17.5.2.2 Температурный баланс подшипника

Тепловая мощность возникает в результате потерь на трение. Мощность уравновешивается количеством тепла, проводимого подшипником. Тепло передается от подшипника через поверхность корпуса и вал в окружающую среду. Теплопередача обуславливается свойствами теплопроводности и теплоотдачи. В первую очередь тепло передается текучей смазке.

Большая часть произведенного тепла (учитывается более 75 %) передается от подшипника через смазку. Поэтому закономерно, что при прохождении через подшипник смазка нагревается от входной температуры до температуры на выходе из него. При расчете температурного баланса подшипника определяется среднее значение температуры смазки на выходе из подшипника, при котором значение тепловой мощности для выбранной смазки уравновешивается с количеством тепла, отданного подшипником.

Количество тепла, переданного от подшипника смазке, зависит от плотности и вязкости смазки. Поскольку плотность и вязкость смазки в значительной степени изменяются при изменении температуры, для определения температуры смазки на выходе необходимо использовать метод последовательного приближения. Значение ожидаемой температуры смазки на выходе, заданное пользователем, используется в качестве основного при расчете итерационным методом. Итерационный расчет является завершенным, если разница между подобранным и рассчитанным значением температуры менее 2 град C. Большее значение нельзя игнорировать, поскольку при этом существенным образом изменяется вязкость масла и нагрузочная способность слоя масла.

• если края подшипника не уплотнены, то под действием гидродинамического давления возникает утечка масла из зазора для смазки объемом , где R^*₁, характеристическое число утечки, определяется с помощью соответствующей диаграммы для относительной ширины подшипника, относительного эксцентриситета шейки и угла подачи смазки

• если масло подается в подшипник под давлением, то объем утечки масла зависит от способа подачи смазки:

• в подшипниках, смазываемых через прорезь вдоль радиуса (например, по окружности)

• в подшипниках, смазываемых через отверстие для смазки или осевую прорезь

• к оличество циркулирующего масла , где R^*₂ - характеристическое число рециркуляции, определяемое по диаграмме в соответствии с относительной шириной подшипника и относительным эксцентриситетом шейки

• общее количество смазки, подаваемой в подшипник:

• без давления при наличии рециркуляции. Добавляются потери, вызванные боковой утечкой

• без давления и без рециркуляции. Масло, проходящее через слой смазки, удаляется или смывается в результате охлаждения

• под давлением с рециркуляцией

• под давлением с удалением или смыванием нагретого масла

• коэффициент трения. Тонкий слой масла при смазке под давлением, разрушается, и приводит к заполнению прорези подшипника воздухом, высвобождающимся из масла и поступающим через края подшипника, а также парами масла. Чем больше слой масла испаряется в вакуумной части, тем больше снижаются потери на трение, напротив, полное заполнение прорези для смазки приводит самым большим потерям на трение

• для частичного заполнения прорези для подачи смазки  =  M^*₁

• для полного заполнения прорези для подачи смазки  =  M^*₂. Явление полного заполнения маслом прорези для смазки происходит при наличии двух условий: и ,

г де M^*_1, M^*₂, характеристические числа трения, определяемые с помощью диаграммы для относительной ширины подшипника и относительного эксцентриситета шейки

• мощность, потерянная в подшипнике на трение

• мощность трения, передаваемая соприкасающимся поверхностям, вычисляется по формуле , где коэффициент отвода тепла для и для

• удельная теплоемкость смазки для средней температуры смазки на выходе из подшипника рассчитывается по формуле

• плотность смазки для средней температуры смазки на выходе из подшипника рассчитывается по формуле

• значение нагрева смазки между входом и выходом , где коэффициент внутреннего охлаждения, отражающий относительное количество тепла, выделенного подшипником, равен

• рассчитанное среднее значение температуры смазки на выходе из подшипника рассчитывается по следующей формуле T_v = T_o + T [^oC]