Гидравлическая теория смазки

Основы гидродинамической теории смазки

Виды трения:

1. Сухое трение -без смазки.

2.Полужидкостное трение, когда имеетместо лишь частичное касание вала иподшипника.

3.Жидкостное трение – только междумолекулярными слоями жидкости, когдаметаллические поверхности вала ипод­шипника не касаются одна другой.

Все виды трениясуществуют реально и используютсяпрактически.

Сухое трениеприменяется там, где трущиеся поверхностинельзя защитить от попадания грязи,пыли и абразива, (например, шарнирыгусениц, оси подвесок гусеничных машини проч.). В этих случаях подшипники безсмазки имеют меньший износ.

Жидкостное трение- это идеальный расчетный вид трения,на который должны быть ориентированывсе подшипники при установившемсярежиме работы.

Полужидкостноетрение имеет место при неустановившемсярежиме (трогании с места, торможении,резких толчках и ударах). Основы теориисмазки при жидкостном трении впер­выеразработаны русским ученым проф.Петровым.

Он установил, что потокдвижущейся жидкости, взаимодействуя онаклонной пластиной, образует масляныйклин и создает подъемную си­лу, величинакоторой пропорциональна скорости ивязкости жидкости и обратно пропорциональнаквадрату минимального зазора.

Вподшипнике, при смещении вала поддействием нагрузки на величинуэксцентриситета, также образуетсяизогнутые масляный клин и возникаетподъемная сила, которая при жидкостномтрении уравновешивает реакцию опоры,и вал вращается, не касаясь подшипников.

Подшипники скольжения Расчет подшипников на основе гидродинамической теории трения

Уравнение жидкостноготрения имеет вид:

Обозначим:- абсолютный диаметральный зазор;

-абсолютный радиальный зазор;

-абсолютный эксцентриситет;

-относительный диаметральный зазор.

Можнопринимать в среднем = 0,001;

-относительныйэксцентриситет;

hmin- минимальный зазор

Наи Нп- высота гребешков – следов механиче­скойобработки для вала и подшипника (поГОСТ).

Величина подъемнойсилы выражается уравнением:

Здесь:К – коэффициент, равный 1, 07 * 10-9;

d и l – диаметр идлина шейки вала;

n – число оборотовв минуту вала;

 -абсолютная вязкость смазывающейжидкости;

СR- табличный коэффициент;

всреднем = 0, 8 + 1, 2.

Рис.44

Пользуясьэтим уравнением, можно определитьразмеры опорной поверхности подшипника,либо по данным размерам и скоростиподобрать вязкость, а, следовательно,и сорт смазки.

Поэтому дляобеспечения надежной работы подшипниковпри жидкостном трения необходимаприработка, то есть сглаживание гребешковна опорной поверхности вала и подшипника.Приработка новых и отремонтированныхмашин производится на режиме пониженнойнагрузки. Во всех руководствах иинструкциях обязательно должен бытьуказан режим и время обкатки к приработки.

Смазочные материалы

Внастоящее время для смазки машинприменяются в основном лишь минеральныемасла – продукты перегонки нефти. Израстительных может применяться толькокасторовое масло, обладающее оченьвысокими смазывающими свойствами;другие растительные масла окисляютсяи для смазки не годятся.

Смазочныематериалы разделяются на жидкие,консистентные и твердые. Желательноприменять, по возможности, жидкие масласо смазкой окунанием в масляную ванну.

При весьма высоких угловых скоростяхвращения деталей (свыше 5000 об/мин)применяют подачу жидкой смазки форсункамипод давлением, так как при таких скоростяхначинают сильно возрастать гидравлическиепотери на взбалтывание масла. Консистентнуюсмазку применяют в отдельных точках,где нельзя организовать масляную ванну.

Количество точек смазки в машинах должнобить минимальным, иначе усложняетсяих техническое обслуживание. Твердыесмазки содержат графит и применяютсяпри очень больших давлениях и малыхскоростях относительного перемещениясмазываемых деталей, например, длясмазки листовых рессор.

Основнойхарактеристикой жидких смазок, котораяопределяет их применение, являетсявязкость. Различают абсолютную илидинамическую вязкость, которая выражаетсопротивле­ние сдвигу молекулярныхслоев жидкости и относительную иликинематическую вязкость, котораяхарактеризуется временем истеченияжидкости через калиброванное отверстиепри опре­деленной температуре (50 или100°С).

