Qu'est-ce qu'un roulement hydrodynamique. Roulement hydrodynamique : caractéristiques d'application et principe de fonctionnement

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PALIER, une unité structurelle de machines et de mécanismes qui supporte ou guide un arbre ou un axe rotatif. Si le tourillon de l'arbre dans le roulement glisse directement sur la surface d'appui, on parle alors de roulement lisse. S'il y a des billes ou des rouleaux entre le tourillon d'arbre et la surface d'appui, un tel roulement est appelé roulement. Le but d'un roulement est de réduire la friction entre les parties mobiles et fixes d'une machine, car la friction est associée à une perte d'énergie, à la chaleur et à l'usure.

Roulements coulissants.

Un roulement lisse est un support métallique massif doté d'un trou cylindrique dans lequel est insérée une bague, ou doublure, en matériau antifriction. Le col, ou tourillon, de l'arbre s'insère dans le trou du manchon de roulement avec un petit espace. Pour réduire la friction et l'usure, le roulement est généralement lubrifié de sorte que l'arbre soit séparé de la bague par un film de fluide huileux visqueux. Les caractéristiques de performance d'un roulement lisse sont déterminées par ses dimensions (longueur et diamètre), ainsi que par la viscosité du lubrifiant et la vitesse de rotation de l'arbre.

Lubrification.

Pour lubrifier un palier lisse, vous pouvez utiliser n'importe quel liquide suffisamment visqueux - huile, eau, essence et kérosène, émulsions d'eau et d'huile et, dans certains cas, même des gaz (par exemple, l'air chauffé et les produits de combustion dans les moteurs à réaction) et des métaux liquides. Des lubrifiants plastiques et solides (« graisse ») sont également utilisés, mais leurs propriétés lubrifiantes sont différentes de celles des liquides et des gaz. Dans les cas où la circulation naturelle du lubrifiant dans le roulement ne suffit pas à le refroidir, un système à circulation forcée avec radiateurs émetteurs de chaleur et dissipateurs thermiques est prévu.

Roulements hydrostatiques.

Un roulement lisse dans lequel du lubrifiant est fourni sous pression (généralement par une pompe à huile) à partir d'une source externe est appelé roulement hydrostatique. La capacité portante d'un tel roulement est déterminée principalement par la pression du lubrifiant fourni et ne dépend pas de la vitesse périphérique de l'arbre.

Roulements hydrodynamiques.

Un palier lisse fonctionnant avec du lubrifiant peut être considéré comme une pompe. Afin de déplacer un milieu visqueux d'une zone de basse pression vers une zone de haute pression, il est nécessaire de dépenser de l'énergie provenant d'une source externe. Le lubrifiant adhérant aux surfaces de contact, lorsque l'arbre tourne, résiste à l'abrasion complète et est pressé dans la zone où la pression augmente, maintenant ainsi un espace entre ces surfaces. Un palier lisse, dans lequel une zone de pression accrue est créée de la manière décrite pour maintenir la charge, est appelé hydrodynamique.

Roulements.

Dans un roulement, le frottement de glissement est remplacé par le frottement de roulement, ce qui réduit les pertes d'énergie dues au frottement et réduit l'usure.

Roulements à bille.

Le roulement le plus courant est le roulement à billes. La forme des rainures (chemins de roulement) des bagues intérieure et extérieure d'un roulement doit être contrôlée très précisément lors de la fabrication pour que, d'une part, il n'y ait pas de glissement des billes par rapport à la bague, et d'autre part D'une part, ils disposent d'une surface d'appui suffisamment grande. Le séparateur fixe la position exacte des billes et évite leur frottement mutuel. En plus des roulements à billes à une rangée, des roulements à deux ou plusieurs rangées de billes (double rangée, multirangée), ainsi que des roulements d'autres conceptions, sont produits.

Roulements à rouleaux.

Dans les roulements à rouleaux, les éléments roulants sont des rouleaux - cylindriques, en forme de tonneau, coniques, à aiguilles ou torsadés. Les conceptions de roulements à rouleaux sont également variées.

Lubrification.

La durée de vie d'un roulement est déterminée par l'usure par fatigue des billes (rouleaux) et des chemins de roulement des bagues. De tels roulements nécessitent également une lubrification pour réduire la friction et l'usure. La température de fonctionnement est importante, car à des températures élevées, non seulement la dilatation thermique inégale des éléments du roulement est affectée, ce qui entraîne un glissement accru et, par conséquent, une usure, mais la dureté des matériaux du roulement diminue également.

Matériaux de roulement.

Les paliers lisses sont fabriqués à partir de divers métaux, alliages, plastiques, composites et autres matériaux. Pendant longtemps, le matériau principal du roulement était le Babbitt, breveté par A. Babbitt en 1839. Cet alliage à base d'étain ou de plomb avec de petits ajouts d'antimoine, de cuivre, de nickel, etc. permet un certain nombre d'options de composition, différant par la contenu relatif des composants. Les alliages Babbitt sont devenus, pour ainsi dire, une norme pour évaluer d'autres matériaux de roulement, y compris des combinaisons de matériaux qui ont fait leurs preuves individuellement : Babbitt et acier ; régule, acier et bronze ; plomb avec indium; argent et acier; graphite et bronze. Parmi les matières plastiques pour paliers lisses, se distinguent le nylon et le téflon, qui ne nécessitent pas de lubrification. Les carbone-graphites, les céramo-métalliques et les composites sont également utilisés comme matériaux pour les paliers lisses.

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Roulements coulissants.

Lubrification.

Roulements hydrostatiques.

Roulements hydrodynamiques.

Roulements.

Dans un roulement, le frottement de glissement est remplacé par le frottement de roulement, ce qui réduit les pertes d'énergie dues au frottement et réduit l'usure.

