3.5 Влияние вязкости смазочного масла
Анализ влияния вязкости смазочного масла на работоспособность подшипника производится аналогично исследованиям влияния нагрузки и частоты вращения коленчатого вала.
Таблица 7 - Зависимость минимальной толщины масляного слоя от вязкости масла
Вязкость масла, Па с |
Минимальная толщина масляного слоя, мм |
|||
F=1,5 n=1000 |
F=1,5 n=3000 |
F=4 n=1000 |
F=4 n=3000 |
|
0,006 |
0,0049 |
0,0076 |
0,0030 |
0,0051 |
0,007 |
0,0053 |
0,0081 |
0,0033 |
0,0056 |
0,008 |
0,0056 |
0,0086 |
0,0036 |
0,0059 |
0,009 |
0,0060 |
0,0090 |
0,0038 |
0,0063 |
0,01 |
0,0063 |
0,0093 |
0,0041 |
0,0066 |
0,011 |
0,0065 |
0,0097 |
0,0043 |
0,0068 |
0,012 |
0,0068 |
0,0100 |
0,0045 |
0,0071 |
0,013 |
0,0070 |
0,0103 |
0,0047 |
0,0073 |
0,014 |
0,0072 |
0,0105 |
0,0048 |
0,0075 |
0,015 |
0,0074 |
0,0108 |
0,0050 |
0,0077 |
0,016 |
0,0076 |
0,0110 |
0,0051 |
0,0079 |
0,017 |
0,0078 |
0,0112 |
0,0053 |
0,0081 |
0,018 |
0,0080 |
0,0114 |
0,0054 |
0,0083 |
Изменяемым параметром в данном случае является вязкость смазочного масла (расчёт проводится для 10 – 15 значений вязкости в диапазоне, указанном в задании) для 3 вариантов режима работы подшипника:
– минимальная нагрузка, минимальная частота вращения вала;
– минимальная нагрузка, максимальная частота вращения вала;
– максимальная нагрузка, минимальная частота вращения вала;
– максимальная нагрузка, максимальная частота вращения вала;
В таблице 7 приведены результаты расчёта зависимости минимальной толщины масляного слоя (при номинальном зазоре в подшипнике 0,03 мм) от вязкости масла при различной нагрузке и частоте вращения вала.
На рисунке 8 дано графическое представление результатов расчёта.
Рисунок 8 – Зависимость минимальной толщины масляного слоя от частоты вращения вала при различной нагрузке
3.6 Анализ изменения работоспособности подшипника по мере изнашивания деталей
В процессе изнашивания поверхностей шейки вала и вкладыша увеличивается величина зазора в подшипнике. Это приводит к изменению положения центра вала относительно центра подшипника, минимальная толщина смазочного слоя уменьшается. Увеличение зазора приводит к полужидкостной, а затем и к граничной смазке в подшипнике. Величину зазора, при котором толщина масляного слоя достигает критического значения, называется предельной.
Для анализа влияния величины зазора в подшипнике и определения предельного зазора проводят анализ изменения толщины масляного слоя в зависимости от величины зазора во всём диапазоне нагрузочных и скоростных режимов работы подшипника. Для этого рассчитывают минимальную толщину масляного слоя при 10-15 значениях величины зазора в пределах от номинального до предполагаемого предельного (из литературных данных). Расчёт производят для 4 вариантов режима работы подшипника:
– минимальная нагрузка, минимальная частота вращения вала;
– минимальная нагрузка, максимальная частота вращения вала;
– максимальная нагрузка, минимальная частота вращения вала;
– максимальная нагрузка, максимальная частота вращения вала;
В таблицах 8 и 9 приведены результаты расчёта величины минимальной толщины масляного слоя при различной величине зазора в подшипнике и различной нагрузке на подшипник. Расчёты произведены для двух частот вращения коленчатого вала - 1200 об. в минуту и 2400 об. в минуту. На рисунках 8 и 9 приведена графическая иллюстрация результатов расчёта.
