Способ обеспечения работоспособности подшипников

 

Изобретение относится к ным областям машиностроения, где применяются подшипники качения и скольжения , смазываемые и охлаждаемые маловязкими жидкостями. Цель изобретения - устранение повьпиенных вибраций и изнашивания, а также заклинивания опор. По известным величинам нагрузки F , на подшипник и скорости v его вращения находят температуру Т жидкости ка выходе из подшипника и необходимую прокачку 0, жидкости. По найденным Т, Q.y и известной геометрии камерысмааки перед лодшипником находят давление Р (Р„, УП ) насьнценных паров Ж1ЩКОСТК. Затем жццкость подают в подшипник при давлении не ниже, чем давление . „„ц , определяемом из соотношения . РВХ-МИН GnSv :2+ Pn(Fn-Vn), где РЙ«.«ИМ минималькля допустимая величина давления жидкости, н/м j S - плотность жидкости, кг/м G - коэффициент кавитации, определяющий характер течения жидкости в полости подшипникового узла. Заклинивания опор не возникает, т.к. на торцах вкладьшей . подшипников выполнены канавки перепуска жидкости из зоны высокого давления насоса в входные камеры подшипников с кольжсния. 2 ил. .

C0IO3 СОВЕТСНИХ

СОЩИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

1511 < О 01 М 13/04

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К .А BTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ фв

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21 ) 4233429/31-27 (22) 20.04.87 (46) 23.11.88. Бюл. М - 43 (71) Куйбьппевский авиационный институт им. акад. С.П. Королева (72) Б.М. Силаев (53) 658.562.0!2.7(088.8) (56) Силаев Б.И. О структуре расчетной модели изнашивания при трении ка— чения в активных средах. — В, б.: Машиноведение,. И,, 1981, 11 1, с. 89-97. (54) СПОСОБ ОБЕСПЕЧЕНИЯ РАБОТОСПОСОБНОСТИ ПОДШИПНИКОВ (57) Изобретение относится к различным областям машиностроения, где при— меняются подшипники качения и скольжения, смазываемые и охлаждаемые маловязкими жид1<остями. Цель изо,"ретения — устранение повьппенных вибраций и изнашивания, а также заклинивания опор. По известным величинам нагрузки.БУ„„Ì39438 А 1

F на подшипник и скорости vп его врашения находят температуру T жицкссти на выходе из подшипника и необ;.одимую прок-:÷êó и жидкости. По >> найденным Т, g, и известной геометрии камеры смаз.<и перед подшипником находят давление Р„(F „, V„) насьпцекных паров жидкости, Затем жидкость подают в подшипни:< при давлении не ниже, ч".>ì даьлен:::ià Р„, „„... определяемом из соотношения . Р„„,ц, =Й„Бчп:2+ Р, (Е„ч„), где Ры.zw минималь>-.зя допустимая велич. на давления жидко -òè,,н,/м S — плотность жидкости, кг/vi,; ᄠ— коэффициент

3, кавитации, опрецеляюций характер течения жидкости в полости подшипникового узла. За:<линивания опор не возни;<ает, т.к, на торцах вкладьппей подшипников выполнены канавки перепуска жидкости из зоны высокого давления насоса в входные камеры подшипников скольжения. 2

1439438

Изобретение относится к различным областям машиностроения, где применяются подшипники качения и скольжения, смазываемые и охлаждаемые

5 маловязкими смазочно-охлаждающими жидкостямн и может быть использовано как прн эксплуатации уже готовых изделий, так и при проектировании подшипниковых узлов различных машин !0 ,и при доводке их на повышенный ресурс и надежность.

Цель изобретения — устранение повышенных вибраций и изнашивания, а также заклинивания опор, работающих !5 со смазкой и охлаждением Маловязкой смазочно-охлаждающей жидкостью типа воды, керосина., криогенных жидкостей и др., прокачиваемой под перепадом

;давления через полость подшипника ° ° 20

?la фиг. 1 изображена конструктпв,,ная схема подшипникового узла с под-! шипником качения; на фиг. 2 — то же,, :с гидродинамическим подшипником скольжения.

Устройство (фиг. 1) состоит из подшипника 1 качения, установлепного на вал 2 и в корпус 3, в котором, предусмотрен подводящий канал 4 для подачи под некоторым давлением через систему отверстий в корпусе 5 уплотнений во входную KBItepy 6 и далее в полость подшипника и на слиз маловязкой смазочно-охлаждающей жидкости.

Конструктивная схема гидродинамического подшипника скольжения,{фиг,2) состоит из цапфы 7, вкладыша 8, установленного и корпус, в которых выполнен подводящий канал 9 для подачи во входную камеру 10 и далее в зазоры подш пшикь смазочно-охлаждающей жидкости.