Roulements à bille.

Roulements à rouleaux.

Lubrification.

Matériaux de roulement.

L'invention concerne le domaine de la construction mécanique et peut être utilisée dans des butées et des paliers de support dotés d'une couche de lubrifiant hydrodynamique pour machines et en particulier pour des paliers de laminoirs, où se produisent des vitesses périphériques élevées et des charges spécifiques. Un roulement hydrodynamique contient des poches réalisées sur l'une des surfaces de travail qui forment une couche lubrifiante hydrodynamique. Dans ce cas, toutes les poches ne sont situées que dans une partie ou sur toute la surface de la couche, où la pression sur la longueur de la couche augmente, et les poches, en commençant par l'alimentateur, à partir de laquelle le lubrifiant pénètre dans la couche, sont séparés les uns des autres sur la longueur de la couche par des cloisons à sommets pointus terminés par des bords d'étanchéité. Le résultat technique est une augmentation de l'épaisseur minimale de la couche lubrifiante, une diminution du dégagement de chaleur, une augmentation de la capacité portante et une diminution de l'usure. 4 salaire f-ly, 8 malades.

L'invention concerne le domaine de la construction mécanique et peut être utilisée dans des butées et des paliers de support à lubrification hydrodynamique (liquide ou gazeuse) pour diverses machines et en particulier pour des roulements de laminoirs, où se produisent des vitesses périphériques et des charges spécifiques élevées. Il existe des dispositifs connus pour butées et paliers de support avec lubrification hydrodynamique et couche lubrifiante visqueuse, fonctionnant selon le principe de Reynolds-Mitchell, dans lesquels les surfaces de travail mobiles et fixes formant la couche sont rendues lisses, installées selon un certain angle, et la pression dans la couche lubrifiante liquide (gaz) entre eux, ils sont créés en aspirant le lubrifiant dans une fine couche effilée en forme de coin par des forces visqueuses (forces de frottement du fluide) créées par la surface de travail en mouvement. Les forces de friction provenant de la surface stationnaire agissent également sur la couche, mais elles sont une réaction au mouvement de la couche. Avec ce mouvement dans la couche, des forces d'inertie de la masse du flux de lubrifiant apparaissent également, provoquées par un changement brusque (y compris la redistribution sur la section transversale de la couche) des vitesses de ce flux, principalement sous l'influence des forces de frottement du fluide de la surface de travail fixe dans la section d'entrée de la couche, mais ces forces ne sont significatives qu'à l'entrée même de la couche sur sa longueur (dans le sens du mouvement de la surface de travail) de pas plus de 2 mm. Plus loin sur la longueur de la couche, des changements rapides de vitesse ne se produisent pas et des forces d'inertie significatives ne se produisent pas. Par conséquent, dans les roulements fonctionnant selon le principe Reynolds-Mitchell, les forces d'inertie n'ont pratiquement aucun effet sur la formation de pression dans la couche lubrifiante. De plus, les forces d'inertie qui apparaissent derrière la couche lubrifiante dans son co-écoulement (dans un jet immergé) n'influencent pas du fait de l'accélération du liquide s'écoulant hors de la couche, ralenti dans celle-ci par une surface de travail fixe. Par conséquent, dans la couche lubrifiante Reynolds-Mitchell, seules les forces visqueuses et les forces de pression hydrodynamiques qu'elles provoquent agissent. Ces derniers écartent les surfaces de travail et créent entre elles une couche de lubrifiant d'une certaine épaisseur. L'inconvénient des roulements fonctionnant selon le principe de Reynolds-Mitchell est que les forces de frottement agissant depuis la surface de travail fixe dans la zone de la couche, où la pression sur sa longueur augmente, ralentissent continuellement le lubrifiant lorsqu'il se déplace dans le couche. Cela empêche le lubrifiant de pénétrer dans la couche et de s'y déplacer davantage, c'est-à-dire réduit la vitesse et la consommation de lubrifiant, ce qui à son tour réduit l'épaisseur minimale de la couche de lubrifiant, augmente sa température et réduit la capacité de charge du roulement. Il est impossible d'augmenter l'angle du coin (taille de l'entrefer) pour réduire le freinage indiqué, car toute augmentation de celui-ci entraîne une augmentation des fuites latérales de lubrifiant de la couche, et une augmentation de l'angle du coin au-dessus d'une certaine taille conduit même à l'apparition d'un mouvement inverse du lubrifiant sur la surface de travail fixe dans la direction de l'alimentation poche (un évidement dans la surface de travail fixe à partir duquel le lubrifiant est fourni à la couche). Il existe des dispositifs connus pour les butées (A. Cameron, « Theory of Lubrication in Engineering », p. 67, Mashgiz, M., 1962) et les paliers lisses, dans lesquels des poches d'huile sous forme de rainures sont réalisées sur l'une des surfaces. formant la couche lubrifiante hydrodynamique, par exemple, comme pour le dispositif accepté comme prototype selon le certificat d'auteur de l'URSS N 796508, classe. F16C 33/04. Dans de tels dispositifs, en raison d'une augmentation de l'épaisseur de la couche dans les poches d'huile et, pour cette raison, d'une diminution des forces de frottement exercées par la surface de travail fixe, l'écoulement dans les poches est accéléré (et tourbillonné) par le surface mobile, ce qui améliore la lubrification pendant les modes de démarrage et, à faibles charges spécifiques, réduit la chaleur dégagée. Mais les forces d'inertie dans ces dispositifs de roulement ne contribuent pas non plus à une augmentation de la pression dans la couche, car les poches le long de la couche sont séparées les unes des autres par des parties de la surface de travail fixe, dont la longueur est très grande. supérieure à la longueur des sections d'entrée, où les forces d'inertie sont encore importantes et ne sont pas en mesure de contribuer à vaincre la résistance d'une section étendue de la couche entre les poches et à augmenter la consommation de lubrification. Par conséquent, du fait du freinage sur ces parties de la surface, les forces d'inertie s'éteignent complètement et le flux de lubrifiant accéléré dans les poches ne conserve le supplément de vitesse obtenu dans la poche précédente jusqu'à la poche suivante. Par conséquent, occupant la surface utile de la surface de travail où la pression est générée, de telles poches sous des charges spécifiques élevées réduisent l'augmentation de la pression dans la couche et réduisent son épaisseur minimale. L'objectif de