Глава 5. Контактно гидродинамический критерий

ВЫБОРА СМАЗОЧНОГО МАТЕРИАЛА И РАСЧЕТА

ДОЛГОВЕЧНОСТИ

5.1. Критерий выбора смазочного материала для

подшипников качения

Длительная работоспособность быстроходных роликовых и шариковых подшипников, как показывают эксперименты и практика их эксплуатации, обеспечивается лишь при наличии смазочного слоя в контакте тел качения с поверхностями трения внутреннего и наруж­ного колец.

В отличие от скольжения при качении продолжительность контактиро­вания какой-либо неровности, принадлежащей одной поверхности, с эле­ментами другой поверхности резко сокращается. Как указано в работе Т. Тальяна, относительная доля времени отсутствия контактирования воз­растает с усилием гидродинамического эффекта, достигая 100 % при жид­костном трении. При неполностью жидкостном трении она находится меж­ду 0 и 100 %, причем имеется явно выраженная зависимость между долей времени отсутствия контакта и отношением толщины смазочного слоя к среднему квадратическому отклонению профиля поверхностей трения.

Если просуммировать все имеющиеся результаты экспериментальных и теоретических работ по этому вопросу, то в качестве параметра , харак­теризующего режим трения в контакте качения, следует принять следующее отношение:

где — средние арифметические отклонения профиля контакти­рующих поверхностей.

Результаты экспериментов Т. Тальяна показали, что при < 1 дейст­вует режим граничной смазки, значительно повреждаются поверхности трения и нельзя обеспечить работоспособность быстроходного подшипника. При 1 < < 1,5 происходит изнашивание поверхностей. В этих усло­виях существует смешанное трение — сочетание граничного и жидкостного; при этом долговечность подшипника может иногда быть несколько меньше расчетной. При 1,5 < < 3 кратковременно возникает контактное трение, однако в целом режим смазки близок к жидкостному, и контактно-гидродинами­ческая теория смазки уже дает вполне приемлемые и подтвержденные практикой результаты. Долговечность подшипника здесь равна или даже больше расчетной.

При 3 < < 4 смазка почти полностью жидкостная, изнашивание край­не незначительно; долговечность существенно превышает расчетную. При > 4 смазка полностью жидкостная и долговечность подшипника, как минимум, вдвое превышает расчетную.

Отметим, что нижнее критическое значение параметра = 1 практи­чески почти совпало с предельным параметром, определенным авторами при проведении опытов с радиально-упорным шарикоподшипником ротора авиационного двигателя . Анализ показал, что различие полученных данных не превышало 20 %. В каталоге фирмы СКФ (Швеция) в 1970 г. приведена разработанная Т. Харрисом методика определения влияния вязкости масел и рабочей температуры подшипника на работоспособность под­шипников качения при скоростных режимах. В работе [1] предложен несколько иной метод расчета критерия для опре­деления влияния масла и рабочей

Рис. 5.1. Зависимости коэффициента от температуры для различных минеральных масел:

1 - МС-20, 2 - 75 % МС-20 + 25 % Т; 3 - 50 % МС-20 + 50 % Т; 4 - 25 % МС-20 + 75 % Т; 5 - веретенное 2; 6 - МК-8; Т ( Т - трансформаторное)

Рис. 5.2. Зависимости коэффициента от температуры для различных синтетических масел:

7 - МН-7,5; 2 - ВНИИ НП-7; 3 - БЗВ; 4 - ЛНМЗ-36/1К; 5 - 50-1-1ф

температуры на работоспособность под­шипника.

Для быстроходных напряженных и ответственных подшипников можно пользоваться следующим способом выбора марки масла и определения ее влияния на работоспособность подшипника.

Рассчитываем критерий и сопоставляем его с заданными желательны­ми значениями. При несоответствии и необходимости увеличить критерий переходим к другой марке масла и к иному температурному уровню за счет применения более интенсивного охлаждения подшипника. Наш крите­рий имеет вид

(5.1)

где К — конструктивный коэффициент, зависящий от типа подшипника (для шарикоподшипников радиальных и радиально-упорных однорядных всех серий при = 12 ... 36° К равен соответственно 70 и 75; для ролико­подшипников с короткими цилиндрическими роликами всех серий К = 100); — параметр масла ( определяется по рис. 5.1. и 5.2. в зависимости от температуры); Р - эквивалентная статическая нагрузка, Н.

Параметр пригоден в первую очередь для оценки влияния минераль­ных и синтетических масел на долговечность подшипников качения. При применении пластичных смазочных материалов (ПСМ) параметр пригоден для оценки вязкости того масла, на базе которого изготовляется соответ­ствующий ПСМ.

Долговечность подшипников качения можно определить , используя зависимость коэффициента «а» от коэффициента λ

Рисунок 5.2 Влияние параметра λ на долговечность подшипников качения

Определив λ по формуле (5.1) находим по рис 4.1 коэффициент «а». являющийся отношением долговечности Lˈ c учётом влияния смазки к долговечности L(млн.об) по ГОСТ 18855-94.

Тогда Lˈ= а 1,1

Где – коэффициент из табл.

i – число рядов роликов,

– длина ролика, мм

- угол наклона роликов

– число роликов в ряду

– диаметр ролика, мм

Таблица 6

Максимальные значения для роликовых радиальных и

радиально-упорных подшипников

0,01 0,02 0,03 0,04 0,05 0,06 0,07 0,08 0,09 0,10 0,11 0,12 0,13 0,14 0,15	52,1 60,8 66,5 70,7 74,1 76,9 79,2 81,2 82,8 84,2 85,4 86,4 87,1 87,7 88,2	0,16 0,17 0,18 0,19 0,20 0,21 0,22 0,23 0,24 0,25 0,26 0,27 0,28 0,29 0,30	88,5 88,7 88,8 88,8 88,7 88,5 88,2 87,9 87,5 87,0 86,4 85,8 85,2 84,5 83,8
для промежуточных значений определяют линейным интерполированием