Способ обеспечения работоспособно- 45 сти подшипников при работе их на маловязких смазочно-охлаждающих жидкостях осуществляют следующим образом.

Предварительно, по известным величинам нагрузки на подшипник Г„ и

50 скорости вращения ч„ внутреннего кольца под1пипника 1 (фиг,1) и цапфы

7 (фиг. 2) определяют температуру смазочно-охлаждающей жпдкости на выходе пз подшипника и необходимую прокачку через полость подшипника Я„

: расчетным путем по известным методи; к и илп экспериментально путем фактического замера. Далее по 0< и известной геометрии входных камер и 10 (фиг.1 и 2) вычисляют скорость чп„ набегающего потока жтщкости в указанных камерах подшипниковых узлов и определяют по справочным данным давление насыщенных паров жидкости {P„ (F„, v„ ) при найденной ее температуре. Затем указанную жидкость подают во входные камеры 6 и

10 подшипниковых узлов под давлением Ро не ниже чем Р

Ы

9 вх. мин ределяемым из соотношения

1увк „ ип " 2 и{ плотность смазочно-охлаждающей жидкости, кг/м, скорость набегающего потока смазочно-охлаждающей ж щкости во входной камере подшипниконого узла1 м/c коэффициент кавитации, опре- деляющий характер течения заданной mдкости в полости подшипникового узла; где — давление насьпценных паров жидкости при данной темперагуре, 11/м, определяемое

2 как от действующей нагрузки на подшипниках F и скороfl сти его вращения v„.

Указанное соотношение получено из рассмотрения движения жидкости через полость подшипн IKoBQFQ узла (фиг. 1 и 2). Пренебрегая изменением энергии положения, в виде второго порядка ее малости, применим уравнение Бернулли (энергии) в относительном движении для сечений: сечения.Л-A и В-В непосредственно во входных камерах 6 и 10 подшипниковых узлов, а также сечения Б-Б и Г-Г в области мипимального давления. Для шарикового подшипника область минимального давления находится в зазорах между сепаратором и кольцами подшипника 1 (фнг. 1), для подшипника скольжения указанная область находится в зоне, расположенной противоположно от области, где возникает максимальное гидродинамическое давление, т.е. в области, расположенной противоположно от направления действия нагрузки на подшипник (фиг, 2).

??инимальному давлению в указанных областях соответствует максимальная

1 4 ((14 18

f . F(< t> (. Т1 t е 1< )t t< )) I t t !1 <)t <, 61<лжн< <:1

1)»

If

v, + <и — -вх— 1 +

1!реобрлзуем урлннение (2 ) к виду! ) х.ми и )м<«« (чн 1 1 (31

" )вх и

1 < вх

-("")2.

1 1 2 л,( — — <л ех )х (4) Согласно теории кавитации при днижении жидкости н зявисимости От скорости набегающего потока, давления н нем и формы обтекаемого тела величина давления может достигнуть критического значения, при котором происходит вскипацие" жидкости. Образуются полости, так нлзывлемые канитационные каверны, которые заполня)<)тся па!)ями )кидк ости и в61дел яв)щимся из жидкости растворенным в ней газом.

Указанное критическое давление зависит от физических свойств жидкости и ее температуры, л также от возможного присут ствия н ней диспер(.ных примесей, которые, становясь центрами пярообразоняпия, ускоряют этот процесс. Нижним пределом зн".чений критического данлен»я янляется длнление насыщенных паров жидкОсти Р„, зависящее от температуры жидкости.

Подставляя н (4) критическое длнление Р,, которое для подшипников в основном определяется действующими

Г нагрузками Г„и скс ростью v„т.е

Ри = Ри < Р<«, хи ), ПОЛУЧИМ КОЭФФИЦИ- ) ент кавитлции (или канитлционное

ЧИСЛО) (?„ ДЛЯ 11ОДШИПНИКОВ

Pв,х „м„а„и„-, (и,!

) вх

Преобразовь)вяя (5,, окончательно х получим ныряя ение для определения данления Р но входной камере м <«)< подшипник<)ного узла, обеспечинлю—

Полученнь?е безразмерные Отношения величин (3) носят нлименоняние коэффициента давления С

Следовательно, можем записать < . < (1)!;1t« t1! и, 1, е ? с !")й t иный

fl f f

Г)(«F« .1»lt) Нtlti ж»1(Ко(Т» И Ре «К<)1 О унелич<)ill< «нибрлц»й, режим рлботы

ПО! I)it»11!1?il(1 КЛ<1Е НИ Я»Л» (I(OJIII)t(elt?IFI .

