7.2.2 Положение цапфы в пс

При угловой скорости ω≥ω_кр цапфа всплывает в масле.

На рисунке показаны:

1 – клиновой зазор,

2 – путь центра цапфы при увеличении скорости вращения,

3 – эпюра давления в масляном слое,

4 – линия центров.

∆ - радиальный зазор,

δ – абсолютный эксцентриситет,

е – эксцентриситет (е_max= δ ),

ε =е⁄δ – относительный эксцентриситет,

ψ – относительный зазор (ψ= ∆⁄d ), h_min=δ-е=(1-ε)δ –минимальный зазор.

Несущая способность ПС резко возрастает с уменьшением h_min (увеличением ε ) (см. график зависимости С_F от относительного эксцентриситета ε).

При ε =0,3…0,5 можно использовать интерполяционную зависимость Коднира:

1,2,3 и 4–индустриальные масла марок 45, 30, 20 и 12; 5 – турбинное масло марки 22

Средняя рабочая температура масла лежит в пределах 45^о…75^о, по ней из графика выбирают среднюю расчётную вязкость масла μ (Па с).

Для надёжной работы ПС необходимо h_min ≥ h_кр.

Обычно критическая толщина зазора h_кр =5…10 мкм.

Для расчёта с учётом погрешностей формы и деформаций вала:

h_кр =R_zц+R_zп+y_ц

R_zц ≤ 2,5 мкм шероховатость цапфы вала

R_zп≤ 5 мкм шероховатость ПС

y_ц= F_r L²l ∕15EJ перекос цапфы ПС

Запас для выполнения условия h_min ≥ h_кр : n_ε = h_min∕ h_кр=1,2...1,5.

При меньших значениях n_ε возникает опасность нарушения жидкостного трения при динамических нагрузках (т.е. соприкосновения шероховатостей).

Подставив ψ= ∆ ∕d в формулу для F_r получим: F_r = μωld³C_R ∕∆ ²,

Небольшое увеличение d существенно повышает нагрузочную способность ПС.

Расчёты и практика эксплуатации ПС показывает, что большие n_ε (h_min) также нежелательно из-за увеличения потерь на трение смазочной жидкости.

Обычно в ПС: ε=0,7…0,9 h_min=0,1δ …0,3δ.

7.2.3 Трение в пС.

Минимальный зазор h_min и, следовательно, условия образования жидкостного трения определяются:

1. вязкостью μ масла,

2. угловой скоростью шипа ω,

3. давлением ρ (p = F_r ∕ ld).

Чем больше μ, ω и чем меньше ρ , тем лучше условия образования жидкостного трения. Режим скольжения ПС может быть описан с помощью безразмерного параметра режима работы:

λ = μω∕p - числа Гюмбеля,

На рис. показана графическая зависимость коэффициента трения f от характеристики режима работы λ

При λ < λ_кр в ПС смешанное трение, при λ > λ_кр - жидкостное.

При λ = λ_кр происходит переход от одного вида трения в ПС к другому.

Коэффициент трения при этом минимальный. Увеличение коэффициента трения при

λ > λ_кр происходит в связи с ростом скорости скольжения. Смазочный материал оказывает сопротивление вращению. При некоторых режимах работы вязкость жидкости оказывается зависящей также от скорости её движения и градиента скорости (неньютоновская жидкость)

В упрощённых расчётах принимают μ=const.

Момент трения в радиальном ПС: Т=0,5F_тр d=0,25ld²(1-ε)μω ∕ψ

Сила трения F_тр= πdlμω ∕ψ

Cила жидкостного трения F=μVA∕h,

A=πdl - площадь трения; h=∆ ∕2 - толщина слоя смазочного материала.

V=ωd∕2 – скорость скольжения.

Коэфф. жидкостного трения (формула Петрова Н.П.) f= πμω ∕рψ = πψ ∕С_R

На практике с учётом переменности зазора в окружном направле­нии и утечки масла через торцы ПС принимают:

для тяжелонагруженных ПС (C_R>1) f=3ψ ∕ (С_R)^0,5

для быстроходных ПС (C_R<1) f=3ψ ∕С_R

при C_R=1 f=3ψ