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

ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 01.11.2024

Просмотров: 39

Скачиваний: 0

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.

ограниченного участка торца подшипникаДля расширения диа­

пазона контролируемых участков торцов корпус подшипника мо­

жет быть повернут вокруг продольной оси на ±9° по отношению

к линии действия нагрузки. Слив масла из камер производят че­

рез специальные штуцеры и полиэтиленовые трубки в мерные со­ суды. Температура вытекающего из подшипника масла замеряет­ ся при помощи термометров, установленных на трубках в непо­ средственной близости от штуцеров. Масло :— марки 30 (турбин­

ное УТ).

Рис. 9. Устройства для замера расхода смазки через различные зо­ ны подшипников.

Измерение температуры в различных зонах рабочей поверхно­

сти подшипника производится хромель-копелевыми термопарами.

Чистота обработки рабочей поверхности подшипника V7—Ѵ8. Контрольно-измерительная аппаратура стенда позволяет фик­

сировать следующие параметры:

толщину масляной пленки в подшипнике — путем записи на осциллограмму при помощи емкостных датчиков E (рис. 10),

вмонтированных в экспериментальный вал;

гидродинамическое давление в масляном слое — путем за­

писи на осциллограмму при помощи вмонтированных в вал пьезо­

датчиков давления Д с рабочими пластинками из титаната бария;

расход масла из различных зон торцевой поверхности под­

шипников — при помощи специальных разделительных устройств

имерных сосудов (в количестве 40 штук — по числу камер);

температуру масла, поступающего в подшипник и выходя­

щего из него, замеряемую ртутными термометрами;

температуру в исследуемом подшипнике — при помощи хро-

мель-копелевых термопар, заделанных в различных зонах вклады­ шей;

давление масла на входе в подшипник — манометрами с

диапазоном измерения 0—5 кгс/см2.

Методика измерения гидродинамических давлений при помощи датчиков с рабочими пластинками из титаната бария дана в рабо-

30

те [10]. Методика исследования масляной пленки емкостным мето­

дом описана в работах [9, 10, 12]. Измерение температур с по­ мощью термопар и термометров не требует специальных поясне­ ний.

I — пробка; 2— электрод;

3 — слюда; 4 — герметизация

клеем БФ;

5 — фарфоровая втулка;

6 — провод; 7 — подклейка

провода;

3— пайка оловом; 9 — электрод; 10— втулка; 11— пластина тита­ ната бария; 12—пята; 13— клей БФ; 14 — гайка; 15 — штифт; 16 — диафрагма; 17 — втулка; 18 — пробка; 19 — вал.

§7. Стенд для исследования натурных подшипников

иметодика проведения опытов

Для натурных испытаний подшипников сконструирован и изго­

товлен специальный стенд. Кинематическая схема стенда (рис. 11}

позволяет осуществлять

качательный

характер

 

шатуна-

и

 

 

 

 

9

 

движения8.

 

динамическое

нагружение

опытного подшипника.

Испытываемый

 

 

7,

 

 

 

 

 

опи­

подшипниковый узел состоит из

пальца и

втулки

Палец

 

 

 

6.

 

 

 

 

 

 

рается на подшипники

качения

 

установленные в

стойках, смон­

тированных на

раме

 

 

Качательное

движение

пальца осуществ­



ляется при помощи коромысла 5, соединенного с кривошипно-ша­ тунным механизмом, состоящим из шатуна 4 и кривошипа 3. Кри­ вошип установлен на главном валу 2, который приводится во вра­ щение электродвигателем 1 через клиноременную передачу 20-

Рис. 11. Схема стенда для натурных исследований шатунного подшип­ ника.