l'invention est d'augmenter la capacité portante, de réduire la consommation d'énergie et l'usure des roulements. Cet objectif est atteint grâce au fait que, comme dans le prototype, sur l'une des surfaces de travail formant la couche lubrifiante hydrodynamique, se trouvent des poches d'huile qui ne communiquent pas entre elles. Mais en outre, selon l'invention, toutes les poches ne sont situées que dans une partie ou dans toute la région de la couche, là où la pression sur la longueur de la couche augmente, et les poches, en commençant par la poche d'alimentation par laquelle entre le lubrifiant la couche, sont séparés les uns des autres sur la longueur de la couche uniquement par des cloisons , ayant des sommets pointus se terminant par des bords d'étanchéité. Aussi, selon l'invention, la taille des poches est plus grande en largeur de couche qu'en longueur. De plus, il existe des espaces entre les poches sur toute la largeur de la couche. Les distances sur la largeur de la couche depuis le bord de la surface de travail jusqu'aux poches augmentent sur la longueur de la couche. La taille des poches sur la longueur de la couche et la profondeur du bord d'étanchéité augmentent à mesure que la poche est proche du chargeur. La couche de lubrifiant dans les poches adjacentes à la crête, à partir de la poche d'alimentation, sans subir de freinage important depuis la surface de travail fixe, est accélérée par la surface de travail en mouvement et acquiert des vitesses supplémentaires sur toute son épaisseur. Ensuite, cette couche tombe dans l'espace d'étanchéité entre les poches (entre le bord d'étanchéité de la cloison et l'autre surface de travail). En raison de la courte longueur de cet espace, le flux de lubrifiant le traverse sur un chemin plus court que la longueur de la section d'entrée, et les forces d'inertie dans la couche sont les plus importantes précisément dans la partie initiale de cette section, surmontant les forces de frottement du bord de la cloison d'étanchéité et la chute de pression entre les poches le long de ce court trajet, contribuent de manière significative à maintenir jusqu'à la poche suivante ces valeurs de vitesses supplémentaires le long de l'épaisseur de la couche qui ont été acquises dans la poche précédente. Cela garantit une augmentation de la consommation de lubrifiant dans la couche. Du fait que, comme pour une cale effilée, l'épaisseur des fentes d'étanchéité à la sortie des poches est inférieure à celle à l'entrée, l'augmentation des coûts de lubrifiant aux mêmes épaisseurs de couche crée des pressions accrues dans celle-ci et à la même charge sur le roulement, ils augmentent l'épaisseur de la couche. Par conséquent, toutes choses égales par ailleurs, dans la couche lubrifiante d'un roulement selon l'invention, la vitesse moyenne du lubrifiant, son débit et l'épaisseur minimale de la couche lubrifiante (ou pression) seront supérieurs à ceux de la couche Reynolds-Mitchell. et dans la couche prototype. Étant donné que la taille de la poche le long de la couche est choisie pour ne pas être supérieure à celle nécessaire pour restaurer dans la poche une partie de la vitesse d'écoulement perdue pour vaincre la résistance sur le trajet entre les poches dans l'espace d'étanchéité, le nombre de les poches le long de la couche seront de taille optimale, garantissant une utilisation répétée (à plusieurs étages) des forces d'inertie pour augmenter les taux de lubrification dans la couche. Dans la zone de la couche où la pression n'augmente pas (atteint un maximum ou diminue), en raison de l'absence de poches à cet endroit, la surface fixe ralentit autant que possible le flux de lubrifiant, comme cela est nécessaire pour réduire la pression baisse. De plus, le fait de placer les poches en dehors de la zone d'usure maximale, qui se produit au point d'épaisseur de couche minimale, réduit considérablement l'usure des sommets minces des cloisons entre les poches. Les zones de la surface de travail entre les poches et sur les bords de la couche dans la zone où se trouvent les poches servent principalement de joints qui réduisent les fuites latérales, et la formation de pression dans la couche est assurée lorsque le flux de lubrifiant traverse le fentes d'étanchéité d'une poche à l'autre. Par conséquent, l'approfondissement des bords d'étanchéité par rapport au niveau de la surface de travail permet de former différentes épaisseurs de couche dans les fentes d'étanchéité et au niveau des surfaces de travail et de créer leurs valeurs optimales à la fois pour réduire les fuites latérales et pour augmenter la consommation de lubrifiant. De plus, le fait de garantir que la largeur de la surface de travail sur les bords de la couche augmente à mesure que la pression augmente sur sa longueur réduit les fuites latérales. En raison de l'influence générale de ces facteurs de conception, l'épaisseur minimale de la couche lubrifiante augmente de plus de 2 fois. Par conséquent, la génération de chaleur (consommation d'énergie) est réduite d'autant et la capacité portante du roulement augmente de plus de 4 fois, et son usure est également réduite. En figue. La figure 1 montre une vue isométrique d'un coussinet de support avec des surfaces de travail dans les espaces séparant les poches le long de la largeur de la couche. En figue. 2 montre une coupe transversale du manchon montré à la Fig. 1, et la section d'arbre. En figue. La figure 3 montre une coupe transversale sur toute la longueur de la couche lubrifiante Reynolds-Mitchell et la répartition des vitesses de lubrification sur l'épaisseur de la couche. En figue. La figure 4 montre une coupe transversale sur la longueur de la couche lubrifiante d'un roulement selon l'invention et la répartition des vitesses dans celle-ci le long de l'épaisseur de la couche. En figue. La figure 5 montre une vue en plan d'un patin de butée avec une largeur variable de la surface de travail aux bords de la couche dans la zone où se trouvent les poches. En figue. La figure 6 montre une coupe selon A-A de l'oreiller de la figure 1. 