Р =Π— — "-+Р (F . ) (б) вх «<и« и B Сп коэффициент клнитлции !?„ 1 полу10 ченн<.м уряннепи» (б определяется экс )ериментяльн д?!я 1;лждогo T»ltë опоры с уче г<)м формул; ) (5,) . 1?»ер:«ом пр»б I»)?eни» уклзлн1:ый ксэффициент мс жно взят. н пределах с? „= 0,02-0, 3.

15 При работе подшипник !«ых спор смазочно-охлс ждлющля жидкость подается через подн, дящ»е клнллы 4 (фиг. 1) » 9 (ф»г, 2) соответственно во нход?(ые камеры б и 10 так, 20 чт< бы н них обеспечивалось давление

Р„„ не ниже, чем длв.)?ение P(t„ „

) жидкость, прсйд: через зазоры подшипников и охладив пс:нерхнс. сти трения, нагреется до расчетной темперлтуры и ныйдст из зазоров на слив.

ДаВЛЕНИЕ НЛ ВЫХОДЕ Из УКаэаННЫХ ЭаЗО рон должно ос.лться таким, чтобь) обе спеч»ть необ ход»мый слив жид1со30 сти по гидранл»ческому тракту. Поэтому длнление но нход.;ой камере

ПОДыиllн?псовых У ) !oB Рв ИО»нимлется с учетом уклзлl »1?х пс терь по тракту, т.е. Не 1»:же (рлнным или несколь ко больпнсм) ми?п(млл?,но необходимо< го согласно соотношению 11) давления Г„„ „ „.. (редотнр".öàþmåão кан»тлц»онш.)е явлен ",я B полостях т?одш? »»иковых; злон

Предллглемáil;.B ;-"сс, . эксперимент<1льнс) (ipoBepei! 1)ри )1спытлнияx ?!Одш»»ников качения типл 207 Ю и 209 Ю нл стендовой установке, Указанные подшипники ис)<ь)тызллись с прокачкой

45 ы „Ол

0,35 л/с для подшипника 207 Ю и

0,45 л/с. для подш»пникл 209 Ю.

Режимы испытания; члстотя нрлщен»я для Обо»х T»t!1,1: подш!п1?1»кОВ и

1 — 10 мин, дейстByt tt;»e нлгрузки— рядил» ные F„= 5 10 Н» FF, 7 1О t!, (=el ые,, = 5 10 !! и ! =- 7 1О Н соответственно для подз

Ll шипникон 207 1О и 209 Ю. При длнле55 ниях B() входной камере подши»никоне. О узла соответственно для t:oättI?tïнлкз 207 Ю и 209 Ю, составляющих Г „ — 0, 085 МПл (0,85 кгс/см . и 1 „„=.

5 14 — О, 11 ИПа (1, 1, кгс/см }, п.iблюдались шум и сильная вибрация испытуемых опор. После испытаний имело место увеличение внутренних зазоров подшипников, что свидетельствовало об изнашивании поверхностей трения. При увеличении давления во входной камере соответственно до Р,„ = О,!1 MIIa u

Р,» О, 14 МПа без изменения прокачкй Q> указанные явления при испытани, ях прекратились.

Лналогичные нежелательные явления

39438 что малов я Зкуlo жидкое гь прока (ивают из входной камеры через подшипник, отличающийся тем, .то, с целью устранения повышенных вибра5 ций и изнашивания, а также заклинивания опор, жидкость подают во входную камеру подшипникового узла под давлением не ниже, чем давление Р „

1р onределяемое из соотношения:

z. с последующим заклиниванием опор наблюдались в подшипниках скольжения при перекачке воды шестеренным насосом „ предназначенным для перекачки минеральных масел. Выполнение на торцах вкладышей подшипников канавок пере, пуска жидкости из зоны высокого давления насоса во входные камеры подшипников скольжения устранило ука занныее дефекты. Предлагаемый способ позволяет уст ранить повышение вибрации и износ, а также заклинивание подшипниковых опор формула изобретения где

Р„ п о}

Способ обеспечения работоспособности подшипников, заключающийся в том, 3п

/ плотность смазочно-охлаждающей жидкости, кг/м ; скорость набегающего потока смазочно-охлаждающей жидкости во входной камере подшипникового узла, м/с, коэффициент кавитации, определяющий характер течения заданной жидкости в полости подшипникового узла, давление насыщения паров жидкости при данной температуре, Н/м, определяемое как функция от действу.ошей нагрузки Р „ и скорости v„ его вращения.

1439438

Составитель М. Коровина

Техред М.Дидык

Корректор О. Кравцова, Редактор С. Патрушева

Заказ 6068/41

Подписное

Тираж 847

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

1 13035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, r ° Ужгород, ул. Проектная, 4