Принцип работы гидродинамического подшипника скольжения
Чтобы разобраться в работе гидродинамического подшипника скольжения, следует вспомнить основные теоретические посылы.
Гидродинамический эффект
В конструкциях подшипников рассматриваемого типа реализовано несколько видов трения, одним из которых является жидкостное. При нём взаимодействие поверхностей цапфы и вкладыша полностью заменяется на взаимодействие частиц смазочных материалов (внутреннее трение). Основные характеристики последнего: вязкость, липкость.
Основные положения теории, рассматривающей смазку контактно-гидродинамическую
Этот раздел науки посвящён изучению условий влияния упругих деформаций, возникающих в контактирующих элементах (в нашем случае, в качестве таковых выступают поверхности цапфы и подшипникового вкладыша) на протекание гидродинамических процессов смазывания. Благодаря данной теории удалось объяснить формирование плёнки, имеющей достаточную толщину, происходящее при существенных давлениях (при имеющихся контактах двух типов: первые именуются точечными, вторые, сосредоточенными линейными). Это позволяет расчётным путём подбирать необходимые режимы, приводящие к возникновению жидкостного трения.
Принцип работы подшипника рассматриваемого типа
- В момент запуска механизма, при недостаточных угловых скоростях, в подшипнике скольжения создаётся режим граничной смазки. В этом режиме толщина плёнки, созданной смазочным материалом, меньше той, которая позволяет полностью разделить поверхности трения.
Набирающий скорость вал способствует вовлечению масла в зазор клинового типа, возникающий между вкладышем и цапфой. В нём создаётся избыточное давление между сопряжёнными поверхностями. Под действием последнего вал всплывает.
- Пропорционально увеличению скорости его вращения растёт толщина масляного слоя в зазоре. Однако ещё остаются микронеровности (выпуклости) на поверхностях вкладыша и вала, задевающие друг друга. Это уже другой режим смазки, полужидкостный.
- Дальнейшее увеличение частоты вращения до критических скоростей приводит к формированию устойчивого масляного слоя, толщина которого гарантированно превышает суммарные шероховатости обеих трущихся поверхностей. Цапфа и вкладыш разделяются полностью. Это третий, наилучший режим смазывания, жидкостное трение.
Многие подшипники скольжения нормально работают при поступлении смазки самотёком. Если последнего недостаточно, предусматривается принудительная его подача насосом под избыточным давлением.
Жидкостное трение обеспечивает требуемую работоспособность по таким критериям, как заедание, износ, существенно минимизирует энергопотери на преодоление негативных сопротивлений. Фактически трущиеся поверхности при этом режиме не изнашиваются.
Резюмируем. Для бесперебойной работы гидродинамического подшипника скольжения требуется создание жидкостного трения. Этот режим возникает в случае одновременного наличия следующих факторов:
- сужающегося зазора клинового типа (выполняется посадка подшипника с зазором);
- скорость вращения вала должна превосходить расчётную критическую;
- масло должно заполнять внутренние полости подшипника скольжения непрерывно и иметь требуемую вязкость.
Следует помнить, что необходимая подъёмная сила, обеспечивающая режим жидкостного трения, увеличивается обратно пропорционально квадрату имеющегося относительного зазора. Величина последнего задаётся чистотой и качеством обработки поверхностей подшипника и шейки вала.
Для того, чтобы добиться надёжной работы в этом режиме, требуется обязательное выполнение приработки данных поверхностей. Последняя выполняется в режиме пониженных нагрузок (время приработки, обкатки и необходимый режим работы указываются в инструкции).
- Комментарии