5. Dans la FIG. 7 montre une coupe selon B-B de l'oreiller de la Fig. 5. Dans la FIG. 8 montre une coupe selon A-A de la douille de la Fig. 2. Dans l'image montrée à la FIG. Les figures 1 et 2 de la douille 1 du palier d'appui montrent : des poches 2, la surface de travail 3 de la douille, situées dans la zone où il n'y a pas de poches, des cloisons 4 entre les poches et des sections de la surface de travail 5 et 6, situées respectivement le long des bords de la traversée et entre les poches sur la largeur de la traversée, des bords d'étanchéité 7, réalisés sur les sommets pointus des cloisons 4 et ayant une taille émoussée ou arrondie 8. La taille des poches sur la largeur de la La couche est plus grande que la longueur et plus grande que la taille sur la largeur de la couche des sections de surface de travail dans les espaces entre les poches. Dans la coupe transversale représentée à la Fig. 2, représenté en plus : un arbre 9, tournant à une vitesse périphérique de 10 et présentant une surface de travail 11, formant avec les surfaces internes du manchon 1 des parties de la couche lubrifiante 12 et 13, respectivement, dans la zone de localisation des poches 2 et à l'extérieur de celle-ci, et une poche d'alimentation 14. Le schéma 15 est également représenté la répartition de la pression dans la couche lubrifiante sur sa longueur, l'angle 16 est l'angle au centre entre l'endroit de la pression maximale dans la couche lubrifiante et la cloison à la poche d'approvisionnement, et l'angle 17 est l'angle central à l'intérieur duquel se trouvent les poches. En figue. La figure 3 montre une coupe transversale dans le sens de la longueur de la couche lubrifiante Reynolds-Mitchell formée entre la surface de travail fixe 18 de la butée et la surface de travail 11 de la butée se déplaçant à la vitesse 10. Une pression se forme dans la couche dont le diagramme de répartition 19 est similaire au diagramme de la couche support sans poches. Jusqu'au point 20 du diagramme 19, la pression augmente, puis diminue. Devant la couche, dans l'espace 22 entre les butées (ou dans la poche d'alimentation du palier d'appui), d'où le lubrifiant est amené à la couche, selon une épaisseur d'écoulement égale à l'épaisseur maximale 23 de la couche de lubrifiant , le diagramme de distribution de vitesse 24 a une forme rectangulaire ou proche de celle-ci. Dans la couche, après avoir traversé sa section d'entrée 25, l'écoulement acquiert une distribution de vitesse assez constante (changeant lentement sur la longueur de la couche) sur l'épaisseur de la couche, comme le montre le diagramme 26. Ce changement dans la forme du diagramme dans la section d'entrée (de 24 à 26) se produit en raison de la décélération de l'écoulement de la surface de travail stationnaire 18, qui change le diagramme en une forme triangulaire 27, et en raison du freinage de la pression générée dans la couche, en changeant en outre le diagramme en la forme d'un triangle concave 26. Comme le montre la comparaison des diagrammes 24 et 26, l'aire du diagramme 24, et donc le débit lubrifiant avant d'entrer dans la couche est plus de 2 fois l'aire du diagramme 26 et la consommation de lubrifiant en la couche. Par conséquent, la totalité du flux de lubrifiant d'épaisseur 23 ne pénètre pas dans la couche, mais la majeure partie de son débit, correspondant à la différence des zones des diagrammes de vitesse 23 et 26, reste dans la poche d'alimentation et est emportée par le vortex. 21 y circule. De plus, lorsque le flux se déplace dans la couche, la forme de son diagramme de vitesse, changeant lentement, acquiert une forme triangulaire 28 à l'endroit où la pression atteint un maximum, puis dans la zone de chute de pression dans la couche - la forme d'un triangle convexe 29, du fait que la pression y accélère l'écoulement. Si l'on ne prend pas en compte l'écoulement dans la couche selon sa largeur (fuites latérales), alors toutes les zones des diagrammes 26, 28, 29 et les coûts de lubrifiant correspondants sont égaux. Dans la couche lubrifiante du prototype (dans un roulement à poches), lorsque le flux pénètre dans la couche depuis chaque poche, un processus similaire à celui évoqué ci-dessus se produit lors de l'entrée dans la couche lubrifiante depuis la poche d'alimentation. Là, avant d'entrer dans la couche lubrifiante, la répartition des vitesses est la même que dans la poche d'alimentation, correspondant au diagramme 24, et dans la couche entre les poches, puisque la longueur de cette couche est supérieure à la longueur de la section d'entrée, une la répartition des vitesses est établie correspondant au diagramme 26. Ainsi, dans le prototype, Dans toutes les poches, la majeure partie du lubrifiant du flux adjacent à la crête d'une épaisseur égale à l'épaisseur de la couche n'y pénètre pas non plus, mais tourbillonne et reste dans les poches. L'inconvénient des roulements fonctionnant selon le principe de Reynolds-Mitchell, y compris les roulements prototypes, est que les forces de frottement agissant depuis la surface de travail fixe dans la zone de la couche, où la pression sur sa longueur augmente, ralentissent continuellement le lubrifiant lors de son déplacement dans la couche. Cela empêche le lubrifiant de pénétrer dans la couche, c'est-à-dire réduit la vitesse et la consommation de lubrifiant dans la couche, ce qui à son tour réduit l'épaisseur minimale de la couche de lubrifiant, augmente sa température et réduit la capacité portante du roulement. Il est impossible d'augmenter l'angle du coin (taille de l'entrefer) pour réduire le freinage indiqué, car toute augmentation de celui-ci entraîne une augmentation des fuites latérales de lubrifiant de la couche, et une augmentation au-dessus d'une certaine taille conduit même à l'apparition d'un mouvement inverse du lubrifiant sur une surface de travail fixe en direction de la poche d'alimentation. Quant à la zone de la couche où la pression n'augmente pas (elle a atteint un maximum ou est en baisse), alors le freinage depuis le côté d'une surface de travail fixe est utile, car il réduit non seulement les fuites latérales mais également finales et empêche le lubrifiant d'être emporté hors de la couche par la surface de travail. En figue. 4 dans une section expansée de la couche lubrifiante du palier de support selon l'invention, représenté sur les Fig. 1 et Fig. 2 (ce qui suit est également vrai pour la butée), montre : la douille 1 de la butée, les poches non communicantes 2, qui sont situées uniquement dans la partie 12 de la zone de la couche, où la pression le long de la couche augmente . De plus, ces poches, à commencer par la poche d'alimentation 14, à partir de laquelle le lubrifiant est amené à la couche, sont séparées les unes des autres sur la longueur de la couche non pas par des sections de la surface de travail qui inhibent le lubrifiant, mais uniquement par des cloisons. 