двигателей и компрессоров, так как в

первом случае подшипники работают с перекладкой зазора, улуч­

шающей маслоснабжение и теплоотвод в подшипнике, а во вто­ ром случае — без перекладки, что ухудшает теплоотвод и маслоснабжение-

Существующая методика расчета подшипников (по допускае­ мым значениям удельных давлений) весьма неточна и может быть

использована лишь для косвенной оценки напряженности подшип­ никового узла, в первую очередь, с позиции теплоотвода и его жесткости.

Дело в том, что процессы формирования смазочной пленки,

распределения гидродинамических давлений, циркуляции масла и

другие явления, происходящие в подшипнике и определяющие в

конечном счете его несущую способность, зависят не только от величины удельного давления, но и от ряда других факторов, та­

ких как длительность действия нагрузки, вязкость смазки, зазор

в подшипнике, влияние которых не учитывается в методике расче­ та подшипников по допускаемым удельным давлениям.

В настоящее время еще не предложена методика расчета порш­ невых подшипников, основанная на анализе сущности процессов,

происходящих в подшипнике, так как постановка экспериментов по изучению этих процессов и их теоретическое исследование со­

пряжены со значительными трудностями.

§ 5. Цель исследования

Общая тенденция к увеличению мощности новых машин влечет

за собой повышение нагрузок и скоростей во всех узлах машины,

в том числе и в подшипниках.

Как указывалось, поршневые подшипники, во многом опреде­

ляющие работоспособность всей машины, в настоящее время отно-

.26

сятся к категории малоисследованных. Однако современные требо­

вания высокой надежности и долговечности машин ставят перед

конструкторами задачу непрерывного поиска путей повышения ра­

ботоспособности подшипников. В результате поисков появилось

большое разнообразие конструкций подшипников, работающих

практически в одинаковых режимных условиях (см. § 2). Причем

отличие каждой новой конструкции от ранее применяемой продик­

тованожеланием повысить несущую способность подшипника.

К сожалению, в результате отсутствия необходимых рекомен­

даций, основанных на всесторонних исследованиях, новая кон­

струкция подшипников применяется без достаточных обосновании,

исходя из известных общих положений. Общие же положения при­

менимы в определенных границах, которые должны быть опреде­

лены с учетом конкретных условий работы подшипника.

Цель настоящего исследования — получить достаточно полную

картину фактических условий работы поршневых подшипников,

главным образом состояния и формы смазочного слоя. Накопление

опытных материалов о физических процессах, проходящих в сма­ зочном слое, позволит создать уточненную методику расчета иссле­ дуемых подшипников и разработать рекомендации по проектиро­

ванию работоспособных конструкций опор скольжения для порш­

невых судовых машин.

В качестве объектов исследований выбраны модели подшипни­

ГЛ.ЛВА Il

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ

ПОРШНЕВЫХ подшипников

§6. Стенд для исследования моделей подшипников

иметодика проведения опытов

Исследование модели подшипника проводилось на стенде с

возвратно-качательным движением опытного вала, для привода

которого был разработан и изготовлен специальный кривошипно­ шатунный механизм. Были разработаны также варианты динами­

ческого нагружающего устройства (гидравлического и механиче­

ского), позволяющие создать нагрузку па опытный подшипник,

27

имитирующую индикаторную диаграмму нагружения подшипников

поршневых машин.

Общая схема стенда с гидравлическим вариантом нагружателя приведена на рис. 7. Исследуемый подшипник 5 расположен на

экспериментальном валу 7 посредине между опорными подшип*

никами 8.

Экспериментальному валу сообщается качательное движение посредством коромысла 4 и кривошипа 14 от вала 15. Вал опи*

Рис. 8. Геометрические параметры опытного модельного подшипника.

щать экспериментальный вал вдоль оси на 100 мм с целью замера

толщины масляной пленки и гидродинамических давлений в сма­

зочном слое в различных сечениях подшипника. Импульсы от дат­ чиков для записи толщины масляной пленки и гидродинамических давлений передаются через токосъемник 9 на усилители 12, а за­

тем — на шлейфный осциллограф 13.

Основным объектом исследования является 360-градусный под­

шипник скольжения, основные геометрические параметры которо­

го приведены на рис. 8. Для замера расхода смазки через различ­

ные зоны торцов подшипника к торцам прикреплены специальные устройства (рис. 9). Конструкция устройства такова, что масло из

подшипника поступает в каждую камеру только с определенного

29-