Što je hidrodinamički ležaj. Hidrodinamički ležaj: značajke primjene i princip rada

Sadržaj članka

LEŽAJ, strukturna jedinica strojeva i mehanizama koja podupire ili vodi rotirajuću osovinu ili osovinu. Ako rukavac vratila u ležaju klizi izravno po nosivoj površini, tada se naziva klizni ležaj. Ako između rukavca vratila i nosive površine postoje kuglice ili valjci, onda se takav ležaj naziva kotrljajući ležaj. Svrha ležaja je smanjiti trenje između pokretnih i nepokretnih dijelova stroja, jer je trenje povezano s gubitkom energije, toplinom i trošenjem.

Klizni ležajevi.

Klizni ležaj je masivni metalni nosač s cilindričnom rupom u koju je umetnuta čahura, odnosno košuljica, izrađena od antifrikcijskog materijala. Vrat, ili rukavac, osovine pristaje u rupu u čahuri ležaja s malim razmakom. Kako bi se smanjilo trenje i trošenje, ležaj se obično podmazuje tako da je osovina odvojena od čahure slojem viskozne uljne tekućine. Karakteristike rada kliznog ležaja određuju njegove dimenzije (duljina i promjer), kao i viskoznost maziva i brzina vrtnje osovine.

Podmazivanje.

Za podmazivanje kliznog ležaja možete koristiti bilo koju dovoljno viskoznu tekućinu - ulje, vodu, benzin i kerozin, emulzije vode i ulja, au nekim slučajevima čak i plinove (na primjer, zagrijani zrak i produkti izgaranja u mlaznim motorima) i tekuće metale. Također se koriste plastična i kruta (“mast”) maziva, ali su njihova svojstva podmazivanja drugačija od svojstava tekućina i plinova. U slučajevima kada prirodna cirkulacija maziva u ležaju nije dovoljna za njegovo hlađenje, predviđen je sustav prisilne cirkulacije s radijatorima koji emitiraju toplinu i hladnjakom.

Hidrostatski ležajevi.

Klizni ležaj u koji se mazivo dovodi pod pritiskom (obično uljnom pumpom) iz vanjskog izvora naziva se hidrostatskim ležajem. Nosivost takvog ležaja određena je uglavnom tlakom dovedenog maziva i ne ovisi o obodnoj brzini osovine.

Hidrodinamički ležajevi.

Klizni ležaj koji radi s mazivom može se smatrati pumpom. Da bi se viskozni medij premjestio iz područja niskog tlaka u područje visokog tlaka, potrebno je potrošiti energiju iz vanjskog izvora. Mazivo zalijepljeno za kontaktne površine, kada se osovina okreće, odolijeva potpunoj abraziji i istiskuje se u područje gdje se povećava pritisak, čime se održava razmak između ovih površina. Klizni ležaj, u kojem se na opisani način stvara područje povećanog tlaka za držanje tereta, naziva se hidrodinamički.

Kotrljajući ležajevi.

U kotrljajućem ležaju trenje klizanja zamijenjeno je trenjem kotrljanja, čime se smanjuju gubici energije uslijed trenja i trošenje.

Kuglični ležajevi.

Najčešći kotrljajući ležaj je kuglični ležaj. Oblik žljebova (voznih staza) unutarnjeg i vanjskog prstena kotrljajućeg ležaja mora biti vrlo precizno kontroliran tijekom proizvodnje tako da, s jedne strane, ne dolazi do klizanja kuglica u odnosu na prsten, as druge strane ruku, imaju dovoljno veliko područje oslonca. Separator postavlja točan položaj kuglica i sprječava njihovo međusobno trenje. Osim jednorednih kugličnih ležajeva proizvode se ležajevi s dva i više redova kuglica (dvoredni, višeredni), kao i ležajevi drugih izvedbi.

Valjkasti ležajevi.

Kod valjkastih ležajeva kotrljajuća tijela su valjci - cilindrični, bačvasti, konusni, igličasti ili upleteni. Konstrukcije valjkastih ležajeva također su različite.

Podmazivanje.

Životni vijek kotrljajućeg ležaja određen je zamornim trošenjem kuglica (valjaka) i trkaćih staza u prstenima. Takvi ležajevi također zahtijevaju podmazivanje kako bi se smanjilo trenje i trošenje. Radna temperatura je važna, jer pri povišenim temperaturama ne utječe samo na nejednako toplinsko rastezanje elemenata ležaja, što dovodi do povećanog klizanja i posljedično trošenja, već se smanjuje i tvrdoća materijala ležaja.

Materijali za ležajeve.