4, comportant des sommets pointus, terminés par des bords d'étanchéité 7, affleurants à la surface de travail 5 ou en retrait par rapport à ce niveau d'une quantité de 30 de sorte qu'à l'entrée du lubrifiant dans la poche, l'épaisseur de l'espace entre le bord d'étanchéité 7 et l'autre surface de travail 11 est supérieure à cette épaisseur à la sortie de la poche. La taille des poches d'huile 31 et 32 le long de la couche ne doit pas être inférieure à la valeur à laquelle le flux entrant dans la poche depuis l'espace entre le bord d'étanchéité et l'autre surface de travail 11, après avoir traversé la poche, acquiert une vitesse moyenne supérieure aux 2/3 de la vitesse du plan de travail en mouvement. Cela correspond au schéma 34. Les bords d'étanchéité sont émoussés ou arrondis de taille 8, ce qui assure une décélération minimale du débit du fait que cette taille est minime, pas plus de 2 mm et inférieure à la valeur à laquelle le débit moyen sur la l'épaisseur de la couche dans la fente diminue à la sortie de celle-ci jusqu'à une valeur d'au moins la moitié de la vitesse de la surface de travail en mouvement. Ceci correspond au diagramme 33. La taille des poches le long de la couche (la distance entre les cloisons d'étanchéité) augmente de la valeur 31 à la valeur 32 au niveau de la poche d'alimentation. Plus la poche est proche du chargeur, plus la poche est proche du chargeur, plus la profondeur du bord de scellage est grande. Il montre également : la surface de travail 3 de la douille, située dans la zone de la 13ème couche, où il n'y a pas de poches ; plan 6 reliant les bords d'étanchéité et montrant le contour du flux laminaire principal ; les surfaces de travail 5, situées le long des bords du manchon et entre les poches sur la largeur du manchon, peuvent coïncider avec le plan 5, comme le montre la Fig. 1 et fig. 2 ; arbre 9, tournant à une vitesse périphérique de 10, et ayant une surface de travail 11, formant des parties de la couche lubrifiante 12 et 13 avec les surfaces internes du manchon 1. Le diagramme 15 de la répartition de la pression dans la couche lubrifiante sur sa longueur est également représenté, où la pression maximale est située en un point spécifié par l'angle 16. La couche lubrifiante d'une butée selon l'invention aurait un aspect similaire. Si des poches avec de telles cloisons sont placées dans la zone 13, où la pression chute, cela réduira également l'inhibition de l'écoulement, mais contribuera au transfert de lubrifiant depuis la couche, ce qui n'est pas conseillé. Par conséquent, les poches doivent être situées uniquement dans la zone de la couche où la pression augmente sur toute sa longueur. Le dispositif selon l'invention fonctionne de la manière suivante. Le lubrifiant dans la poche d'alimentation, comme dans la couche de Reynolds-Mitchell discutée ci-dessus, est accéléré par la surface de travail mobile 11 et le flux adjacent d'épaisseur 23, égale à l'épaisseur maximale de la couche de lubrifiant, acquiert des vitesses supplémentaires, comme le montre diagramme 24. Dans ce cas, le processus de transfert d'énergie cinétique de lubrification de la crête se produit avec une efficacité maximale, puisque la couche sur toute son épaisseur 23 acquiert la vitesse maximale possible (vitesse de la surface en mouvement). Ensuite, ce flux pénètre dans la zone 12 (où se trouvent les poches) de la couche lubrifiante qui, selon l'invention, est un espace en coin entre la surface 11 et la surface 5, ainsi que le plan 6. Ensuite, le lubrifiant pénètre dans les poches 2 et puis dans la couche de la zone 13, là où les poches manquent. Dans la zone 12, le flux pénètre d'abord dans l'espace entre le bord d'étanchéité 7 de la première cloison et la surface de travail 11 (l'espace entre les poches). Du fait de l'influence de ce bord, malgré sa faible surface de frottement (faible valeur 8 de son émoussement ou arrondi), ainsi que du fait de la différence de pression entre la première poche 2 et la poche d'alimentation 4, les vitesses d'écoulement changent de telle manière de manière à ce que le diagramme 24 de ces vitesses avant le bord de scellement soit transformé en diagramme 33 derrière le bord de scellement. Comme le montre la comparaison de ces schémas, dans le dispositif selon l'invention, la partie fixe du roulement (douille ou butée) offre également une certaine résistance à l'écoulement, mais cette résistance, comme le montre la comparaison du diagramme 33 de la Fig. 4 et les diagrammes 26 de la Fig. 3, est nettement inférieure à la résistance qu'une partie fixe dans la couche Reynolds-Mitchell et dans la couche prototype fournit à l'écoulement, puisque l'aire du premier diagramme à la même vitesse 10 de la surface de travail mobile 11 est significativement inférieure plus grand que l'aire du deuxième diagramme. Par conséquent, la consommation de lubrifiant introduit depuis la poche d'alimentation 4 dans la couche du roulement selon l'invention est significativement (plus de deux fois) supérieure à celle du roulement Reynolds-Mitchell et du prototype. Bien que la totalité du flux de lubrifiant, l'épaisseur 23, ne pénètre pas dans la couche depuis la poche d'alimentation, une partie de celui-ci, correspondant à la différence des zones des diagrammes de vitesse 24 et 33, reste dans la poche d'alimentation en tant que partie du vortex 21. De plus, dans la première poche le flux est similaire à celui de la poche d'alimentation, s'accélère et dans l'épaisseur du flux (épaisseur entre le plan 6 et la surface 11) le diagramme de vitesse prend la forme 34 devant la deuxième cloison. pas un rectangle complet, comme la forme du schéma 24, du fait de la longueur et de la profondeur des poches 2 plus faibles que celle de la poche de ravitaillement. Ces dimensions de poche et surtout sa longueur doivent être optimales pour que le nombre de poches ne soit pas très faible, mais également pour que le diagramme de vitesse d'écoulement 34 dans la poche acquière une complétude suffisante afin d'accumuler de l'énergie cinétique pour vaincre la résistance de l'espace suivant entre les poches sans une grande perte d'écoulement. Cette perte se produit toujours et correspond à la différence des surfaces des diagrammes de vitesse des deux côtés de l'espace d'étanchéité. Le lubrifiant qui ne pénètre pas dans la fente d'étanchéité reste dans la poche et y circule selon un vortex, semblable au vortex 21 de la poche d'alimentation. L'augmentation de la pression dans les poches 2 se produit parce que l'espace entre le bord d'étanchéité 7 et la surface de travail (épaisseur de l'espace d'étanchéité) à la sortie des poches est plus petit qu'à l'entrée. Ainsi, l'augmentation de la consommation de lubrifiant introduite par la surface mobile, et donc l'augmentation de la pression dans la couche selon l'invention par rapport aux couches Reynolds-Mitchell et au prototype se produit principalement pour deux raisons : d'une part, la taille 7 de l'émoussement ou l'arrondi du bord d'étanchéité est nettement inférieur à la longueur de la section d'entrée, par conséquent la résistance hydraulique de l'espace d'étanchéité