 =

где– удельный вес масла, который можнопринимать равным 0,9;

 -абсолютная вязкость в сантипаузах(СПЗ);

 -относительная вязкость в сантистоксах(ССТ).

Вязкость маселочень сильно изменяется с изменениемтемпературы: с повышением температурымасло становится жидким и теряетсмазывающие свойства, а с понижением-оно сильно густеет, создавая дополнительныесопротивления вращению и затрудняяпуск машин. Оптимальной можно считатьтемпературу масла 50 – 70°С. При болеевысоких температу­рах масла должнысодержать специальные присадки.

Все сорта маселнормализованы по ГОСТ, различаются поназначению.

К маслам универсальногоназначения относятся так называемыеиндустриальные масла разных марок, например, индустриальное масло – 50(вязкость 50 сст при 50°С).

Широкоераспространение получили автотракторныемасла: автолы, дизельные, нигролы,гипоидные. Первые два сорта масла – длясмазки двигателей, вторые – для трансмиссий.

Авиамасла подобныавтотракторным, но отличаются луч­шимкачеством очистки.

Крометого, широко применяются другие типымасел: турбинные, веретенные, сепараторные.Общее соображение по применению маселвытекает из гидродинамической теориисмазки: чем выше скорости, тем меньшедолжна быть вязкость масла; присверхвысоких скоростях даже воздухявляется смазкой и создает жидкостноетрение.

Источник: https://StudFiles.net/preview/4002032/page:16/

Теория гидродинамической смазки в гидравлике

Федеральное агентство пообразованию РФ

Рубцовский индустриальныйинститут

ГОУ ВПО «Алтайский государственныйтехнический университет им. И.И. Ползунова»

Реферат

По дисциплине

Гидравлика

Теория гидродинамической смазкив гидравлике

Выполнила: Никифорова А.О.

группы АТ-81

Проверил: Люкшин П.А.

Рубцовск 2011 г.

Введение

1 Зарождение теории гидродинамическойсмазки

2 Основы гидродинамической теории

3Трение смазочного слоя между шипом иподшипником

Заключение

Списокиспользуемой литературы

Введение

гидродинамическаятеория смазки подшипник

Значение гидродинамическойтеории смазки для народного хозяйствагромадно, так как она дает возможностьк рациональному проектированиюподшипников, которые в современныхбыстроходных машинах играют стольважную роль.

Поэтому понятно, что этомувопросу были посвящены работы выдающихсяученых и инженеров.

Вопрос о поведениисмазочных веществ в очень узком каналемежду поверхностями шипа и подшипникадавно занимал инженеров, но, несмотряна усилия выдающихся исследователей,сущность происходящих здесь явленийоставалась не выясненной.

Данныйреферат содержит краткое изложениегидродинамической теории смазки,методики использования уравнений этойтеории и результаты расчетов, и анализработы подшипников.

Основнойвывод, который, следует, из приведенногоматериала состоит в том, что длядальнейшего совершенствования подшипниковавтомобильных двигателей их расчетнеобходимо вести методом гидродинамическойтеории смазки.

1 Зарождение гидродинамическойтеории смазки

В период 1883-1886 гг. появились независимо друг от друга два замечательныхисследования, которые вполне разъяснилисущность происходящих при смазочномтрении явлений. В первых трех книгахИнженерского журнала за 1883 г. Появиласьстатья профессора Петербургскоготехнологического института Н.П.

Петрова,в которой были изложены основыгидродинамической теории смазки,вследствие чего многие ученые во главес знаменитым физиком профессором А.Зоммерфельдом считают профессора Н.П.Петрова отцом этой теории.

Следуетсказать, что в то время явление движениявязких жидкостей были мало исследованы,так как работы Осборна Рейнольдса,которые разъяснили сущность ламинарногои турбулентного режимов течения жидкости,были тогда ещё мало известны, аследовательно, не было известно, когдавозможно применение уравнений движениявязкой жидкости.

В виду этого Петровпосвятил значительную часть своейработе доказательству самой возможностиприменения упомянутых уравнений квопросу о движении жидкости, а затемпринимая поверхности шипа и подшипниказа соосные круглые цилиндры и принимаявозможность скольжение жидкости наобеих поверхностях, он получил своюзнаменитую формулу:

гидродинамическаятеория смазки подшипник

где Q- поверхность трения, µ – абсолютнаявязкость смазочной жидкости, λ –коэффициенты внешнего трения на границахс шипом и подшипником, δ – расстояниемежду поверхностями шипа и подшипника.