Klizni ležajevi izrađuju se od raznih metala, legura, plastike, kompozita i drugih materijala. Dugo je vremena glavni nosivi materijal bio Babbitt, patentiran od strane A. Babbitta 1839. godine. Ova legura na bazi kositra ili olova s malim dodacima antimona, bakra, nikla itd. omogućuje niz opcija sastava, koje se razlikuju po relativni sadržaj komponenti. Babbitt legure postale su, takoreći, standard za procjenu drugih materijala za ležajeve, uključujući kombinacije materijala koji su se pojedinačno dobro pokazali: Babbitt i čelik; babbit, čelik i bronca; olovo s indijem; srebro i čelik; grafit i bronca. Među plastičnim materijalima za klizne ležajeve ističu se najlon i teflon koji ne zahtijevaju podmazivanje. Ugljični grafiti, metalna keramika i kompoziti također se koriste kao materijali za klizne ležajeve.

Sadržaj članka

Klizni ležajevi.

Podmazivanje.

Hidrostatski ležajevi.

Hidrodinamički ležajevi.

Kotrljajući ležajevi.

U kotrljajućem ležaju trenje klizanja zamijenjeno je trenjem kotrljanja, čime se smanjuju gubici energije uslijed trenja i trošenje.

Kuglični ležajevi.

Valjkasti ležajevi.

Kod valjkastih ležajeva kotrljajuća tijela su valjci - cilindrični, bačvasti, konusni, igličasti ili upleteni. Konstrukcije valjkastih ležajeva također su različite.

Podmazivanje.

Materijali za ležajeve.

Izum se odnosi na strojarstvo i može se koristiti u potisnim i potpornim ležajevima s hidrodinamičkim mazivim slojem za strojeve, a posebno za ležajeve valjaonica, gdje se javljaju velike periferne brzine i specifična opterećenja. Hidrodinamički ležaj sadrži džepove napravljene na jednoj od radnih površina koji tvore hidrodinamički mazivi sloj. U ovom slučaju, svi džepovi se nalaze samo u dijelu ili cijelom području sloja, gdje se povećava pritisak duž duljine sloja, a džepovi, počevši od hranilice, iz koje mazivo ulazi u sloj, su odvojeni jedan od drugog duž duljine sloja pregradama sa šiljastim vrhovima koji završavaju brtvenim rubovima. Tehnički rezultat je povećanje minimalne debljine sloja maziva, smanjenje stvaranja topline, povećanje nosivosti i smanjenje trošenja. 4 plaće f-ly, 8 ilustr.