Динамическое нагружение опытного подшипника осуществляет­

ся от гидравлического нагружающего устройства, выполненного

непроточным (с учетом более стабильного характера работы из-за отсутствия протечек). Нагружение производят следующим обра­

зом: укрепленный на главном валу кулачок 19 при вращении вала

воздействует на толкатель 18, пружину 17 и плунжер 16, который

при своем погружении в полость силового цилиндра 15 через диа­ фрагму 14 обеспечивает создание в цилиндре давления, имитирую­ щего (благодаря соответствующему профилю кулачка 19) давле­ ние в цилиндре компрессора. Это давление через силовой пор­

шень 13, сферическую вилку 12, палец И и прицепной шатун 10

передается на опытный подшипник, втулка 8 которого запрессова­ на в головку прицепного шатуна.

Смазка к опытному подшипнику подается от шестеренчатого

насоса (обеспечивающего также смазку всех узлов стенда), через буксу, установленную на валу коромысла 5. Подвод масла непо­ средственно к рабочим поверхностям осуществляется через цент­ ральное отверстие к валу коромысла, сообщающееся со сверле­

нием в пальце 9, из которого масло поступает в круговую канавку на рабочей поверхности втулки 8.

Изменение числа двойных качаний пальца 9 обеспечивается приводным электродвигателем 1 постоянного тока, имеющим ши­

рокий диапазон регулирования частоты вращения.

Изменение величины угла качания пальца осуществляется пу­

тем регулирования радиуса кривошипа 3.

Для контроля за характером и величиной действующей на

опытный подшипник нагрузки, предусмотрен съем индикаторной

диаграммы давления в рабочем цилиндре стенда.

Программа исследований включает запись осциллограммы па­

раметров смазочной пленки и распределения гидродинамических давлений в опытном подшипнике. C этой целью в палец и головку прицепного шатуна заделаны малогабаритные датчики специаль­ ной конструкции. Передачу сигналов от датчиков к измерительной

аппаратуре производят при помощи проволочного токосъема. На рис. 12 приведен общий вид пальца с заделанными в него

датчиками и токовыводящими проводами.

Рис. 12. Общий вид пальца с вмонтированным!! датчиками.

§ 8. Экспериментальные установки и методика исследования прозрачных моделей подшипников

Для изучения процессов формирования смазочной пленки пу­

тем визуального наблюдения были сконструированы и изготовлены установка № і и стенд № 2 с прозрачными подшипниками.

Схема установки № 1 приведена на рис. 13Опытный подшип­

ник /, выполненный из оргстекла, установлен на валу 2, опираю­ щемся па подшипники скольжения 5. Вал приводится в движение

вручную при помощи рукоятки 9 через зубчатую пару 10- Нагру­

жение подшипника осуществляется вращением маховичка 8 по­ средством винтовой пары 7 и рычажно-пружинного механизма 6. Конструкция нагружающего устройства позволяет менять напра­

вление нагрузки, благодаря чему возможно создание эффекта сда­ вливаемой пленки.

3 Зак. 2488


Смазку подшипника можно осуществлять циркуляционным способом или путем заполнения маслом всего объема подшипника

и полостей торцевых3

крышек через специальные отверстия в крыш­

ках. При циркуляционном способе смазка из бачка поступает че­

рез патрубок

 

 

в

замкнутую

с мазочиую канавку,

выполпеную

в

незагруженной

зоне

 

подшип­

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ника. Вытекающая из подшип­

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ника

смазка

 

скапливается

в

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

полостях

торцевых

крышек

4,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

откуда периодически пли не­

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

прерывно удаляется в слив.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

На установке выполнены на­

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

блюдения

за

процессом

 

фор­

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

мирования

смазочной

пленки

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

и явлениями,

 

происходящими

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

в пленке (и в подшипнике в

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

целом) при различных услови­

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ях работы и конструкциях под­

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

шипника: вращательном и ка-

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

чательном

движениях

вала,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

постоянной

и

 

переменной

на­

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

грузках в подшипниках с глад­

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

кой рабочей поверхностью.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Небольшие

 

размеры

 

уста­

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

новки, обеспечивающие про­

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

стоту сборки и разборки ее во

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

время опытов, позволяют в

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

сравнительно

 

короткие

сроки

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

изменять

 

условия

 

экспери­

Рис. 13. Схема установки

с про­

При совмещении данной ус­

процессов

формирования

масляной

 

тановки

с

микроскопом

воз­

 

 

 

 

пленки.

