Расчет подшипника скольжения

При жидкостной смазке поверхности вала и подшипника разделены сплошной масляной пленкой; непосредственное трение между сопрягаемыми поверхностями отсутствует. Коэффициент трения при жидкостной смазке незначителен (0,005…0,0005), потери на трение и тепловыделение невелики. Износа поверхностей при этом не происходит. Поэтому жидкостная смазка является наиболее благоприятной для работы подшипника.

Вал, установленный в подшипнике (рисунок 15) с зазором (∆), под действием нагрузки (Р) занимает эксцентричное положение. Вращаясь, вал увлекает собой масло. Первый слой масла, смачивающий вал, увлекается вследствие адсорбции масла металлической поверхностью вала, последующие слои – вследствие внутреннего трения в слое масла. Вал, таким образом, действует как насос, нагнетающий масло в клиновидную щель.

Рисунок 15 – Схема подшипника скольжения

а – вал неподвижен; б – подшипник в работе

Поступая в суживающийся по направлению вращения вала зазор, масло стремится растечься в окружном и осевом направлениях (к торцам подшипника). Этому препятствуют силы вязкости, в результате чего в масляном слое возникает давление, возрастающее к точке наибольшего сближения вала и подшипника.

Часть масла вытекает через торцы подшипника и в направлении, обратном движению вала; оставшаяся же часть должна пройти через самое узкое место зазора. Силы давления, развивающиеся в масляном слое, приподнимают вал и одновременно сдвигают его в сторону направления вращения. Состояние равновесия достигается тогда, когда проходное сечение в самом узком месте щели (h_min) оказывается достаточным для пропуска масла, оставшегося после торцевого истечения.

Обеспечение жидкостной смазки при данных внешних условиях работы подшипника характеризует несущую способность последнего.

В настоящем расчете выполняется анализ несущей способности коренных подшипников коленчатого вала ДВС, основным показателем которой является минимальная толщина слоя масла h_min между валом и подшипником. Цель расчета – назначение режимов работы подшипника, обеспечивающих выполнение условия по коэффициенту запаса подшипника по толщине масляного слоя [1-17, 19]:

,                               (4.1)

где h _{к р} – величина, учитывающая высоты микронеровностей, перекос, деформацию и отклонение профиля сопрягаемых поверхностей (назначать 3–4 мкм);

   h_p – величина, обеспечивающая работоспособность подшипника (принимать 2 мкм) [1].

Алгоритм расчета следующий (табл.), [3-6]. Задается температура масла на входе в подшипник (t ₀) и диаметральный зазор (Δ). Принимается значение повышения температуры масла в подшипнике (Δ t). Последовательно определяются: динамическая вязкость масла (η), относительный зазор (ψ) и удельная нагрузка (k _уд), угловая скорость (ω) и число Зоммерфельда (So), относительный эксцентриситет (χ), относительная минимальная толщина (ξ) и минимальная толщина масляного слоя (h_min), характеристика режима (λ) и коэффициент трения (f), расход масла через подшипник (Q) и повышение температуры масла в подшипнике. Если разница между принятым ранее повышением температуры и полученным в конце превышает заданную величину, расчет повторяется для нового значения повышения температуры (шаг 1К). Если разница небольшая, то выполняется расчет для следующего режима работы. Для каждого режима работы определяется коэффициент запаса по толщине масляного слоя (S_доп).

Таблица 2 – Алгоритм расчета подшипника скольжения

Параметр		Размерн	Формула
№	1	2	3
1	Относительный зазор	-	ψ =
2	Площадь сечения цилиндра	м2	S Ц =
3	Удельная нагрузка	МПа	k УД =
4	Угловая скорость вала	с-1	ω=
5	Число Зоммерфельда	-	So =
6	Относительный эксцентриситет	-	χ = f (So)
7	Относительная минимальная толщина	-	ξ = 1 – χ
8	Минимальная толщина масляного слоя	м	hmin = ξ · ψ · d Ш ··0,5
9	Характеристика режима	-	λ =
10	Коэффициент трения	-	F =
11	Коэффициент расхода через нагруженные торцы	-	q 1 =
12	Коэффициент расхода через ненагруженные торцы	-	q2 =
13	Расход масла через подшипник – Q	м3/с	Q =
14	Повышение температуры масла в слое	К	Δ t =