Izum se odnosi na područje strojarstva i može se primijeniti u potisnim i potpornim ležajevima s hidrodinamičkim (tekućim ili plinskim) podmazivanjem za razne strojeve, a posebno za ležajeve valjaonica, gdje se javljaju velike periferne brzine i specifična opterećenja. Poznati su uređaji za potisne i potporne ležajeve s hidrodinamičkim podmazivanjem i viskoznim mazivim slojem, koji rade po Reynolds-Mitchellovom principu, kod kojih su pokretne i nepokretne radne površine koje tvore sloj glatke, međusobno postavljene pod određenim kutom, a tlak u tekućem (plinskom) mazivom sloju između njih nastaju uvlačenjem maziva u tanki suženi klinasti sloj viskoznim silama (silama trenja fluida) koje stvara pokretna radna površina. Na sloj djeluju i sile trenja s nepokretne površine, ali one su reakcija na kretanje sloja. Ovim kretanjem u sloju nastaju i inercijske sile mase toka maziva, uzrokovane oštrom promjenom (uključujući preraspodjelu po presjeku sloja) brzina ovog toka, uglavnom pod utjecajem sila trenja tekućine od nepokretne radne površine u ulaznom dijelu sloja, ali su te sile značajne samo na samom ulazu u sloj po njegovoj dužini (u smjeru kretanja radne površine) ne većem od 2 mm. Dalje duž duljine sloja ne dolazi do brzih promjena brzine i ne pojavljuju se značajne inercijske sile. Stoga, u ležajevima koji rade prema Reynolds-Mitchellovom principu, inercijske sile praktički nemaju utjecaja na stvaranje tlaka u sloju maziva. Štoviše, inercijske sile koje nastaju iza sloja podmazivanja u njegovom suprotoku (u potopljenom mlazu) ne utječu zbog ubrzanja tekućine koja istječe iz sloja, usporene u njemu stacionarnom radnom površinom. Posljedično, u Reynolds-Mitchellovom mazivom sloju djeluju praktički samo viskozne sile i njima uzrokovane hidrodinamičke sile pritiska. Potonji odvajaju radne površine i između njih stvaraju sloj maziva određene debljine. Nedostatak ležajeva koji rade po Reynolds-Mitchellovom principu je u tome što sile trenja koje djeluju sa stacionarne radne površine u području sloja, gdje raste pritisak duž njegove duljine, neprestano usporavaju mazivo dok se kreće u sloju. sloj. Time se sprječava ulazak maziva u sloj i njegovo daljnje kretanje tamo, tj. smanjuje brzinu i potrošnju maziva, što zauzvrat smanjuje minimalnu debljinu sloja maziva, povećava njegovu temperaturu i smanjuje nosivost ležaja. Nemoguće je povećati kut klina (veličinu uljnog otvora) kako bi se smanjilo navedeno kočenje, jer svako njegovo povećanje dovodi do povećanja bočnog istjecanja maziva iz sloja, a povećanje kuta klina iznad određene veličine čak dovodi do pojave obrnutog kretanja maziva na stacionarnoj radnoj površini u smjeru dovoda. džep (udubljenje u nepokretnoj radnoj površini odakle se mazivo dovodi u sloj). Poznati su uređaji za potisak (A. Cameron, "Teorija podmazivanja u inženjerstvu", str. 67, Mashgiz, M., 1962) i klizni ležajevi, u kojima su uljni džepovi u obliku utora napravljeni na jednoj od površina. formiranje hidrodinamičkog sloja za podmazivanje, na primjer, kao za uređaj prihvaćen kao prototip prema SSSR autorskom certifikatu N 796508, klasa. F 16 C 33/04. U takvim uređajima, zbog povećanja debljine sloja u uljnim džepovima i zbog toga smanjenja sila trenja ondje od nepokretne radne površine, strujanje u džepovima se ubrzava (i kovitla) pokretna površina, koja poboljšava podmazivanje tijekom načina pokretanja i, pri niskim specifičnim opterećenjima, smanjuje oslobađanje topline. Ali inercijske sile u ovim nosivim uređajima također ne pridonose povećanju tlaka u sloju, budući da su tamo džepovi duž duljine sloja međusobno odvojeni dijelovima stacionarne radne površine, čija je duljina mnogo veća. veće od duljine ulaznih dionica, gdje su inercijske sile još uvijek značajne, te ne mogu pridonijeti svladavanju otpora produženog dijela sloja između džepova i povećanju potrošnje maziva. Posljedično, zbog kočenja s ovih dijelova površine, inercijske sile se potpuno gase i protok maziva ubrzan u džepovima ne zadržava dodatnu brzinu dobivenu u prethodnom džepu do sljedećeg džepa. Stoga, zauzimajući korisnu površinu radne površine na kojoj se stvara pritisak, takvi džepovi pri visokim specifičnim opterećenjima smanjuju porast tlaka u sloju