entre les poches sera moindre, de sorte que le diagramme de vitesse d'écoulement n'acquérira pas encore une forme stable similaire à 26 sur la fig. 3, et les forces d'inertie aident à vaincre la résistance de cet espace d'étanchéité ; deuxièmement, les dimensions des poches sur la longueur de la couche 31 et 32 sont faites de telle sorte que le flux, lorsqu'il se déplace dans chaque poche, a le temps d'acquérir des vitesses accrues sur toute l'épaisseur de l'espace spécifié pour vaincre sa résistance avec un maximum consommation de lubrifiant, mais ces dimensions doivent également être les plus petites possibles pour augmenter le nombre de poches afin que le processus d'accélération de l'écoulement dans les poches se répète davantage dans toute la couche où la pression augmente. Le principe considéré de création de pression dans la couche lubrifiante selon l'invention est similaire au principe de création de pression dans une turbomachine rotative : là, à chaque étage, de l'énergie cinétique est transférée au fluide de travail par un rotor en mouvement, puis, en une aube directrice stationnaire, cette énergie est convertie en énergie de pression. De manière similaire à ce processus, dans la couche lubrifiante selon l'invention, dans chaque poche sur sa longueur, l'énergie cinétique est transférée au flux de lubrifiant par la surface de travail mobile, puis, dans les espaces d'étanchéité entre les poches, cette énergie cinétique est convertie en énergie de pression dans la poche suivante, car dans cet espace des forces d'inertie s'écoulent et des forces de frottement hydrodynamiques de la surface mobile agissent contre des forces de pression correspondant à la différence de pression entre les poches. Les zones 5 de la surface de travail entre les poches et aux bords de la couche servent principalement de joints d'étanchéité réduisant les fuites latérales ; la formation de pression dans la couche est assurée par la différence d'épaisseur des fentes d'étanchéité à l'entrée et à la sortie de les poches. Par conséquent, l'approfondissement des bords d'étanchéité par rapport au niveau de la surface de travail permet de former différentes épaisseurs de couche dans les fentes d'étanchéité et au niveau des surfaces de travail et de créer leurs valeurs optimales à la fois pour réduire les fuites latérales et pour augmenter la consommation de lubrifiant. Pour cette raison, l'épaisseur de la couche lubrifiante entre les surfaces 5 et 11 est considérée comme minimale, inférieure de 30° à l'épaisseur des fentes d'étanchéité. Cette mesure de conception réduit les fuites latérales tout en augmentant la quantité de lubrifiant transportée par la surface de travail en mouvement. Dans la zone de la couche où la pression n'augmente pas (atteint un maximum ou diminue), en raison de l'absence de poches à cet endroit, la surface fixe ralentit autant que possible le flux de lubrifiant, comme cela est nécessaire pour réduire la pression baisse. De plus, la localisation des poches en dehors de la zone d'usure maximale, qui se produit au point d'épaisseur de couche minimale, réduit considérablement l'usure des fines cloisons d'étanchéité entre elles. Dans la zone des poches, la largeur de la surface de travail au niveau des bords de la couche peut augmenter sur la longueur de la couche à mesure que la pression dans la couche augmente, ce qui réduit encore les fuites latérales. En figue. La figure 5 montre en plan un patin de butée dans lequel, dans la zone où se trouvent les poches, la largeur de la surface de travail au niveau des bords de la couche augmente sur la longueur de la couche. En figue. 6 et fig. La figure 7 montre des coupes transversales de cet oreiller selon AA et BB, respectivement. Ces figures montrent : la zone 12 où se trouvent les poches 2 ; zone 13 en sortie de couche, où il n'y a pas de poches ; diagramme 15 de répartition de la pression sur la longueur de la couche ; les plus petites 35 et les plus grandes 36 dimensions de la largeur de la surface de travail au niveau des bords de la couche ; les 37 plus petits et les 38 plus grands formats de poche le long de la longueur de la couche (longueur de la poche) ; format de poche 39 sur la largeur de la couche (largeur de poche), diagramme 40 de répartition de la pression sur la largeur de la couche. En figue. La figure 8 montre une coupe selon AA (Fig. 2) le long de la largeur du coussinet de support, dans laquelle, en plus des sections de la surface de travail sur les bords de la couche, ayant une taille de 41, les poches 2 sont séparées de les uns les autres le long de la largeur de la couche par sections de la surface de travail, ayant une taille de 42. Le diagramme y est également représenté 43 répartitions de pression sur la largeur de la couche. Le dispositif selon l'invention, représenté à la Fig. 5 à 8 fonctionne comme le montre la FIG. 4. En plus de ce qui précède, il convient de noter que l'augmentation de la largeur de la surface de travail sur toute la longueur de la couche sur ses bords de la taille 35 à la taille 36 (Fig. 5) réduit la quantité de fuite de la couche, car une plus grande largeur est créée au point d'apparition d'une plus grande pression (voir diagramme 15 sur la Fig. 6). De plus, une augmentation de la taille des poches sur la longueur de la couche de la valeur 37 à la valeur 38 (Fig. 6) au niveau de la poche d'alimentation offre des conditions optimales pour restaurer des vitesses d'écoulement dans les poches, réduites dans les fentes d'étanchéité au niveau de la poche d'alimentation. l'entrée des poches, car plus la fente est épaisse (flux introduit dans la poche plus épais), plus la distance entre les fentes d'étanchéité est nécessaire pour rétablir les débits. A partir de cette condition, et compte tenu également des dimensions réelles de l'épaisseur des fentes d'étanchéité et de la faisabilité de former un plus grand nombre de poches, les dimensions des poches 39 (Fig. 7 et Fig. 8) dans la largeur du la couche doit être plus grande que longue. Quant au rapport entre les dimensions 39 (Fig. 8) des poches et les dimensions 42 des sections de la surface de travail dans les espaces entre les poches, étant donné que ces sections sont destinées uniquement à réduire le flux de lubrifiant sur la largeur de la couche de poche en poche, les dimensions 32 doivent être plus petites que 39. En raison de l'influence générale des facteurs de conception indiqués, l'épaisseur minimale de la couche lubrifiante augmente de plus de 2 fois. Par conséquent, la génération de chaleur (consommation d'énergie) est réduite d'autant et la capacité portante du roulement augmente de plus de 4 fois, et son usure est également réduite.

