6.4 Режимы движения цапфы в подшипнике

Для определения полного давления подшипника на цапфу ро­тора необходимо статическое давление геометрически сложить с ди­намическим:

Qa=Q^c_1a+Q^d_1a и Q_в = Q^c 1b+Q^d 1b

В зависимости от значений Q ^d и Q ^c возможны три случая, ко­торые приводятся ниже для подшипника.

Первый случай. Q^с _A > Q^d _A

Вектор Q^c _a статического давления остается неизменным, а

вектор Q^d _a динамического давления вращается вместе с ротором с той

же угловой скоростью w, что и ротор. Поэтому вектор Q_A , представ­ляющий их геометрическую сумму, будет поворачиваться вокруг точ­ки р в пределах некоторого угла а(альфа) то в одну, то другую сторону (рис. 4.6а). При этом Q_A изменяется как по направлению, так и по величине в пределах от Qmin=Q^c_{a –} Q^d_a до Qmax= Q^c_{a +} Q^d_a

Учитывая трение скольжения при движении цапфы в подшип­никах, силу Q_a следует направить по касательной к кругу трения. Тогда вектор Q_A будет совершать колебательное движение

в пределах угла а, а точка К касания цапфы с подшипником - по опре­деленной дуге. Однако эти рассуждения справедливы для случая, ко­гда отсутствует зазор между цапфой и подшипником. В действитель­ности же диаметр цапфы всегда меньше внутреннего диаметра под­шипника на величину 8 (рис. 4.66), поэтому ггёрёмещрние точки К влечет за собою и перемещение центра О цапфы. При этом точка К будет двигаться по дуге К_}КК₂, а точка О - по дуге радиуса 8/2.

Причем угол бетта который стягивается этими дугами, отличается от угла а. Этот режим называется режимом колебательного движения, или первым режимом. При таком движении подшипник изнашивается в зоне соприкосновения с цапфой, то есть с одной стороны, а цапфа — кругом но неравномерно. Неравномерный износ будет тем меньше, чем мень­ше динамическое давление.

Второй случай. Q^c_a=Q_a^д

В этом случае величина силы Q_A изменяется в пределах 0<=Q_a<=2Q_a^д

Допускается, что вектор Q_A вращается по часовой стрелке во­круг точки р (рис. 4.7а), а его направление совпадает с направлением р t1. Когда численное значение Qa окажется равным нулю (Q_A = 0), произойдет мгновенное изменение направления на прямо противопо­ложное рt_2. При этом точка К приложения этой силы также должна мгновенно переместиться с некоторой точки Kj в положение К₂. Одна­ко наличие зазора приводит к тому, что из-за движения цапфы пере­мещение точки К из положения Kj в положение К₂ не происходит мгновенно. В течение некоторого времени центр цапфы движется по кривой О1ГПО2 (рис.4.7б), причем цапфа не касается подшипника. Про­исходит удар цапфы о подшипник и центр цапфы становится непод­вижным. После этого точка К начинает двигаться по дуге K₂KK_h а центр цапфы по 0₂n01 радиуса б/2. При каждом обороте ротора удар цапфы о подшипник повторится, что приводит к быстрому разрушению подшипникового узла и частей механизма. Такой режим движения называется режимом ударного движения, или вторым режимом.

Третий случай. Q ^d_а>Q^с _A

В этом случае Q_A, изменяясь по величине от Q_Amin =Q^д _A – Q^с _A

до Q_{A max} = Q^д _A + Q^с _A вращается вокруг точки р (рис. 4.8а) в том же на­правлении, что и ротор.

Следовательно, в этом же направлении двигается их точка кон­такта. Цапфа под действием этой силы постоянно прижата к подшип­нику одной стороной, и при движении ее центр будет воспроизводить окружность радиуса круга трения скольжения (рис. 4.86). При этом цапфа изнашивается с одной стороны, с той, которой она прижата к подшипнику, а подшипник изнашивается кругом, но неравномерно.

Этот режим называется режимом одностороннего износа цап­фы, или третьим режимом.

Характеризуя режимы с точки зрения износа цапфы и подшип­ника, следует отметить, что самым предпочтительным режимом явля­ется первый. Работа подшипников в этом режиме достигается путем установки противовесов или балансировкой роторов.