i smanjuju njegovu minimalnu debljinu. Svrha izuma je povećanje nosivosti, smanjenje potrošnje energije i trošenja ležajeva. Ovaj cilj je postignut činjenicom da, kao iu prototipu, na jednoj od radnih površina koje tvore hidrodinamički mazivi sloj postoje uljni džepovi koji međusobno ne komuniciraju. Ali osim toga, prema izumu, svi džepovi su smješteni samo u dijelu ili kroz cijelo područje sloja, gdje se povećava pritisak duž duljine sloja, a džepovi, počevši od dovodnog džepa iz kojeg ulazi mazivo sloja, odvojeni su jedan od drugoga duž duljine sloja samo pregradama, sa šiljastim vrhovima koji završavaju brtvenim rubovima. Također, prema izumu, veličina džepova je veća u širini sloja nego u dužini. Osim toga, postoje praznine između džepova duž širine sloja. Razmaci po širini sloja od ruba radne površine do džepova povećavaju se po duljini sloja. Veličina džepova duž duljine sloja i dubina brtvenog ruba povećavaju se što je džep bliži dodavaču. Sloj maziva u džepovima uz greben, počevši od dovodnog džepa, bez velikog kočenja stacionarne radne površine, ubrzava se pokretnom radnom površinom i dobiva dodatne brzine cijelom svojom debljinom. Zatim ovaj sloj pada u brtveni razmak između džepova (između brtvenog ruba pregrade i druge radne površine). Zbog male duljine ovog raspora protok maziva prolazi kroz njega put kraći od duljine ulaznog presjeka, a sile tromosti u sloju su najznačajnije upravo u početnom dijelu ovog presjeka, svladavajući sile trenja iz rub brtvene pregrade i pad tlaka između džepova duž ovog kratkog puta, značajno doprinose održavanju do sljedećeg džepa onih vrijednosti dodatnih brzina duž debljine sloja koje su stečene u prethodnom džepu. To osigurava povećanje potrošnje maziva u sloju. Zbog činjenice da je, slično suženom klinu, debljina brtvenih proreza na izlazu iz džepova manja nego na ulazu, povećani troškovi maziva pri istoj debljini sloja stvaraju povećane pritiske u njemu, a pri istom opterećenju na ležaju povećavaju debljinu sloja. Posljedično, ako su sve druge stvari jednake, u sloju za podmazivanje ležaja prema izumu, prosječna brzina maziva, njegov protok i minimalna debljina sloja za podmazivanje (ili tlak) bit će veći nego u sloju Reynolds-Mitchell. i u sloju prototipa. Budući da je veličina džepa duž duljine sloja odabrana tako da ne bude veća od one potrebne da se u džepu vrati dio brzine protoka izgubljen za prevladavanje otpora na putu između džepova u brtvenom otvoru, broj džepovi duž duljine sloja bit će optimalno veliki, osiguravajući ponovljenu (višefaznu) upotrebu inercijskih sila za povećanje stope podmazivanja u sloju. U području sloja gdje se tlak ne povećava (doseže maksimum ili se smanjuje), zbog nepostojanja džepova, stacionarna površina usporava protok maziva što je više moguće, što je potrebno za smanjenje tlaka. pad. Osim toga, lociranje džepova izvan zone najvećeg trošenja, koje se događa na točki minimalne debljine sloja, značajno smanjuje trošenje na tankim vrhovima pregrada između džepova. Područja radne površine između džepova i na rubovima sloja u području gdje se džepovi nalaze uglavnom služe kao brtve koje smanjuju bočna curenja, a stvaranje tlaka u sloju je osigurano kada protok maziva prolazi kroz brtvljenje proreza od jednog džepa do drugog. Stoga produbljivanje rubova za brtvljenje u odnosu na razinu radne površine omogućuje stvaranje različitih debljina slojeva u utorima za brtvljenje i na radnim površinama i stvaranje njihovih optimalnih vrijednosti kako za smanjenje bočnih curenja tako i za povećanje potrošnje maziva. Osim toga, osiguranje da se širina radne površine na rubovima sloja povećava kako se tlak povećava duž njegove duljine smanjuje bočno curenje. Kao rezultat općeg utjecaja ovih čimbenika dizajna, minimalna debljina sloja za podmazivanje povećava se više od 2 puta. Posljedično se za isto toliko smanjuje stvaranje topline (utrošak energije) i povećava se nosivost ležaja za više od 4 puta, a smanjuje se i njegovo trošenje. Na sl. Slika 1 prikazuje izometrijski prikaz čahure nosivog ležaja s radnim površinama u razmacima koji razdvajaju džepove po širini sloja. Na sl. 2 prikazuje presjek rukavca prikazanog na Sl. 1, i dio osovine. Na sl. Na slici 3 prikazan je