Теоретическая часть. Радиальные подшипники скольжения (рис

Гидродинамический режим смазки обеспечивается наличием клинового зазора и относительного движения между опорными поверхностями вала и подшипника, а также смачивающей способностью и вязкостью смазочного материала. В этом случае вращающийся вал затягивает смазочный материал в клиновый зазор и увеличивает давление в зоне наибольшего сближения опорных поверхностей. Гидростатический режим создается путем применения внешнего источника давления (насоса) и основывается на разности давлений в нагруженной и ненагруженной зонах подшипника, возникающей вследствие разных гидравлических сопротивлений (эффект гидростатического всплытия).

Гидростатические подшипники выполняют, как правило, с несущими камерами, а их опорные поверхности могут быть полного или частичного охвата. Запуск гидростатического подшипника можно осуществлять без граничного трения. Гидростатодинамический режим является сочетанием первых двух.

Подшипники скольжения различаются по форме опорных поверхностей, основные виды которых представлены на рисунке 4.2.

Таблица 4.1.

Достоинства и недостатки подшипников скольжения

Анализируя данные таблицы 4.1, можно выделить основные направления применения подшипников скольжения:

1. Высокоскоростные турбомашины n=10000 ÷ 1000000 об/мин.

2. Потребность в длительном ресурсе.

3. Подшипники тяжелых роторов.

4. Работа в агрессивных средах.

5. Разъемные подшипники.

Полная классификация подшипников скольжения представлена в виде блок-схемы на рисунке 4.3.

4.5.2 Характеристика видов трения

Рис. 4.3. Классификация подшипников скольжения

При граничной смазке поверхности вала и подшипника соприкасаются полностью или на участках большой протяженности. Раздельный смазочный слой отсутствует. Смазочный материал находится на контактирующих поверхностях только в виде адсорбированной пленки. Коэффициент достигает значений f=0,1…0,2.

Изменения коэффициента трения f в зависимости от характеристики режима и минимального зазора можно проследить по диаграмме (рис. 4.3).

Рассмотрим движения тела (рис. 4.4) в невозмущенном потоке жидкости.

Рис. 4.4. Движение тела в невозмущенном потоке Рис. 4.5. Элементарный объем жидкости

Запишем закон Ньютона для элементарного объема жидкости (рис.4.5): , (4.1) где - напряжение сдвига от внутреннего трения при внутреннем сдвиге слоев жидкости, μ – динамическая вязкость жидкости, Па·с. Продифференцировав уравнение Ньютона, получим: . (4.2)

Проинтегрируем выражение (4.2), задав граничные условия:

1) y=0, =0; 2) y=h, =V. В результате получим:

. (4.3)

Результатом решения уравнения (4.3) является определение поля давлений p_(x,z). Для реального подшипника это уравнение имеет вид:

; (4.4)

где ρ – плотность рабочего тела, μ – динамическая вязкость рабочего тела, х – окружная координата, z – осевая координата, h – радиальный зазор, t - время, Р – давление смазочного слоя, U(t) и V(t) – составляющие скорости жидкости на поверхности вала (рис. 4.6).

Рис. 4.6. Составляющие скорости

Выражение (4.4) – уравнение Рейнольдса для равномерного ламинарного течения жидкости в смазочном слое подшипника. При турбулентном течении жидкости в смазочном слое подшипника в уравнение (4.4) вводятся соответствующие коэффициенты K_x и K_z, определяющие кажущееся увеличение вязкости за счет турбулентности.

4.5.4 Статические характеристики подшипников скольжения