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.