Витрати тепла в підшипнику

Приймаємо тиск і температуру мастила на вході в підшипник і температуру на виході з нього.

У таблиці 8.5 наведено значення тиску мастила джерела і температур мастила в підшипнику колінчастого вала для автотракторних двигунів.

 

Таблиця 8.5 – Значення тиску джерела мастила і температур в підшипниках

колінчастого вала автотракторних двигунів

Двигуни	, МПа	Т вх, 0С	Т вих, 0С
Бензинові	0,3…0,4	70…75	90…95
Дизелі	0,4…0,6	75…80	80…110

 

Для дизеля СМД-14 приймаємо р _п= 0,5 МПа; Т _вх= 75 ⁰С;

Т _вих= 105 ⁰С. Середня температура в підшипнику Т _с = (Т _вх + Т _вих ) / 2 = 90 ⁰С.

Визначаємо коефіцієнт тертя в підшипнику за формулою:

(8.22)

 

де – коефіцієнт, який залежить від і відношення . Значення визначаються з графіка, який наведено на рисунку 8.3 [3].

 

 

Рисунок 8.3 – Номограма для визначення коефіцієнта

 

Для двигуна СМД-14 = 1,2. Отже, значення коефіцієнта тертя:

 

Кількість тепла, що виділяється в результаті тертя в підшипнику, визначаються за формулою:

(8.23)

 

Н·м/с (Вт).

 

Знаходимо температуру мастила на виході з підшипника, прийнявши її значення на вході Т _вх= 75 ⁰С і підвищення – на виході з підшипника

на 30 ⁰С. Отже, Т _вих= 105 ⁰С.

Середня температура мастила в підшипнику Т _с = (Т _вх + Т _вих ) / 2 = 90 ⁰С.

При дисипації тепла від тертя через мастило, отримаємо температуру на виході за формулою:

(8.24)

 

де µ _сV= 1,8·10⁶ Дж/(м³·К) – об’ємна питома теплоємність мастила.

⁰С.

Визначаємо середнє значення температури в підшипнику для наступного наближення в розрахунках: Т _с1 = (Т _вх + Т _вих1 ) / 2 = (75+ 93,9) / 2= 84,5 ⁰С.

Далі знаходимо наступне наближення температури мастила на виході з підшипника:

⁰С.

Наступна ітерація показала, що Т _вих2=108,09 ⁰С. Взагалі ітерації продовжуються до тих пір, поки різниця між наступним і попереднім значенням температури мастила на виході з підшипника буде меншою 2 ⁰С.

У нашому випадку встановлено, що Т _вих= 108 ⁰С.

Кількість тепла, що розсіюється у навколишнє середовище:

(8.25)

де – тепло, яке випромінюється в навколишнє середовище;

Вт/(м³·К) – коефіцієнт, який характеризує тепловіддачу поверхнею корпусу підшипника;

– відповідно температури підшипника і оточуючого середовища;

– площа поверхні корпуса підшипника, · D · l _n. Приймаємо для розрахунку = 20·88·10^-3·80·10^-3 = 0,1408 м². Попередньо у розрахунках приймаємо = 40 К.

Якщо прийняти, що все тепло тертявідводиться через поверхню корпуса підшипника (розсіювання тепла здійснюється лише шляхом конвекцїї), то:

У цьому випадку, якщо прийняти Q _f= Q _c,температура поверхні корпусу підшипника:

T _n= 1428,3 / 20·0,1408 + 40 = 547,2 ⁰C.

Тобто дисипація тепла шляхом конвекції за відсутності тепловідводу з мастилом не забезпечить нормальні умови роботи підшипника.

Кількість тепла, яке може бути відведено в результаті витоків з підшипника мастила, становить:

 

(8.26)

 

Н·м /с (Вт).

Отриманий результат на 689,5 Вт є більшим від кількості тепла, що виділяється при терті в підшипнику, що свідчить про надійність тепловідводу мастилом і роботи підшипника.

Розглянутий метод розрахунку радіального підшипника ковзання за величинами К _ср і К _maxнаближений, оскільки він базується на критеріях подібності конструктивних параметрів (відносна довжина підшипника, діаметральний зазор) і експлуатаційних факторів (температура, в’язкість і тиск мастила) у двигуна, що проектується, і існуючого, подібного йому. Тому, використовуючи наведений метод, необхідно також проведення розрахунку підшипника на основі гідродинамічної теорії мащення.