Principe de fonctionnement des roulements hydrodynamiques. Un roulement hydrodynamique est un support à friction fluide. Ces roulements sont disponibles sous forme de roulements radiaux et de butée. Un roulement radial comporte trois ou quatre segments (patins) 1 (Fig. 7.6). Le support est rempli d'huile grâce à un système hydraulique. Broche non rotative entraînée par gravité 3 descend en segments. Lorsque la broche tourne, sa surface rugueuse aspire l'huile dans les espaces entre elle et les segments. La conception du segment, notamment la position décalée de son support 2 par rapport à l'axe de symétrie, lui permet de tourner sous l'influence de la pression d'huile, ce qui entraîne la formation d'un espace en coin, se rétrécissant dans le sens de rotation de la broche. Une pression hydrodynamique apparaît dans cet espace R, maintenir la broche en position suspendue. Si la broche tourne sur des roulements à plusieurs coins avec des segments auto-alignants la recouvrant uniformément sur toute la circonférence, un léger déplacement de celle-ci par rapport à la position moyenne sous l'action d'une charge externe entraîne une redistribution de la pression dans l'espace du coin et l'émergence d'une force hydrodynamique résultante qui équilibre la charge externe.

Les roulements hydrodynamiques sont recommandés pour une utilisation sur des broches qui tournent à une fréquence élevée, constante ou légèrement variable et qui supportent une faible charge, par exemple pour les broches de rectifieuses. Les avantages des roulements hydrodynamiques sont la haute précision et la durabilité (frottement mixte uniquement aux moments de démarrage et d'arrêt), les inconvénients sont la complexité de la conception du système d'alimentation en huile des supports et le changement de position des axe de broche lorsque sa fréquence de rotation change.

