Студопедия

КАТЕГОРИИ:


Архитектура-(3434)Астрономия-(809)Биология-(7483)Биотехнологии-(1457)Военное дело-(14632)Высокие технологии-(1363)География-(913)Геология-(1438)Государство-(451)Демография-(1065)Дом-(47672)Журналистика и СМИ-(912)Изобретательство-(14524)Иностранные языки-(4268)Информатика-(17799)Искусство-(1338)История-(13644)Компьютеры-(11121)Косметика-(55)Кулинария-(373)Культура-(8427)Лингвистика-(374)Литература-(1642)Маркетинг-(23702)Математика-(16968)Машиностроение-(1700)Медицина-(12668)Менеджмент-(24684)Механика-(15423)Науковедение-(506)Образование-(11852)Охрана труда-(3308)Педагогика-(5571)Полиграфия-(1312)Политика-(7869)Право-(5454)Приборостроение-(1369)Программирование-(2801)Производство-(97182)Промышленность-(8706)Психология-(18388)Религия-(3217)Связь-(10668)Сельское хозяйство-(299)Социология-(6455)Спорт-(42831)Строительство-(4793)Торговля-(5050)Транспорт-(2929)Туризм-(1568)Физика-(3942)Философия-(17015)Финансы-(26596)Химия-(22929)Экология-(12095)Экономика-(9961)Электроника-(8441)Электротехника-(4623)Энергетика-(12629)Юриспруденция-(1492)Ядерная техника-(1748)

Подшипниковые опоры насосов. Элементарная теория смазки




Для герметичных ГЦНПК использование опор скольжения вращающегося ротора зачастую является единственно приемлемым конструктивным решением, обеспечивающим необходимую надежность и долговечность машины. Малые размеры, простота изготовления, бесшумность в работе и другие достоинства опор скольжения при высоких нагрузках и частоте вращения вала могут быть реализованы только при рациональном конструировании, организации смазки и подборе материалов пар трения.

Рассмотрим схему действия простейшего подшипника, состоящего из втулки 1, окружающей с зазором Δ вращающийся с угловой скоростью ω вал 2 радиуса RB. Заполняющая зазор жидкость вязкостью μ формирует на поверхности вала тангенциальные усилия τ = μ W / Δ, зависящие от градиента скорости W / Δ, изображенного на рисунке 15.1, а.

 

       
   
 

 


 

 


Рис. 15.1.

 

Усредненые по поверхности тангециальные усилия τСР при длине вала L образуют суммарную силу трения:

 

F ТР = τСР R B L = К μ ω R BR B L / Δ, (15.1)

 

где К- коэффициент усреднения.

Условный коэффициент трения скольжения f ТР, определенный как отношение F ТР к нагрузке P, действующей на вал:

 

f ТР = F ТР/ P = К μ ω R BR B L / 2 R B L р СР Δ = К1 μω/ р СР = К1 λ, (15.2)

 

зависит от основных эксплуатационных параметров (μ, ω, удельной нагрузки на подшипник р СР = P /2 R B L), от геометрии (К1 = К R B/Δ), а так же через величину К от физического механизма трения в зазоре.

На рис. 15.1, б представлена определенная экспериментально зависимость f ТР от, называемой характеристикой режима, - диаграмма Герси-Штрибека. Диаграмма иллюстрирует наличие нескольких видов трения в подшипнике, выделяя обозначенные участки кривой 1-2-3. Работа подшипника при наличии нагрузки Р происходит при смещении вала в зазоре, как это показано пунктирной окружностью на рис15.1,а. В результате втягивания жидкости в дугообразный клин -3 давление смазки возрастает, создавая согласно изображенной эпюре давлений уравновешивающую Р гидродинамическую силу. В зависимости от соотношения величины минимального зазора и высоты шероховатостей поверхностей втулки и вала реализуются обозначенные на диаграмме режимы смазки.