Для проверки своей теории Н.П.Петров произвел обширные опыты, многоспособствовавшие выяснению вопроса. Вряде опытов с вагонной осью среднеегидродинамическое давление в смазывающейжидкости достигало 90 атмосфер.

Этимиопытами при употреблении разнообразныхсмазывающих жидкостей, при измененииокружной скорости шипа весьма широкихпределах, при различных температурахокружающей среды, теория Н.П.

Петроваполучила удовлетворительное подтверждение.

Главными недостатками теорииН.П.

Петрова были: отсутствие возможностиопределения величины гидродинамическогодавления в различных частях смазывающегослоя, в гипотезе совпадение осейцилиндрических поверхностей шипа иподшипника, допущение существованиясмазочного слоя во всем пространствемежду поверхностями шипа и подшипника,тогда как в действительности в большинствеслучаев практики дуга охвата шипаподшипником не достигает и половиныцилиндра.

2 Основы гидродинамической теории

Трения в машинах и влияние нанего смазывающей жидкости являетсяодной из основных проблем современногомашиностроения.

При наличии смазочного материаламежду трущимися поверхностями создаетсяслой, который участвует в движениивместе со смазываемыми поверхностями.

Даже при вращении цапфы в подшипникимежду поверхностью цапфы и внутреннейповерхностью вкладышей подшипникасоздается и поддерживается слой смазки.

При расчете валов делается проверка нане выдавливание смазочного материалаиз подшипника, поскольку в противномслучае вместо трения смазываемыхповерхностей возникает сухое трение,что может привести к перегреву подшипникаи последний выйдет из строя.

Основы гидродинамической теориисмазки были изложены в труде профессораИ.П.

Петрова «Трение в машинах и влияниена него смазывающей жидкости» Согласноего тории сила трения, возникающая междудвижущимися смазываемыми поверхностями,определяется не родом трущихсяповерхностей, а физическими свойствамисмазочного материала.

Поэтому приизучении движения жидкости в слое смазкиследует механическую задачу о теориизаменить на гидродинамическую задачуоб изучении движения вязкой жидкости.

l– слой смазочного материала, 2 – цапфа,3 – подшипник, r– радиус цапфы, u– окружная скорость цапфы, δ – толщиназазора, λ- эксцентриситет

Длякраткого ознакомления с теорией смазкирассмотрим трение цапфы радиусом rи длиной lв подшипнике при ее концентричномвращении (рис.1, а).

Предположим,что слой смазочного материала, покрывающийцапфу, имеет одинаковую толщину δ. Привращении цапфы с окружной скоростью uчастицы смазочного материала наповерхности цапфы будут иметь ту жескорость. По мере удаления от цапфы этаскорость будет уменьшаться и наповерхности подшипника станет равнойнулю.

Силатрения между цапфой и смазочным материалом

где- площадь поверхности цапфы.

Приняв,что скорость вращения частиц смазочногоматериала на толщине слоя δ линейноизменяется от uдо нуля, можно определить градиентскорости как du/dr= u/δ.Тогда

Н.П.Петров получил более точное выражениедля силы трения цапфы

Где λ –коэффициенты трения для внутреннего ивнешнего цилиндров.

Сила тренияпрямо пропорциональна вязкости жидкостии числу оборотов и обратно пропорциональнатолщине смазывающего слоя.

ПредложеннаяН.П. Петровым гидродинамическая теориясмазки в дальнейшем была развита Н.Е.Жуковским и C.А.Чаплыгиным в труде «О трении смазочногослоя между шипом и подшипником»

3Трение смазочного слоя между шипом иподшипником

Движениевязкой жидкости, заключенной в смазочномслое между шипом и подшипником, былосначала исследовано Н.П. Петровым,который положил основание гидродинамическойтеории шипа. Н.П. Петров принимал смазочныйслой ограниченный двумя концентрическимицилиндрами.

Влияние на рассматриваемоеявление эксцентричности шипа и подшипникабыло с помощью приближенного анализаобстоятельно исследовано ОсборномРейнольдсом.

Заключение

Расчетподшипников на основании гидродинамическойтеории смазки раскрывает многие стороныработы подшипников недоступные расчетуна основе средних удельных давлений.

Для дальнейшего совершенствованияподшипников автомобильных двигателейабсолютно необходимо вести их расчетметодом гидродинамической теории.

Применение данной методики определениядвижения шейки коренного подшипниканевозможно без дальнейшей доработки.

