Методика теоретического расчета коэффициента трения подшипника скольжения

Момент трения в стационарном жидкостном режиме работы ГДП определяется по формуле [2]

, (1)

где – эксцентриситет; – угловая скорость вращения цапфы относительно подшипника; – среднеинтегральное значение вязкости в смазочном слое; – радиус цапфы; – ширина подшипника; – радиальный установочный зазор; – касательная проекция главного вектора сил гидродинамического давления (ГДД).

Касательная проекция главного вектора сил ГДД определяется для круглоцилиндрической цапфы и подшипника по методике короткой опоры [3]:

, (2)

где – масштаб силы, определяется по соотношению

, (3)

а безразмерная составляющая касательной проекции вектора сил ГДД определяется по формуле [3]

. (4)

Здесь интеграл при определяется следующим образом:

(5)

В формулах (3) – (5) обозначено: – ширина подшипника; – радиус подшипника; – характерное значение вязкости масла при , ; – характерное значение угловой скорости (100, 1/с); – безразмерный радиальный установочный зазор

; (6)

– безразмерный относительный эксцентриситет

; (7)

– безразмерная полуширина подшипника

; (8)

– безразмерная угловая скорость вращения цапфы

. (9)

По этой методике можно рассчитать момент трения (1) и найти значение коэффициента трения

, (10)

где – внешняя сила, Н.

Найденное значение будет сравниваться с экспериментальным значением . Величины определяются из опыта. Геометрия ГДП ( ) и угловая скорость вращения шипа считаются заданными (таблица с исходными данными на стенде).

Описание экспериментальной установки

Схема экспериментальной установки «Момент трения подшипника скольжения» (МТПС) показана на рис. 3.

Цапфа 1 круглоцилиндрической формы установлена на вал машины трения 3 типа ДМ-29М. Подшипник 2 круглоцилиндрической формы установлен на цапфу и крепится к нагружателю 4 через коромысло 5 и тяги 6, установленных на призматических опорах, что позволяет до минимума сократить потери на трение при повороте подшипника под действием сил трения в смазочном слое. Замер усилия нагружателя подшипника осуществляется по динамометру 7, установленному между винтом нагружателя и коромыслом. Положение цапфы относительно подшипника замеряется двумя датчиками перемещения 8, соединенных со вторичными приборами 9 типа БВ–6134/БВ–6119–02. Датчики установлены друг к другу под углом и образуют систему координат . Измерение момента трения в смазочном слое опоры скольжения осуществляется датчиком 10 по перемещению консоли 11, преодолевающей упругое сопротивление плоской пружины 12.

В стенде предусмотрено измерение температуры масла на входе в опору скольжения, на выходе из опоры скольжения, а также в непосредственной близости к смазочному слою в нагруженной области опоры скольжения в трех точках. Это позволяет наблюдать за тепловыделением в смазочном слое в процессе работы опоры скольжения на различных режимах. В качестве датчиков используются хромель-копелевые термопары, соединенные с прибором модели 5801–04.

Подача масла в опору скольжения осуществляется из бака 13 под действием веса столба масла, расход масла регулируется дросселем 14. Отработавшее масло стекает в поддон 15 корпуса стенда и далее в нижний бак 16. Контроль уровня масла в верхнем баке осуществляется поплавковым указателем 17. Заправка верхнего бака производится насосом 18 через фильтр 19 из нижнего бака 16, снабженного сеточным заборником. Для опытов в режиме полужидкостной или граничной смазки дроссель полностью закрыт, а масло подается через дроссель 20 и капельный дозатор 21, который выполнен прозрачным и позволяет устанавливать расход масла по числу капель в единицу времени.