Способ обеспечения работоспособности подшипников Советский патент 1988 года по МПК G01M13/04 

О9

QD «

Изобретение относится к различным областям машиностроения, где применяются подшипники качения и скольжения, смазываемые и охлаждаемые маловязкими смазочно-охлаждающими жидкостями и может быть использовано как при эксплуататши уже готовых изделда, так и при проектировании подшипниковых узлов различных машин и при доводке их на новьш1енный ресурс и надежность.

Цель изобретения - устранение по- вьшкгнных вибраций и изнашивания, а также заклинивания опор, работающих со смазкой и охлаждением Маловязкой смазочно-охлаждающей жидкостью типа воды, керосина, криогенных жидкостей и др., прокачиваемой под перепадом давления через полость подшипника, I

На фиг. 1 изображена конструктивная схема ПОДЕ1ИПНИКОВОГО узла с подшипником качения; на фиг. 2 - то же,, с гэдродинамическим подшипником скольжения,

Устройство (фиг. 1) состоит из подшипника 1 качения, установленного 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 б и далее в полость подшипника и на слив маловязкой смазочно-охлаждающей жидкости.

Конструктивная схема гидродинамического подшипника скольжения.(фиг.2 состоит из цанфы 7, вкладьшта 8, установленного в корпус, в которых выполнен подводящий канал 9 для подачи во входную камеру 10 и далее в зазоры нодшгатн 1ка смазочно-охлажда- ющей жидкости.

Способ обеспечения работоспособности подшипников нри рабо з е их на мал вязких смазочно-охлаждающих жидкостях осуществляют следующим образом.

Предварительно, по известным величинам нагрузки на подаишник Г и скорости вращения v, внутреннего кольца подшипника 1 (фиг,) и цапфы 7 (фиг, 2) определяют температуру смазочно-охлаждающей жидкости на выходе из подш1;тника и необходимую прокачку через полость подшипника q расчетпы - путем по известным методи- как. или экспериментально путем фак- TtnecKoro замера. Далее по Q.y и

изв естной геометрии входных: камер 6 и 10 (фиг,1 и 2) вычисляют скорость Vgj( набегающего потока жидкости в указанных камерах подшипниковых узлов и определяют по справочным данным давление насьш1енных паров жидкости (РП (РП , v ) при найденной ее температуре. Затем указанную жидкость подают во входные камеры 6 и 10 подшипниковых узлов под давлением Pg не ниже, чем Р. „„ , определяемым из соотношения

В,МиМ П

PVe,

РП(

(1)

где

- плотность смазочно-охлаждающей жидкости, кг/м ; Vgj - скорость набегающего потока смазочно-охлаждающей жидкости во входной камере подшипникового узла, м/с , GO - коэффициент кавитации, опре- деляющий характер течения зацапнои жидкости в полости подшипникового узла;

0

5

0

5

0

5

I

(Г„ ,v) - давление насьпценных паров .,Ж1щкости при данной температуре, Н/м, определяемое как от действующей нагрузки на подшипниках F,, и скорости его вращения v,

Указанное соотношение получено из рассмотрения двшхения жидкости через полость подшипникового узла (фиг. и 2). Пренебрегая изменением энергии положения, в виде второго порядка ее малости, применим уравнение Бериулли (энергии) в относительном движении для сечений: сечения. А-А и В-В непосредственно во входных камерах 6 и 10 подшипниковых узлов, а также сечения Б-Б и Г-Г в области минимального давления. Для шарикового подшипника область минимального давления находится в зазорах между сепаратором и кольцами подшипника 1 (фиг, 1), для подшипни- Ка 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). Минимальному давленшо в указанных областях соответструет максимальная

. 1 .

cKf p H Tt. чечеипя, ii «чччтг. у можно -i.-i- пнс.тгь

,, ;

V +- О . . ( )

84 .мни 2

Преобразуем уравнение (2) к виду

J 8.мии , ( клсякс I/ о

1

- р - 6.

Полученные безразмерн)1е отношения величин (3) носят нпименование коэффициента давления Ср.

Следовательно, можем записать

- 1. (М

Согласно теории кавитации при движении жидкости в зависимости от скорости набегающего потока, давления в нем и формы обтекаемого тела величина давления достигнуть критического значения, при котором происходит вскипание жидкости. Образуются полости, так называемые кавитаци- онные каверны, которые заполняются парами жидкости и выделяющимся из жидкости растворенным в ней газом. Указанное критическое давление зависит от физических свойств жидкости и ее температуры, а также от возможного присутствия в ней дисперсных примесей, которые, становяс) центрами нарообразования, ускоряют этот процесс. Нижним пределом значений критического давления является давление насьБце ных паров жидкости Р , зависящее от температуры жидкости.