Списокиспользуемой литературы

Гидравлика, гидромашины и гидропневмопривод: учеб. Пособие для студ. Высшее учеб. Заведение [Т.В. Артемьева, А.Н. Румянцева, С.П. Стесин]; под ред. С.П. Стесина – 4-е изд., М.: Издательский центр «Академия», 2008. – 336 с.

Ухин Б.В., Гусев А.А. Гидравлика: Учебник. – М.: ИНФРА – М, 2008, – 432 с – (среднее профессиональное образование)

Машиностроительная гидравлика. Башта Т.М., «Машиностроение», 1971, 672 с.

1



Источник: http://vuz-24.ru/nex/vuz-116902.php

Основы теории смазки машин и смазочные материалы

Сила трения при взаимном перемещении двух поверхностей может быть значительно уменьшена при нанесении на эти поверхности слоя смазки.

Масло прилипает к поверхностям деталей, распределяется слоем определенной толщины и превращает трение металла о металл в жидкостное трение, трение внутри масляного слоя.

Коэффициент жидкостного трения в 10—15 раз меньше, чем коэффициент сухого трения металлических поверхностей.

Рис. 78. Схема работы подшипника скольжения

Рекламные предложения на основе ваших интересов:

Согласно гидравлической теории смазки, при вращении вала в полости подшипника происходит следующее (рис. 78): в зазор, имеющийся между валом и подшипником, поступает масло, прилипающее к вращающейся поверхности вала. При вращении вала в клиновидной части зазора образуется масляная подушка 4 с повышенным внутренним давлением, которая раздвигает трущиеся поверхности.

Вал как бы всплывает над поверхностью подшипника, и при вращении трущиеся поверхности почти не соприкасаются. Для этого необходимо, чтобы удельное давление на контактные поверхности находилось в определенных пределах. Минимально допустимая толщина масляного слоя должна быть несколько больше критической толщины, при которой уже начинается полусухое трение поверхностей.

Коэффициент жидкостного трения определяется отношением силы жидкостного трения к нормальному давлению. При одинаковом нормальном давлении и одинаковом качестве трущихся поверхностей сила трения, а следовательно, и коэффициент трения имеют разные значения при использовании различных сортов смазки от 0,001 до 0,01.

Поэтому чем больше удельное давление и меньше скорость, тем более вязкой должна быть смазка и меньшим зазор между поверхностями и, наоборот, чем меньше удельное давление и чем больше скорость, тем большие зазоры могут быть между деталями и тем менее вязкой должна быть смазка.

Чрезмерно вязкая смазка при больших скоростях скольжения требует большей мощности и может привести к перегреву трущихся поверхностей вследствие значительного увеличения жидкостного трения в слое смазки.

При выборе смазки учитывают также качество обработки поверхности: чем грубее обработка, тем более толстым должен быть слой смазки, следовательно, тем более вязкой должна быть смазка, и наоборот. Поверхности узлов, имеющие высокую степень чистоты обработки, смазывают маловязкими маслами.

Все смазочные материалы могут быть разделены на следующие группы:1) минеральные масла и смазки, получаемые из нефти, сланцев и каменного угля;2) растительные масла: касторовое, льняное, хлопковое, кокосовое, сурепное, подсолнечное и т. д.;3) животные жиры и масла: говяжье и свиное сало, тюлений и китовый жир, костное масло и др.;

4) твердые смазочные материалы, сырьем для которых служат полезные минеральные ископаемые — графит, тальк, слюда, сера и др.

Минеральные масла и смазки имеют наибольшее распространение вследствие их низкой стоимости и большей химической стойкости.

По физическому состоянию смазочные материалы подразделяются на масла, консистентные смазки, твердые смазочные материалы.

К маслам относятся смазочные материалы, находящиеся при температуре 10—15° С в жидком состоянии.

К консистентным смазкам (мазям) относятся смазочные продукты, находящиеся при температуре 10—15° С в густом, мазеподобном состоянии.

К твердым смазочным материалам относятся: графит, слюда, тальк, сера и др.

Вязкость различных сортов смазки зависит от температуры его нагрева; ее изменение характеризуется температурным коэффициентом вязкости. С повышением температуры вязкость смазки уменьшается и, следовательно, уменьшается ее несущая способность.

Кинематическая вязкость масла измеряется по ГОСТ 33—66. Единица кинематической вязкости называется стоке, а его сотая доля санти-стокс (ест).

