Гідродинамічний розрахунок короткого радіального підшипника ковзання

Значна кількість автомобільних двигунів оснащені, так званими, короткими радіальними підшипниками ковзання.

Для короткого радіального підшипника ковзання (), розв’язуючи рівняння Рейнольдса, враховують лише осьовий потік мастила, нехтуючи градієнтом тиску мастила у напрямі його руху по колу.

У цьому випадку визначається розподіл тиску мастила в підшипнику за наступною формулою:

, (8.33)

де .

Для чисельних розрахунків приймемо наступні параметри (тут і далі значення параметрів задано в системі СІ): , , , , , .

Алгоритм визначення величин тиску мастила в підшипнику чисельним методом на персональному комп’ютері (ПК) за програмою MathCAD наступний:

, , , , , , ,

, .

Визначаються радіальна і дотична складові рівнодійних гідродинамічних сил у підшипнику, а також вантажність підшипника, враховуючи, що на елемент вала розміром в одиницю довжини підшипника на дузі діє сила , проекція цієї сили на лінію центрів (розглядається дифузорна частина підшипника), а на вісь, перпендикулярну лінії центрів – (рисунок 8.10).

Інтегруючи наведені вище функції по у межах (зона додатних значень ), визначаємо і , і далі – по всій довжині підшипника, отримуємо радіальну (), дотичну () складові і загальне значення вантажності підшипника ().

Чисельне інтегрування при визначенні (Н) дало наступні результати:

– радіальна складова, визначена чисельним інтегруванням на ПК функції (8.33) по колу і вздовж осі підшипника:

(8.34)

визначена з використанням інтегральної функції:

–при інтегруванні на ПК ,

–при використанні інтегральної функції:

(8.35)

;

; (8.36)

– дотична складова (Н), визначена чисельним інтегруванням на ПК функції (8.33) по колу і вздовж осі підшипника (знак „мінус” перед функцією тиску мастила взято тому, що на рисунку 8.10 вектори і протилежно спрямовані):

(8.37)

– дотична складова, що визначена з використанням наведеної нижче інтегральної функції, має той же чисельний результат:

, (8.38)

, ;

; .

Наведені результати свідчать про коректність отриманих інтегральних функцій для визначення радіальної і дотичної складових вантажності короткого радіального підшипника ковзання.

Загальна вантажність підшипника (Н) у нашому випадку:

. (8.39)

Гранично допустимий зазор у спряженні підшипник-вал визначається шляхом порівняння зовнішнього навантаження на шип вала і мінімально допустимої вантажності підшипника.

За наявності джерела мастила характер розподілу тиску мастила в підшипнику практично не змінюється; лише в зоні максимальних значень тиску величина його зростає на величину тиску мастила джерела. Останнє можна пояснити інтенсивним витіканням мастила через бокові зазори у короткого підшипника.

Вантажність короткого підшипника визначається в основному гідродинамічною складовою тиску мастила. У той же час короткий підшипник, який переважно використовують у автотракторних двигунах, без постійного постачання мастила в підшипник (без джерела мастила) працювати взагалі не може (висока кутова швидкість обертання вала і вузький підшипник).