Подставляя в (А) критическое давление Р, , которое для подшипников в основном определяется действующими нагрузками F и скоростью v, т.е. РП р) получим коэффици- / ент кавитации (или кавитационное

число о.

для подшипников

Р- Р (F V

/-Г в мпн а п

пiт

Р

Преобразовывая (5), окончательно получим выражение для определения

давления V

e.t мин

во входной камере

подш1тни -;ового узла, обеспечиваю

1

101-г-), т.е. усто1 |чипый, р(-.кип, жидкости и резкоггз

увеличеиич вибраций, режим работ) по, качения uin скольжения.

6

+ Р

.г

Р П :б)

Коэффи 1иент кавитации б i uxayченном уравне 1ип (6 определяется экспериментально для каждого типа опоры с учетом формулы (5). В пер.чом приближении указанный коэффициент можно взять в пределах 0 „ 0,02-0,3.

При работе подшипниковых смазочно-охлпждающая жидкость подается через подв; -|;ящие каналы Д (фиг. 1) и 9 ,фиг. 2) соответственно во входные камер - 6 и 10 так,

чтобы в них обеспечивалось давле 1ие Р не ниже, чем давление Ре,у..„„н , рассчитанное по формуле (G). Далее жидкость, пройдч через зазоры под- 1ЛИ 1ников и охладив поверхности трения, нагреется до расчетной темпе- ратур н из зазоров на слив. Давление на выходе из указанных; зазоров должно остаться таким, чтобы обеспечить необходимы слив жидкости по гидравл51 1ес.кому тракту. Поэтому давление во камере подшипниковых узлов Рд, принимается с учетом указанных потерь по тракту, т.е. не 1иле (равным или несколько большим) мин гмально необходимо

г о согласно соотношению (1) давления

8х мин

предотвращающего ка

40

45

витациолные япленл я в полостях подшипниковых узлов.

Предлагаешь cnocoiS экспериментально проверен при испытаниях подшипников качения типа 207 Ю и 209 Ю на стендовой установке. Указанные под И 1Ники испыть зались с прокачкой

через полость опоры О

V

0,35 л/с для подшипника 207 Ю и С,, 0.5 л/с для подшипника 209 10. Режимь ис11Ь тлиия: частота вра цения для обоих тиио-; подшштников п

:: 5 10 II иFf,

-, 5 lOMl 1

- I t 1 О , действу П1цие нагрузки- радиальные F,, 7 1 О

Fg - 7-10 Н соответственно для под- 207 Ю и 209 Ю. При лавле. ниях вез входной камере подшиннико- во. о узла соответственно для ;од)ип- ника 207 Ю и 209 Ю, составляющих Рд 0,085 МПа (0,85 кгс/см) и Р,., 514

0,11 МПа (1,1, кгс/см), наблюда-- лись шум и сильная вибрлция испытуемых опор. После испытаний имело место Увеличение внутренних зазоров подшипников, что свидетельствовало об изнашивании поверхностей трения. При. увепичении давления во входной камере соответственно до Р 0,11 МПа и 0,1 А ОТа без изменения прокачки Qy указанные явления при испытаниях прекратились.

Аналогичные нежелательные явления с 11оследующим заклиниванием опор наблюдались в подшипниках скольжения при перекачке воды шестеренным насосом , предназначенным для перекачки минеральных масел. Выполнение на торцах вкладышей подшипников канавок перепуска жидкости из зоны высокого давления насоса во входные камеры подшипников скольжения устранило указанные дефекты.

Предлагаемый способ позволяет устранить повышение вибрации и износ, а также заклинивание подшипниковых опор,

Формула изобретения

Способ обеспечения работоспособности подшипников, заключающийся в том,

394386

что мпловязкую жидкчсть прокачивянгг из входтюГ) камар1 1 через 11одш птпик, отличаю Д и и с я тем, что, с целью устранения iK iBbmieHHijrx пибря- ций и изнашивания, а также заклинивания опор, жидкость подают во входную камеру подшипникового узла под

давлением не ниже, чем давление Р

в, мин 1

определяемое из соотношения:

г

л 1

Р вх мим

( Pn.(l n,vJ,

- плотность смазочно-охлаждаю- .

где Р

щей жидкости,

V - скорость набегающего потока ъч.

смазочно-охлаждающеи жидко

F,.

сти во входной камере под- шштникового узла, м/с , G - коэффициент кавитации, определяющий характер течения заданной жидкости в полости

подшипникового узла} I и

) - давление насыщения паров

жидкости при данной температуре, Н/м, определяемое как функция от действующей Г1ягрузки Р„ и скорости V,, его вращения.

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 камеры- смааки перед лодшипником находят давление Р (Р„, УП ) насьнцен- ных 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. .

Фиг. г