presjek Reynolds-Mitchellovog mazivog sloja po duljini i raspodjela brzina podmazivanja po debljini sloja. Na sl. Slika 4 prikazuje presjek po duljini sloja za podmazivanje ležaja prema izumu i raspodjelu brzina u njemu po debljini sloja. Na sl. Slika 5 prikazuje tlocrt podloge potisnog ležaja s promjenjivom širinom radne površine na rubovima sloja u području gdje se nalaze džepovi. Na sl. 6 prikazuje presjek duž A-A jastuka na SL. 5. Na Sl. 7 prikazuje presjek duž B-B jastuka na SL. 5. Na Sl. 8 prikazuje presjek duž A-A čahure na SL. 2. Na slici prikazanoj na Sl. Slike 1 i 2 čahure 1 potpornog ležaja pokazuju: džepove 2, radnu površinu 3 čahure, smještenu u području gdje nema džepova, pregrade 4 između džepova i dijelove radne površine 5 i 6, smještene odnosno duž rubova čahure i između džepova duž širine čahure, brtveni rubovi 7, izrađeni na šiljastim vrhovima pregrada 4 i imaju veličinu otupljenja ili zaobljenja 8. Veličina džepova duž širine sloj je veći od duljine, a veći od veličine duž širine sloja radnih površina dijelova u međuprostorima džepova. U presjeku prikazanom na Sl. 2, dodatno prikazano: osovina 9, koja se okreće perifernom brzinom od 10 i ima radnu površinu 11, koja s unutarnjim površinama rukavca 1 tvori dijelove sloja za podmazivanje 12, odnosno 13, u području lokacije džepova 2 i izvan njega, te opskrbnog džepa 14. Dijagram 15 također prikazuje raspodjelu tlaka u sloju za podmazivanje duž njegove duljine, kut 16 je središnji kut između položaja maksimalnog tlaka u sloju za podmazivanje i pregrade na opskrbni džep, a kut 17 je središnji kut unutar kojeg se nalaze džepovi. Na sl. Slika 3 prikazuje poprečni presjek duž duljine Reynolds-Mitchell sloja za podmazivanje formiranog između stacionarne radne površine 18 potisne pločice i radne površine 11 potisnog ležaja koji se kreće brzinom 10. U sloju se stvara tlak čiji je dijagram raspodjele 19 sličan dijagramu u nosivom sloju bez džepova. Do točke 20 dijagrama 19 tlak raste, a zatim opada. Ispred sloja, u prostoru 22 između potisnih jastučića (ili u dovodnom džepu potpornog ležaja), odakle se mazivo dovodi u sloj, duž debljine protoka jednake maksimalnoj debljini 23 sloja maziva , dijagram raspodjele brzine 24 ima pravokutni ili njemu sličan oblik. U sloju, nakon što je prošao njegov ulazni dio 25, protok dobiva prilično postojanu (polako se mijenja duž duljine sloja) raspodjelu brzine po debljini sloja, kao što je prikazano na dijagramu 26. Ova promjena oblika dijagrama u ulaznom dijelu (od 24 do 26) dolazi zbog usporavanja strujanja stacionarne radne površine 18, čime se dijagram mijenja u trokutasti oblik 27, te zbog kočenja tlaka koji se stvara u sloju, dodatno mijenjajući dijagram u oblik konkavnog trokuta 26. Kao što se može vidjeti iz usporedbe dijagrama 24 i 26, površina dijagrama 24, a time i brzina protoka maziva prije ulaska u sloj je više od 2 puta veća od površine dijagrama 26 i potrošnje maziva u sloj. Posljedično, ne ulazi sav protok maziva debljine 23 u sloj, već većina njegove brzine protoka, koja odgovara razlici u područjima dijagrama brzine 23 i 26, ostaje u dovodnom džepu i odnosi ga vrtlog 21. Nadalje, kada se tok kreće u sloju, oblik njegovog dijagrama brzine, polako se mijenja, dobiva trokutasti oblik 28 na mjestu gdje tlak doseže maksimum, a zatim u području pada tlaka u sloj - oblik konveksnog trokuta 29, zbog činjenice da tamo pritisak ubrzava protok. Ako ne uzmemo u obzir strujanje u sloju duž njegove širine (bočna nepropusnost), tada su sva područja dijagrama 26, 28, 29 i odgovarajući troškovi maziva jednaki. U sloju za podmazivanje prototipa (u ležaju s džepovima), kada protok ulazi u sloj iz svakog džepa, proces sličan onome koji je gore razmotren događa se kada ulazi u sloj za podmazivanje iz dovodnog džepa. Tamo, prije ulaska u sloj za podmazivanje, raspodjela brzine je ista kao u dovodnom džepu, što odgovara dijagramu 24, au sloju između džepova, budući da je duljina ovog sloja veća od duljine ulaznog dijela, a uspostavljena je raspodjela brzine koja odgovara dijagramu 26. Dakle, u prototipu, U svim džepovima, većina maziva protoka uz greben s debljinom jednakom debljini sloja također ne ulazi u njega, već se vrtloži i ostaje u