научная статья по теме ГИДРОДИНАМИЧЕСКИЙ ПОДШИПНИК С УМЕНЬШЕННЫМ ТЕПЛОВЫДЕЛЕНИЕМ Машиностроение

Текст научной статьи на тему «ГИДРОДИНАМИЧЕСКИЙ ПОДШИПНИК С УМЕНЬШЕННЫМ ТЕПЛОВЫДЕЛЕНИЕМ»

СУДОСТРОЕНИЕ 3 2015 СУДОВОЕ ОБОРУДОВАНА

потерь композитных пластин с покрытиями «ВИПОКОМ»

и «МАВИП» h

(кп)

от относи-

h/кп/

0,5

0,4

0,3 0,2 0,1

тельной толщины покрытия к толщине стальной пластины

Ь(ПОК)/Ь(ПЛ). Данные результаты получены с помощью

уравнения (3).

Из рис. 2 видно, что при малых значениях относительной толщины покрытий (примерно до значений 0,6) зависимости для «ВИПОКОМ» и «МАВИП» примерно совпадают. При дальнейшем увеличении относительной толщины коэффициент потерь пластины с покрытием «МАВИП» замедляет рост и при значениях относительной толщины чуть больше 2 практически не изменяется. Это объясняется тем, что при увеличении толщины покрытия недефор-мируемая плоскость образца смещается в сторону покрытия, при этом снижается деформация покрытия и, как следствие, — его эффективность.

Таким образом, утверждение по поводу эффективности модуля потерь справедливо при малых значениях относительной толщины покрытий. Для данных материалов эта толщина составляет 0,6 от толщины стальной пластины. При большей толщине покрытий в их эффективности определяющим является коэффициент потерь материала. Чем он больше, тем выше коэффи-

------- / -----у- г X" 1 / I "7 i / i f~ 2 Г" Т ■ Г 1 Т" 1 1 1 1 III! 1 1 1 1 1 1 1 1 ----1--]---1-- + -1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1

/ У i 1 1

У7 i i -1- "Г ~1 1 1 -1-1

0 2 4 6 8 Ь,п№/Ь,

Рис. 2. Зависимости коэффициентов потерь пластин с покрытиями «ВИПОКОМ» (1) и «МАВИП» (2) от относительной толщины покрытия

циент потерь демпфируемой конструкции.

Из рис. 2 следует, что относительная толщина покрытия «МАВИП», равная 2, оптимальна и дальнейшее её увеличение не приведет к значительному росту коэффициента потерь пластины с покрытием. Для покрытия «ВИПОКОМ», при необходимости достижения максимального коэффициента потерь демпфируемой пластины, оптимальным значением относительной толщины покрытия будет 4. Коэффициент потерь композитной пластины при этом равен примерно 0,5.

По рис. 2 можно определить толщину покрытия «ВИПОКОМ», необходимую для получения такого же коэффициента потерь пластины с покрытием, как и у пластины с покрытием

«МАВИП» с относительной толщиной 2. Получим значение, равное примерно 1,2. Следовательно, для получения одного и того же коэффициента потерь на демпфируемой пластине необходимо нанести материал «МАВИП» относительной толщиной, равной 2, а материал «ВИПОКОМ» — 1,2, что составляет 60% от толщины «МАВИП».

Таким образом, материал с меньшим значением модуля потерь оказался эффективней в 2,8 раза при относительной толщине покрытия около 4. Данный результат говорит о том, что при сравнении и выборе типа вибропоглоща-ющего покрытия необходимо учитывать и его относительную толщину. При толщине покрытия, значительно превышающей толщину металла, более эффективным может оказаться покрытие с меньшим модулем потерь.

Литература

1. Боголепов И. И. Промышленная звукоизоляция. Л.: Судостроение, 1986.

2. Колесников А. Е. Шум и вибрация. Л.: Судостроение, 1988.

3. Нашиф А., Джоунс Д., Хендерсон Дж. Демпфирование колебаний. М.: Мир, 1988.

4. Зайцев А. Н, Лесняк А. Н, Пшеницын А. А. Исследование динамики нелинейных цельнометаллических амортизаторов//Проблемы машиностроения и автоматизации. 2011. № 1.

ГИДРОДИНАМИЧЕСКИЙ ПОДШИПНИК С УМЕНЬШЕННЫМ ТЕПЛОВЫДЕЛЕНИЕМ

A. А. Хабаров, Н. И. Кокотков (ОАО «ПО «Севмаш», e-mail: smp@sevmash.ru), А. Я. Альпин, докт. техн. наук,

B. В. Альпин

удк 621.822.573

Для повышения несущей способности и уменьшения тепловыделения разработан подшипник жидкостного трения с новым способом образования смазочного слоя [1]. В подшипнике имеются масляные карманы, размещенные только в части или по всей области смазочного слоя, где создается давление [1]. Эти карманы разделены между собой перегородками, которые по существу и образуют сами карманы.

В смазочном слое обычного подшипника жидкостного трения давление образуется благодаря силам гидродинамического трения, которыми смазка затягивается в смазочный слой, при этом на входе в слой толщина смазки существенно больше, чем на выходе (рис. 1). Скорости в смазочном слое ^ создаваемые этими силами на входном участке слоя, имеют вогнутую эпюру, а на выходном участке — выпуклую,

благодаря действию давления в слое. В основном форма эпюры приближена к треугольнику из-за торможения смазки поверхностью вкладыша. Этим же давлением создаются боковые скорости (утечки), перпендикулярные чертежу.

Для определения надежности (достаточной толщины) смазочного слоя существует теория смазки, созданная ведущими учеными-гидродинамиками в России и за рубежом. По сути, одной из главных задач этой теории является определение формы указанных эпюр скоростей. Но главное условие — обеспечение образования давления в слое в основном благодаря подаче смазки в слой, где на входе толщина больше, чем на выходе.