Huile pour roulements hydrodynamiques. On utilise généralement de l'huile minérale de qualité L (velocit), qui a un coefficient de viscosité dynamique toi.= (4...5)10~ 3 Pa-s à une température de 50 C. L'huile (1...3 l/min à une pression de 0,1...0,2 MPa) est fournie au roulement à l'aide d'un système hydraulique. système, comprenant un filtre fin et une unité de réfrigération.

Versions de conception de roulements hydrodynamiques radiaux. Les segments de roulement doivent pouvoir changer indépendamment de position à la fois dans un plan perpendiculaire à l'axe de la broche et dans un plan passant par l'axe. Cette dernière élimine d'éventuelles pressions de bord élevées dans le support, accompagnées d'une surchauffe de l'huile dans le film limite mince et d'une perte de ses propriétés lubrifiantes. Il existe un certain nombre de modèles de roulements dans lesquels le jeu entre l'arbre et les segments change automatiquement en fonction de la charge et de la vitesse de broche.

L'un des modèles - LON-88, développé par ENIMS, est illustré à la Fig. 7.7. Le roulement est réalisé sous la forme d'un bloc séparé, constitué de deux bagues 2, trois segments 1 et bague d'espacement 3. La surface d'extrémité extérieure des segments est en contact en deux points avec les surfaces coniques des anneaux, ce qui permet d'installer les segments le long de l'axe de la broche et dans le sens de sa rotation. L'anneau d'espacement avec ses saillies empêche les segments de bouger sur la circonférence. En modifiant l'épaisseur de la bague d'espacement, vous pouvez ajuster le jeu de travail dans le roulement.

Roulements de conception différente - LON-34 - avec segments 1 , installé par rotation sur des supports sphériques UN(Fig. 7.8), permettent des vitesses de glissement jusqu'à 60 m/s en l'absence de pression sur les bords.* Les supports de segments sont réalisés sous forme de vis 2 en acier trempé à filetage fin. En les déplaçant dans le sens radial, le jeu radial dans le support et la position de l'axe de la broche sont ajustés. Pour augmenter la rigidité, les écarts dans les liaisons filetées des axes de support avec le corps sont sélectionnés à l'aide d'écrous 3, Afin de réduire l'usure des segments aux moments de démarrage et de freinage de la broche, ils sont réalisés en bimétallique : une couche de bronze Br OF10-0.5, Br 0S10-10 ou autre matériau antifriction est appliquée sur un socle en acier par coulée centrifuge. Paramètre de rugosité Râ les surfaces de travail des segments ne doivent pas dépasser 0,32 microns, les tourillons de broche ne doivent pas dépasser 0,04...0,16 microns. Les dimensions des segments et des vis de support sont indiquées dans le tableau. 7.1 et 7.2.

Un exemple de conception d'assemblage de broche. Des roulements hydrodynamiques sont installés dans les supports avant et arrière de l'ensemble broche de la rectifieuse (Fig. 7.9) 1 tapez LON-88. Les charges axiales sont absorbées par une butée double face formée de disques 2 Et 4, Le collier est en contact avec eux 3 broche. Le lubrifiant est fourni à ce roulement à travers les trous B et 5. Les joints à fente empêchent l'huile de s'échapper de la tête de broche. Par canal g l'huile des cavités d'étanchéité est évacuée dans le boîtier de la poupée mobile.

Paramètres de conception des roulements. Diamètre D les tourillons de broche sont sélectionnés en fonction des conditions de rigidité. Longueur de roulement I pour rectifieuses - 0,751), pour tours de précision et aléseuses - (0,85-0,9) D. Longueur de l'arc de couverture du liner (0,6-0,8)1. Jeu diamétral = 0,003 D. Généralement, des roulements à trois ou quatre chemises sont utilisés.

Calcul des roulements radiaux hydrodynamiques. Le calcul est effectué pour déterminer les dimensions du roulement en fonction de la capacité de charge donnée du support et de sa rigidité. De plus, les pertes par frottement dans le support sont déterminées.

Vous trouverez ci-dessous une méthode de calcul d'appuis hydrodynamiques radiaux à trois ou quatre segments auto-alignants pour supports avec des vitesses de glissement allant jusqu'à 30 m/s [67].

Données initiales : paramètres de conception du roulement, vitesse de broche, charge radiale maximale, rigidité radiale requise du support.

Capacité de charge (N) d'un segment avec la position centrale de la broche

où est la viscosité dynamique de l'huile, Pa-s ; n- vitesse de rotation de la broche, r/s ; D- diamètre d'alésage du segment, mm ; DANS- corde d'arc de segment, mm ; L- longueur des segments, mm ; ; jeu diamétral de conception, mm.

Sous l'action de la force résultante, la broche se déplace de la position initiale à e millimètres, et sa nouvelle position est caractérisée par une excentricité relative. Si la force résultante est dirigée le long de l'axe du support de segment, la capacité de charge d'un roulement à trois segments

RÉCLAMER

1. Palier hydrodynamique, dans lequel des poches d'huile sont réalisées sur l'une des surfaces de travail formant une couche lubrifiante hydrodynamique, caractérisé en ce que toutes les poches sont situées uniquement en partie ou sur toute la surface de la couche, où la pression sur la longueur de la couche augmente, en poches partant du dispositif d'alimentation, à partir desquelles le lubrifiant pénètre dans la couche, sont séparées les unes des autres sur la longueur de la couche par des cloisons ayant des sommets pointus se terminant par des bords d'étanchéité. 2. Roulement selon la revendication 1, caractérisé en ce que la taille des poches sur la largeur de la couche est plus grande que sur la longueur. 3. Roulement selon la revendication 1, caractérisé en ce que le long de la largeur de la couche entre les poches se trouvent des sections de la surface de travail. 4. Roulement selon la revendication 1, caractérisé en ce que la distance sur la largeur de la couche depuis le bord de la surface de travail jusqu'aux poches augmente sur la longueur de la couche. 5. Roulement selon la revendication 1, caractérisé en ce que les dimensions des poches le long de la couche augmentent d'autant plus que la poche est proche du chargeur.