наблюденияI

мента.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

зрачным подшипником

для

можны более углубленные на­

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

блюдения

за

протекающими

в

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

подшипнике

в

процессами. В этом случае для улучшения условий

наблюдения

 

смазку

полезно добавлять

 

порошки,

образующие

при перемешивании с

2маслом суспензии.

 

 

 

 

 

(рис. 14).

Стенд № 2 сконструирован на базе токарного станка

Опытный подшипник

 

 

(расточка подшипника аналогична приве­

денной на

рис.

8),

выполненный из оргстекла и

усиленный

 

­

3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

5-

 

метал

лическими ребрами,

установлен4, на стойке

Экспериментальный

вал в средней части опирается на опытный подшипник, а конца­

ми жестко связан с обоймами

имеющими в нижней части про­

филированные

 

опорные

поверхности.6.

Благодаря

этим

поверхнос­

тям подшипник при качаниях вала получает динамические нагру­

жения от пружинных нагружателей 1

Качательпое движение вал

получает

от

электродвигателя

станка

8

через коробку

передач

7

и кривошипно-шатунный

механизм

Использование коробки пе­

редач

позволяет

изменять

скорость скольжения

в

подшипнике

в

34


широких пределах. Нагрузку на подшипник регулируют при по­

мощи специальных установочных винтов, изменяющих величину поджатия пружин нагружателя. Характер изменения нагрузки за­

висит от профиля опорных поверхностей обоим, являющихся смен-

б)

Рис. 14. Схема (а) и общий вид стенда № 2 (б) для исследования про­ зрачного подшипника при качательном движении и динамическом на­ гружении.

C целью облегчения анализа результатов наблюдения на об­

зорной части опытного подшипника наносят сетку с пронумерован­

ными делениями, а па валу, за пределами нагруженной зоны —

риски.

35

ГЛАВА ' Ul

АНАЛИЗ РЕЗУЛЬТАТОВ

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ

§ 9. Результаты исследований натурных подшипников

На рис. і5 приведена конструкция исследуемого подшипника.

Рабочая поверхность подшипника покрыта тонким слоем освинцовки, чистота ее обработки соответствует 7—8 классам. Рабочая

поверхность стального каленого пальца обработана до 10— 11 класса чистоты. Осредненная высота микронеровностей состав­ ляет 0,06 мкм.

Расположение емкостных датчиков E для замера толщины мас­

ляной пленки и датчиков давления Д для замера гидродинамиче­ ских давлений показано на рис. 16.

Рис. 15. Конструкция

экспершмен-

Рис. 16. Схема расположения датчи-

талыюго натурного подшипника су-

ков иа натурном подшипнике судо-

дового компрессора.

вого компрессора:

Средняя удельная нагрузка

/ — поршневой палец; 2 — вкладыш.

на подшипник во

время первой

серии опытов былаа

постоянной и составляла 45 кгс/см2. Тип смаз­

ки — МК.22П, температура его на входе 20oC.

v∏ зависимости

На рис17,

показаны характерные кривые

окружных скоростей скольжения пальца от угла поворота φ кри­

вошипа (отсчет от верхней мертвой точки) для различной частоты вращения главного вала установки (см. рис. 11), а также практи­ чески для той же частоты вращения даны кривые зависимости

толщины h масляной пленки от угла поворота φ∙ Следует отметить,

что толщина смазочной пленки в подшипнике является косвенной характеристикой его надежности.

Приведенные выше кривые позволяют сделать достаточно важ­

ные и интересные выводы. Прежде всего следует отметить, что наи­

большая толщина масляной

пленки в рабочей

зоне подшипника

в этом и в других опытах в

целом очень мала

(2—8 мкм) за весь

36