džepovima. Nedostatak ležajeva koji rade po Reynolds-Mitchellovom principu, uključujući i prototipske ležajeve, je taj što sile trenja koje djeluju sa stacionarne radne površine u području sloja, gdje raste pritisak duž njegove dužine, kontinuirano usporavaju mazivo dok se kreće u sloju. Time se sprječava ulazak maziva u sloj, tj. smanjuje brzinu i potrošnju maziva u sloju, što zauzvrat smanjuje minimalnu debljinu sloja maziva, povećava njegovu temperaturu i smanjuje nosivost ležaja. Nemoguće je povećati kut klina (veličinu uljnog otvora) kako bi se smanjilo navedeno kočenje, jer svako njegovo povećanje dovodi do povećanja bočnog istjecanja maziva iz sloja, a povećanje iznad određene veličine čak dovodi do pojave obrnutog kretanja maziva na stacionarnoj radnoj površini u smjeru dovodnog džepa. Što se tiče područja sloja gdje se tlak ne povećava (dostigao je maksimum ili pada), tada je kočenje sa strane nepokretne radne površine korisno, jer smanjuje ne samo bočna, već i krajnja curenja, te sprječava odnošenje maziva sa sloja radnom površinom. Na sl. 4 u proširenom presjeku sloja za podmazivanje potpornog ležaja prema izumu, prikazanog na sl. 1 i sl. 2 (sljedeće vrijedi i za aksijni ležaj), prikazani su: čahura 1 aksijalnog ležaja, džepovi koji međusobno ne komuniciraju 2, koji se nalaze samo u dijelu 12 područja sloja, gdje raste pritisak po dužini sloja. . Osim toga, ovi džepovi, počevši od dovodnog džepa 14, iz kojeg se mazivo dovodi u sloj, odvojeni su jedan od drugog duž duljine sloja ne dijelovima radne površine koji inhibiraju mazivo, već samo pregradama 4, sa šiljastim vrhovima, koji završavaju rubovima za brtvljenje 7, koji su u ravnini s radnom površinom 5 ili udubljeni u odnosu na ovu razinu za iznos od 30 tako da na ulazu maziva u džep, debljina razmaka između ruba za brtvljenje 7 i druga radna površina 11 je veća od ove debljine na izlazu iz džepa. Veličina uljnih džepova 31 i 32 duž duljine sloja ne smije biti manja od vrijednosti pri kojoj protok koji ulazi u džep iz razmaka između brtvenog ruba i druge radne površine 11, nakon što je prošao džep, dobiva prosječna brzina veća od 2/3 brzine pokretne radne površine. To odgovara dijagramu 34. Rubovi za brtvljenje imaju otupljenja ili zaobljenja veličine 8, što osigurava minimalno usporavanje protoka zbog činjenice da je ta veličina minimalna, ne veća od 2 mm i manja od vrijednosti pri kojoj je prosječna brzina protoka preko debljina sloja u utoru smanjuje se na izlazu iz njega na vrijednost ne manju od 1/2 brzine pokretne radne površine. To odgovara dijagramu 33. Veličina džepova duž duljine sloja (udaljenost između brtvenih pregrada) povećava se od vrijednosti 31 do vrijednosti 32 na dovodnom džepu. Što je džep bliže hranilici, što je džep bliže hranilici, veća je dubina brtvenog ruba. Također prikazuje: radnu površinu 3 čahure, koja se nalazi u području 13. sloja, gdje nema džepova; ravnina 6 koja povezuje brtvene rubove i prikazuje konturu glavnog laminarnog toka; radne površine 5, smještene duž rubova rukava i između džepova duž širine rukava, mogu se podudarati s ravninom 5, kao što je prikazano na sl. 1 i sl. 2; osovina 9 koja se okreće perifernom brzinom od 10 i ima radnu površinu 11, čineći dijelove sloja za podmazivanje 12 i 13 s unutarnjim površinama rukavca 1. Dijagram 15 raspodjele tlaka u sloju za podmazivanje duž njegove duljine je također prikazan, gdje se maksimalni tlak nalazi u točki određenoj kutom 16. Sloj za podmazivanje potisnog ležaja prema izumu imao bi sličan izgled. Ako se džepovi s takvim pregradama postave u područje 13, gdje tlak pada, onda će to također smanjiti inhibiciju protoka, ali će pridonijeti prijenosu maziva iz sloja, a to nije preporučljivo. Stoga se džepovi trebaju nalaziti samo u onom području sloja gdje se tlak povećava duž njegove duljine. Uređaj prema izumu radi na sljedeći način. Mazivo u dovodnom džepu, kao u Reynolds-Mitchellovom sloju o kojem je gore bilo riječi, ubrzava se pokretnom radnom površinom 11, a susjedni tok debljine 23, jednak maksimalnoj debljini sloja maziva, dobiva dodatne brzine, kao što je prikazano na dijagram 24. U ovom slučaju, proces prijenosa kinetičke energije podmazivanja s grebena odvija se s maksimalnom