Маслянистость, или липкость, масла определяет его способность создавать прочную молекулярную пленку на поверхности трения, препятствующую непосредственному контакту трущихся деталей.

Температура вспышки характеризует температуру, при которой может произойти загорание масла при контакте с огнем.

Свойства масла могут быть улучшены добавлением различных присадок. Существуют присадки, назначения которых явствуют из их названий: противоокислительные, антикоррозионные, моющие, противопен-ные, антифрикционные, противозадирные, многофункциональные или компонентные и др.

Сорта масел и их назначение. В сортамент масел, применяемых для смазки строительных машин, входят масла индустриальные, автотракторные, дизельные, трансмиссионные, компрессорные, авиационные и трансформаторные.

Индустриальные масла маркируются буквой И или ИС и цифрой, соответствующей вязкости (в ест) при 50° С. Имеется много марок индустриального масла, из которых наиболее распространены И-12, И-20, ИС-30, ИС-45 и ИС-50. Применяются индустриальные сорта масел для смазки механизмов, работающих при нормальных температурах.

Применяется и другая маркировка этих масел: буквой А (автотракторные) и буквами, характеризующими способ их очистки и наличие присадок.

Буква К означает сернокислотную очистку, С — селективную, буквы 3 и П означают загущенную присадку, И — многофункционную присадку, цифры означают вязкость (в ест) при 100° С.

Дизельные масла применяются для смазывания быстроходных дизелей. Они маркируются буквой Д с добавлением обозначения присадки и цифры, характеризующей вязкость (в ест) при 100° С. Пример маркировки дизельного масла: Дп-П, Дп-14.

Трансмиссионные масла употребляют для смазывания зубчатых передач машин, работающих при высоких удельных давлениях. Различают масла: трансмиссионное автотракторное зимнее вязкостью 17—21 ест при 100° С и летнее вязкостью 28—30 сет при 100° С, трансмиссионное автомобильное с присадкой, обозначаемое марками ТАп-15 и ТАп-10.

Компрессорные масла используются для смазки компрессоров и узлов, работающих в условиях высоких температур и высокого давления. Для смазки компрессоров применяют компрессорное масло 12 (М) вязкостью 12—14 сет и компрессорное 19 (Т) вязкостью 17—21 сет при 100° С.

Авиационные масла применяются для смазки быстроходных форсированных дизелей и разного рода точных механизмов; маркируются буквой М с обозначением способа очистки и степени вязкости.

Трансформаторное масло используют в строительных машинах в качестве жидкости для гидросистем.

Консистентные смазки представляют собой смеси минеральных масел и специальных загустителей. В некоторые смазки добавляют графит или тальк. Качество консистентной смазки характеризуется, вязкостью, температурой каплепадения, пенетрацией, коррозирующей способностью и содержанием механических примесей.

Пенетрация характеризует консистенцию, густоту смазки и противостояние выдавливанию и определяется временем погружения конуса пенетрометра.

Все консистентные смазки разделяются на универсальные, маркируемые буквой У, и специальные, маркируемые буквами, определяющими область их применения: А — автотракторные, Ж — железнодорожные, М— морские, К — консервационные.

Универсальные смазки разделяются на низкоплавкие (Н) с температурой каплепадения ниже 65° С, среднеплавкие (С) и тугоплавкие (Т). Буква С в маркировке указывает на то, что смазка является синтетической, цифра указывает на несущую способность, буквы В — на водостойкость и М — на морозостойкость.

В зависимости от рода загустителя смазки разделяются на натриевые, кальциево-натриевые, углеводородные и др.

Консистентные смазки широко используются при эксплуатации строительных машин. Они хорошо уплотняют зазоры в сочлененных деталях, препятствуя попаданию извне пыли, абразивных частиц и влаги на трущиеся поверхности, хорошо удерживаются даже на вертикальных поверхностях трения.

Благодаря этим свойствам, они находят применение для смазки негерметизированных подшипников скольжения, откуда не вытекают под влиянием собственного веса и центробежных сил.

Их широко используют для смазки поверхностей зацепления открытых зубчатых и цепных тихоходных передач, открытых направляющих, стальных канатов и т. п.

Рекламные предложения:

Читать далее: Смазка машин и оборудование для смазочных работ

Категория: – Строительные машины и их эксплуатация

→ Справочник → Статьи → Форум

Источник: http://stroy-technics.ru/article/osnovy-teorii-smazki-mashin-i-smazochnye-materialy