Таблица 8 – Величина минимальной толщины масляного слоя при различной величине зазора в подшипнике и различной нагрузке на подшипник (частота вращения коленчатого вала 1200 об. в минуту)
Зазор мм |
Относит. зазор |
Минимальная толщина масляного слоя, мм |
|||
1,5 МПа |
2,3 МПа |
3,1 МПа |
4,0 МПа |
||
0,03 |
0,0005 |
0,0070 |
0,0059 |
0,0052 |
0,0047 |
0,04 |
0,0007 |
0,0074 |
0,0061 |
0,0053 |
0,0047 |
0,05 |
0,0009 |
0,0076 |
0,0062 |
0,0053 |
0,0046 |
0,06 |
0,0011 |
0,0077 |
0,0061 |
0,0052 |
0,0045 |
0,07 |
0,0013 |
0,0076 |
0,0060 |
0,0050 |
0,0043 |
0,08 |
0,0014 |
0,0075 |
0,0059 |
0,0048 |
0,0041 |
0,09 |
0,0016 |
0,0074 |
0,0057 |
0,0047 |
0,0039 |
0,1 |
0,0018 |
0,0072 |
0,0055 |
0,0045 |
0,0037 |
0,11 |
0,0020 |
0,0071 |
0,0053 |
0,0043 |
0,0036 |
0,12 |
0,0021 |
0,0069 |
0,0051 |
0,0041 |
0,0034 |
0,13 |
0,0023 |
0,0067 |
0,0049 |
0,0040 |
0,0033 |
0,14 |
0,0025 |
0,0065 |
0,0048 |
0,0038 |
0,0032 |
0,15 |
0,0027 |
0,0063 |
0,0046 |
0,0037 |
|
0,16 |
0,0029 |
0,0061 |
0,0045 |
0,0037 |
|
0,17 |
0,0030 |
0,0060 |
0,0044 |
0,0036 |
|
0,18 |
0,0032 |
0,0058 |
0,0043 |
0,0036 |
|
0,19 |
0,0034 |
0,0057 |
0,0042 |
0,0036 |
|
0,2 |
0,0036 |
0,0055 |
0,0042 |
|
|
0,21 |
0,0038 |
0,0054 |
0,0042 |
|
|
0,22 |
0,0039 |
0,0053 |
0,0042 |
|
|
0,23 |
0,0041 |
0,0053 |
0,0042 |
|
|
0,24 |
0,0043 |
0,0052 |
|
|
|
0,25 |
0,0045 |
0,0052 |
|
|
|
Рисунок 9 – Зависимость величины минимальной толщины масляного слоя от величины зазора в подшипнике при различной нагрузке на подшипник ( частота вращения коленчатого вала 1200 об. в минуту)
Таблица 9 – Величина минимальной толщины масляного слоя при различной величине зазора в подшипнике и различной нагрузке на подшипник (частота вращения коленчатого вала 2400 об. в минуту).
Зазор мм |
Относит. зазор |
Минимальная толщина масляного слоя, мм |
|||
1,5 МПа |
2,3 МПа |
3,1 МПа |
4,0 МПа |
||
0,03 |
0,0005 |
0,0090 |
0,0077 |
0,0069 |
0,0063 |
0,04 |
0,0007 |
0,0098 |
0,0083 |
0,0073 |
0,0065 |
0,05 |
0,0009 |
0,0103 |
0,0086 |
0,0075 |
0,0066 |
0,06 |
0,0011 |
0,0106 |
0,0087 |
0,0075 |
0,0066 |
0,07 |
0,0013 |
0,0108 |
0,0088 |
0,0075 |
0,0065 |
0,08 |
0,0014 |
0,0108 |
0,0087 |
0,0074 |
0,0064 |
0,09 |
0,0016 |
0,0108 |
0,0086 |
0,0073 |
0,0062 |
0,1 |
0,0018 |
0,0108 |
0,0085 |
0,0071 |
0,0060 |
0,11 |
0,0020 |
0,0107 |
0,0083 |
0,0069 |
0,0058 |
0,12 |
0,0021 |
0,0106 |
0,0082 |
0,0067 |
0,0056 |
0,13 |
0,0023 |
0,0104 |
0,0080 |
0,0065 |
0,0055 |
0,14 |
0,0025 |
0,0103 |
0,0078 |
0,0063 |
0,0053 |
0,15 |
0,0027 |
0,0101 |
0,0076 |
0,0062 |
0,0051 |
0,16 |
0,0029 |
0,0099 |
0,0074 |
0,0060 |
0,0050 |
0,17 |
0,0030 |
0,0097 |
0,0072 |
0,0058 |
0,0048 |
0,18 |
0,0032 |
0,0095 |
0,0070 |
0,0057 |
0,0047 |
0,19 |
0,0034 |
0,0093 |
0,0069 |
0,0055 |
0,0046 |
0,2 |
0,0036 |
0,0091 |
0,0067 |
0,0054 |
0,0046 |
Как видно из графика рисунка 9, при низкой частоте вращения коленчатого вала минимальная толщина масляного соя достигает критического значения при максимальной нагрузке уже при незначительном увеличении зазора (до 0,05 мм). Однако, на практике такие режимы встречаются крайне редко, поэтому для определения предельного зазора выбирают наиболее часто встречающиеся режимы.
На рисунке 10 показана зависимость величины минимальной толщины масляного слоя от величины зазора в подшипнике при различной нагрузке на подшипник при частоте вращения коленчатого вала 2400 об. в минуту.
Рисунок 10 – Зависимость величины минимальной толщины масляного слоя от величины зазора в подшипнике при различной нагрузке на подшипник ( частота вращения коленчатого вала 2400 об. в минуту)
Как видно из графика, в качестве предельного зазора можно установить зазор 0,16 мм.