učinkovitošću, budući da sloj cijelom svojom debljinom 23 dobiva najveću moguću brzinu (brzinu pokretne površine). Zatim ovaj tok ulazi u područje 12 (gdje se nalaze džepovi) sloja maziva, što je, prema izumu, klinasti razmak između površine 11 i površine 5, kao i ravnine 6. Zatim mazivo ulazi u džepove 2 i zatim u sloj područja 13, gdje nedostaju džepovi. U području 12, protok prvo ulazi u razmak između brtvenog ruba 7 prve pregrade i radne površine 11 (razmak između džepova). Zbog utjecaja ovog ruba, usprkos njegovoj maloj površini trenja (mala vrijednost 8 njegovog otupljenja ili zaobljenja), kao i zbog razlike tlaka između prvog džepa 2 i dovodnog džepa 4, brzine strujanja se mijenjaju tako da način na koji se dijagram 24 ovih brzina prije brtvenog ruba pretvara u dijagram 33 iza brtvenog ruba. Kao što se može vidjeti iz usporedbe ovih dijagrama, u uređaju prema izumu, nepomični dio ležaja (čahura ili potisna podloga) također pruža određeni otpor protoku, ali taj otpor, kao što se može vidjeti iz usporedbe dijagrama 33 na sl. 4 i dijagram 26 na sl. 3, znatno je manji od otpora koji stacionarni dio u Reynolds-Mitchellovom sloju i u sloju prototipa pruža protoku, budući da je površina prvog dijagrama pri istoj brzini 10 pokretne radne površine 11 značajno veća od površine drugog dijagrama. Posljedično, potrošnja maziva unesenog iz dovodnog džepa 4 u sloj ležaja prema izumu je znatno (više od dva puta) veća od one kod Reynolds-Mitchell ležaja i prototipa. Iako ne cijeli protok maziva, debljine 23, ulazi u sloj iz dovodnog džepa, a dio, koji odgovara razlici površina dijagrama brzine 24 i 33, ostaje u dovodnom džepu kao dio vrtloga 21. Nadalje, u prvom džepu protok je sličan onom u dovodnom džepu, ubrzava se i duž debljine protoka (debljina između ravnine 6 i površine 11) dijagram brzine poprima oblik 34 ispred druge pregrade. Ovaj oblik je nije potpuni pravokutnik, poput oblika na dijagramu 24, zbog kraće duljine i dubine džepova 2 od džepova za opskrbu. Ove dimenzije džepova, a posebno njihova duljina moraju biti optimalne tako da broj džepova ne bude jako mali, ali također tako da dijagram brzine protoka 34 u džepu dobije dovoljnu cjelovitost kako bi se akumulirala kinetička energija za prevladavanje otpora sljedećeg razmaka između džepova bez velikog gubitka protoka. Taj se gubitak ipak javlja i odgovara razlici u površinama dijagrama brzine s obje strane brtvenog otvora. Mazivo koje ne uđe u utor za brtvljenje ostaje u džepu i tamo cirkulira kao dio vrtloga, slično vrtlogu 21 u dovodnom džepu. Do povećanja tlaka u džepovima 2 dolazi jer je razmak između brtvenog ruba 7 i radne površine (debljina brtvenog procjepa) na izlazu iz džepova manji nego na ulazu. Dakle, povećanje potrošnje maziva koje donosi pokretna površina, a time i povećanje tlaka u sloju prema izumu u usporedbi s Reynolds-Mitchellovim slojevima i prototipom, događa se uglavnom iz dva razloga: prvo, veličina 7 otupljivanje ili zaokruživanje brtvenog ruba znatno je manje od duljine ulaznog dijela, stoga će hidraulički otpor brtvenog razmaka između džepova biti manji, tako da dijagram brzine protoka još neće dobiti stacionarni oblik sličan 26 na sl. 3, a inercijske sile pomažu u prevladavanju otpora ovog brtvenog otvora; drugo, dimenzije džepova duž duljine sloja 31 i 32 napravljene su tako da strujanje, dok se kreće u svakom džepu, ima vremena postići povećane brzine duž cijele debljine navedenog razmaka kako bi svladao njegov otpor s maksimalnim potrošnja maziva, ali i te dimenzije trebaju biti što manje kako bi se povećao broj džepova kako bi se proces ubrzanja protoka u džepovima što više ponavljao u cijelom sloju u kojem se tlak povećava. Razmatrani princip stvaranja tlaka u mazivom sloju prema izumu sličan je principu stvaranja tlaka u rotacijskom turbostroju: tamo se u svakom stupnju pokretnim rotorom prenosi kinetička energija na radni fluid, a zatim u stacionarna vodeća lopatica, ta se energija pretvara u energiju pritiska. Slično ovom procesu, u mazivom sloju prema izumu, u svakom džepu duž njegove dužine, kinetička energija se pokretnom radnom površinom prenosi na protok maziva, a zatim se u brtvenim prazninama između džepova ta kinetička energija pretvara u energiju