В гидродинамическом подшипнике жидкостного трения значительная часть неподвижной поверхнос-

ти

СУДОВОЕ ОБОРУДОВАНИЕ

СУДОСТРОЕНИЕ 3'2015

Рис. 1. Схема образования давления р в смазочном слое обычного подшипника жидкостного трения:

1 — эпюра скоростей; 2 — вкладыш; 3 — эпюра распределения давлений в смазочном слое; 4 — направление вращения втулки; 5 — направление течения смазки; 6 — нагрузка

ти вкладыша, которая тормозит движение смазки в обычном слое, удалена на значительное расстояние от движущейся поверхности вала и образует дно карманов, а вершины перегородок заострены и значительного сопротивления движению в тонком гидродинамическом слое не создают (рис. 2). Из-за этого форма эпюры скоростей в смазочном слое гидродинамического подшипника близка к прямоугольнику, а не к треугольнику, как в обычном подшипнике жидкостного трения. Это создает максимально возможный расход смазки при той же толщине смазочного слоя и обеспечивает увеличение несущей способности и уменьшение работы трения. Подшипник назван гидродинамическим благодаря гидродинамическому способу увеличения скоростей смазки в смазочном слое.

Ь +1 Ьп

6

5

4

3

Рис. 2. Схема образования давления р в смазочном слое гидродинамического подшипника жидкостного трения:

1 — направление вращения втулки;

2 — центр вращения вихря в кармане;

3 — вкладыш; 4 — карман; 5 — гидродинамическая перегородка; 6 — направление течения смазки; 7 — эпюра скоростей

На рис. 3 показана конструктивная схема устройства гидродинамического подшипника, реализующего способ образования смазочного слоя с карманами. Гидродинамические перегородки служат для образования смазочного слоя и обеспечивают повышение в нем давления. Уплотняющие перегородки предназначены для уменьшения боковых утечек через подшипники. Основная уплотняющая перегородка является основной преградой для боковых утечек, а также предназначена для восприятия нагрузки при случайных боковых отклонениях вала. Подшипник может иметь упрощенную конструкцию только с одними основными уплотняющими перегородками. Обычный смазочный слой необходим для восприятия нагрузок при пусках и остановках. При нормальных оборотах он создает значительное гидродинамическое трение, и, несмотря на малые размеры, оно составляет около 30% от всей работы трения в гидродинамическом подшипнике. Возможно создание гидродинамического подшипника без обычного смазочного слоя. Для этого необходим механизм, обеспечивающий поворот вкладыша при достижении нормальной частоты вращения вала таким образом, чтобы весь несущий слой был с карманами.

Смазочный слой в гидродинамическом подшипнике имеет толщину, равную расстоянию между валом и вершинами перегородок. Как видно из рис. 3, эпюра скоростей движения в основном слое имеет примерно прямоугольную форму на всем протяжении, включая места над вершинами перегородок. В этих местах благодаря сопротивлению вершин непосредственно вблизи них скорости уменьшаются. Но в районе кармана они восстанавливаются до скорости вращения вала. Таким образом, расход смазки, поступающий в слой, в гидродинамическом подшипнике примерно в 2 раза больше, чем в обычном.

Сравним результаты расчетов и экспериментальные данные испытаний гидродинамического подшипника и обычного подшипника жидкостного трения.

Исходные данные для сравнительного расчета и испытаний: частота вращения вала 3150 об./мин, нагрузка 25 кН, угол охвата обычного смазочного слоя в гидродинами-

2

3

4

5

Рис. 3. Конструктивная схема устройства гидродинамического подшипника, реализующего способ образования смазочного слоя с карманами: 1 — смазочный слой, характеризующийся повышенной несущей способностью; 2 — основная уплотняющая перегородка; 3 — уплотняющая перегородка; 4 — гидродинамическая перегородка; 5 — карманы; 6 — гидродинамический смазочный слой; 7 — обычный смазочный слоя; 8 — вкладыш; 9 — направление вращения втулки; 10 — нагрузка

ческом подшипнике 20° (см. рис. 3), диаметр вала 0,168 м, длина вкладыша подшипника 0,194 м.

Результаты расчетов. Мощность трения в подшипнике жидкостного трения с обычным слоем 3960 Вт. Мощность трения в подшипнике жидкостного трения с гидродинамическим слоем 2100 Вт.

Результаты испытаний. Температура в рабочей зоне подшипника жидкостного трения с обычным слоем 52 °С. Температура в рабочей зоне подшипника жидкостного трения с гидродинамическим слоем 48 °С.

Рис. 4. Нижний вкладыш гидродинамического

подшипника

6

СУДОСТРОЕНИЕ 3'2015

СУДОВОЕ ОБОРУДОВАНИЕ

Учитывая существенное уменьшение количества выделяемого тепла, достаточно иметь только естественное охлаждение, циркуляционная смазка при этом не требуется, смазка циркулирует непосредственно в смазочном слое при любом расходе, как это описано в статьях [2—4].

Приведенные данные расчетов и эксперимента показывают, что подшипник жидкостного трения с гидро-

В современной промышленности большое внимание уделяется снижению шума и вибрации на рабочих местах. Источником значительных уровней шума и вибрации может быть арматура систем вентиляции и кондиционирования воздуха. Поэтому при производстве таких изделий необходим контроль виброшумовых характеристик (ВШХ). Однако до недавнего времени в стране не существовало необходимых испытательных стендов. В 2006 г. было

Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.

Показать целиком

Пoхожие научные работыпо теме «Машиностроение»