При малой λ поверхности вала и подшипника соприкасаются, а смазка в зоне контакта присутствует только в виде адсорбированных пленок. Такой режим трения, соответствует участку диаграммы 0-1 и называется граничным трением.

Полужидкостная смазка (участок 1-2) существует при нарушении сплошности смазочного слоя, когда его толщина недостаточна для предотвращения соприкосновений микронеровностей трущихся поверхностей. Этот вид смазки присутствует при малой вязкости μ и высокой р СР; он характеризуется быстрым уменьшением коэффициента трения до величины f ТР. MIN, который определяет границу λКР режима жидкостной смазки.

Небольшой диапазон изменения 0<λ< λКР позволяет иметь на пусковых режимах сравнительно безопасный переход работы подшипника от сухого трения через граничное и полужидкостное к жидкостной смазке - участку 2-3..

На этом участке диаграммы работа подшипника характеризуется отсутствием непосредственного контакта твердых поверхностей в области минимального зазора, а, следовательно, отсутствием износа и малыми коэффициентами трения. При жидкостной смазке подшипник устойчиво работает в широком диапазоне λ благодаря:

- самоподдерживающемуся процессу создания давления в слое смазки при эксцентричном положении вала,

- внутренней отрицательной обратной связи при изменении нагрузки, т.е. возрастанию противодавления с увеличением эксцентриситета,

- регулирующей роли уменьшения вязкости смазки с ростом температуры.

Действительно, при возрастании р СР уменьшается λ, но благодаря уменьшению f ТР снижается энерговыделение в слое смазки, т.е. ее температура. Связанное с этим увеличение μ восстанавливает значение λ и режим работы подшипника стабилизируется.

Обеспечение жидкостного трения в гидродинамических подшипниках требует применения высоковязкой смазки с высокой адгезионной способностью, что затрудняет создание подшипников, смазываемых водой в условиях герметичных ГЦНПК. Дело в том, что вязкость воды (10-3 Па.сек) намного меньше вязкости масел (1,0 Па.сек), что позволяет реализовать режим жидкостной смазки только при малых удельных нагрузках. Если осуществить чисто жидкостный режим трения невозможно, то конструирование подшипниковых опор с заданными P, R B, L, ωсводится к подбору материалов и обеспечению надежного теплоотвода из зоны трения.

В качестве материалов подшипников с масляной смазкой используются:

- металлические сплавы: баббиты, бронзы, чугуны,

- металлокерамики и бронзографитовые и железографитовые композиции,

- неметаллические материалы: фторопластографиты, углеграфиты, тефлоны, текстолит, резина, дерево.

Последние нашли применение в смазываемых водой узлах трения, наблюдаемая при этом величина коэффициента трения в режиме полужидкостной смазки относительно невелика (порядка 0,03-0,05).

К настоящему времени теория и практика создания опор скольжения насосов представляется достаточно развитым разделом технических наук, что позволило отработать надежные и долговечные конструкции подшипников. Например, для ГЦНПК широкое распространение нашли опоры трения с вкладышами из фторопластографитов, работающих в паре с шипами, оснащенными твердыми металлическими втулками. Приближенный расчет этих узлов может быть выполнен по определенной экспериментально допускаемой величине произведения окружной скорости на удельную нагрузку (допустимому режиму работы): [W р СР] = [ ω R B р СР] < 106 Па. м/сек. Допускаемое значение удельной нагрузки таких опор [ р СР] лежит в пределах 0,1 – 1,0 МПа.

Конструкции подшипниковых опор и их методики расчета широко представлены в специальной литературе.

 




Поделиться с друзьями:


Дата добавления: 2014-12-07; Просмотров: 707; Нарушение авторских прав?; Мы поможем в написании вашей работы!


Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет



studopedia.su - Студопедия (2013 - 2024) год. Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав! Последнее добавление




Генерация страницы за: 0.016 сек.