2. Показатели работоспособности подшипников скольжения

2.1 Параметры подшипников и условий работы

При анализе работоспособности подшипников используют следующие параметры (рисунок 1).

Размеры подшипника:

- внутренний диаметр подшипника (вкладышей);

–диаметр вала;

– длина подшипника (ширина вкладыша);

– конструктивный коэффициент ( ).

Зазор в подшипнике:

– диаметральный зазор;

– радиальный зазор ( );

– относительный зазор ( ).

Параметры положения центра вала относительно центра подшипника:

– эксцентриситет;

– относительный эксцентриситет ( );

– минимальная толщина смазочного слоя;

– угол смещения оси эксцентриситета о направления нагрузки.

Скоростной режим:

- частота вращения вала;

– угловая скорость вала, ( = /60).

Нагрузочный режим:

– нагрузка на подшипник;

– давление в подшипнике ( = / ).

Характеристика смазочного материала:

- динамическая вязкость масла.

Шероховатость поверхностей трущихся деталей:

- высота неровностей профиля по десяти точкам поверхности вала;

- высота неровностей профиля по десяти точкам поверхности вкладышей.

Работа подшипника скольжения в условиях граничной и гидродинамической смазки показана на схеме рисунка 1.

Рисунок 1 – Схема работы подшипника скольжения в условиях граничной смазки (а) и в условиях гидродинамической смазки (б)

При неработающем двигателе и при запуске (рисунок 1, а), когда угловая скорость вала равна или близка к нулю, центр вала лежит на линии действия внешней силы на подшипник под его центром , при этом эксцентриситет равен радиальному зазору в подшипнике . Это соответствует граничной смазке.

По мере увеличения частоты вращения поверхность вала затягивает масло в сторону вращения, что вызывает всплытие вала на слое масла и смещение центра вала также в сторону вращения. Между трущимися поверх­ностями образуется непрерывный смазочный слой, отделяющий эти поверхности друг от друга (рисунок 1б). Центр вала из точки смещается в сторону вращения в точку и между поверхно­стями подшипника и вала возникает клиновый зазор. Смазочный слой, заполняющий этот зазор, называют масляным клином. Когда угловая скорость примет значение, соответствующее переходу в режим гидродинамической смазки, поверхности полностью будут разделены слоем смазки (рисунок 2).

Расчёт подшипников скольжения, работающих в режиме жид­костного трения, основан на гидродинамической теории смазки. Исходные положения этой теории были сформулированы русским учёным Н. П. Петровым в 1883 году. Дальнейшее развитие гидродина­мическая теория смазки получила в трудах О. Рейнольдса, Н. Е. Жуковского и С. А. Чаплыгина других учёных.

Петров Н.М. установил, что поток движущейся жидкости, взаимодействуя с наклонной пластиной, образует масляный клин и создаёт подъёмную си­лу. В подшипнике, при смещении вала под действием нагрузки на величину эксцентриситета, также образуется изогнутый масляный клин и возникает подъёмная сила, которая при жидкостном трении уравновешивает реакцию опоры, и вал вращается, не касаясь подшипников (рисунок 2). Гидродинамическое давление может развивать­ся только в клиновом зазоре (эпюра на рисунке 1).

Рисунок 2 – Масляный слой при установившемся режиме работы подшипника в режиме гидродинамической смазки

В положении вала по схеме рисунка 1б минимальные и максимальные величины радиального зазора расположены на прямой, проходящей через центры вала и вкладыша. Эта линия называется линией центров. Минимальная толщина масляного слоя находится на линии центров . Толщина масляного слоя зависит от большого числа факторов (нагрузки, угловой скорости, вязкости масла и других).