tlaka u sljedećem džepu, budući da u tom otvoru postoje inercijske sile koje teku, a hidrodinamičke sile trenja s pokretne površine djeluju protiv sila tlaka koje odgovaraju razlici tlakova između džepova. Područja 5 radne površine između džepova i na rubovima sloja uglavnom služe kao brtve koje smanjuju bočna curenja; stvaranje tlaka u sloju osigurava razlika u debljini brtvenih proreza na ulazu i izlazu iz džepovi. Stoga produbljivanje rubova za brtvljenje u odnosu na razinu radne površine omogućuje stvaranje različitih debljina slojeva u utorima za brtvljenje i na radnim površinama i stvaranje njihovih optimalnih vrijednosti kako za smanjenje bočnih curenja tako i za povećanje potrošnje maziva. Zbog toga se uzima da je debljina sloja za podmazivanje između površina 5 i 11 minimalna, manja za 30 od debljine utora za brtvljenje. Ova konstrukcijska mjera smanjuje bočno curenje dok povećava količinu maziva koju prenosi pokretna radna površina. U području sloja gdje se tlak ne povećava (doseže maksimum ili se smanjuje), zbog nepostojanja džepova, stacionarna površina usporava protok maziva što je više moguće, što je potrebno za smanjenje tlaka. pad. Osim toga, položaj džepova izvan zone najvećeg trošenja, koja se javlja na mjestu minimalne debljine sloja, značajno smanjuje trošenje tankih brtvenih pregrada između njih. U području džepa, širina radne površine na rubovima sloja može se povećati duž duljine sloja kako se povećava tlak u sloju, što dodatno smanjuje bočno curenje. Na sl. Na slici 5 prikazan je u tlocrtu podložak potisnog ležaja, kod kojeg se u području gdje se nalaze džepovi širina radne površine na rubovima sloja povećava po dužini sloja. Na sl. 6 i sl. Slika 7 prikazuje presjeke ovog jastuka duž AA i BB. Ove slike pokazuju: područje 12 gdje se nalaze džepovi 2; područje 13 na izlazu iz sloja, gdje nema džepova; dijagram 15 raspodjele tlaka po duljini sloja; najmanja 35 i najveća 36 dimenzija širine radne površine na rubovima sloja; najmanja 37 i najveća 38 džepna veličina po duljini sloja (duljina džepa); veličina džepa 39 po širini sloja (širina džepa), dijagram 40 raspodjele tlaka po širini sloja. Na sl. Slika 8 prikazuje presjek duž AA (slika 2) po širini čahure nosivog ležaja, u kojem su, osim dijelova radne površine na rubovima sloja, veličine 41, džepovi 2 odvojeni od međusobno duž širine sloja po dijelovima radne površine, veličine 42. Na dijagramu je također prikazana 43 raspodjela tlaka po širini sloja. Uređaj prema izumu, prikazan na Sl. 5-8 radi kao što je prikazano na SL. 4. Osim navedenog, treba napomenuti da se povećanjem širine radne površine duž duljine sloja na njegovim rubovima od veličine 35 do veličine 36 (slika 5) smanjuje količina curenja iz sloja, jer stvara se veća širina na mjestu pojave većeg tlaka (vidi dijagram 15 na sl. 6). Osim toga, povećanje veličine džepova duž duljine sloja s vrijednosti 37 na vrijednost 38 (slika 6) na dovodnom džepu osigurava optimalne uvjete za vraćanje brzina protoka u džepovima, smanjenih u utorima za brtvljenje na ulaz u džepove, budući da što je veća debljina proreza (deblji protok uveden u džep), to je veća udaljenost između proreza za brtvljenje potrebna za ponovno uspostavljanje protoka. Iz ovog uvjeta, a također uzimajući u obzir stvarne dimenzije debljine utora za brtvljenje i izvedivost formiranja većeg broja džepova, dimenzije džepova 39 (sl. 7 i sl. 8) u širini sloj bi trebao biti veći od duljine. Što se tiče odnosa između veličina 39 (slika 8) džepova i veličina 42 dijelova radne površine u međuprostorima džepova, s obzirom da su ti dijelovi namijenjeni samo smanjenju protoka maziva po širini sloj od džepa do džepa, dimenzije 32 trebaju biti manje veličine 39. Kao rezultat općeg utjecaja navedenih čimbenika dizajna, minimalna debljina sloja maziva povećava se za više od 2 puta. Posljedično se za isto toliko smanjuje stvaranje topline (utrošak energije) i povećava se nosivost ležaja za više od 4 puta, a smanjuje se i njegovo trošenje.

Princip rada hidrodinamičkih ležajeva. Hidrodinamički ležaj je nosač fluidnog trenja. Ovi ležajevi dolaze u radijalnim i potisnim ležajevima. Radijalni ležaj ima tri ili četiri segmenta (cipele) 1 (Slika 7.6). Nosač se puni uljem pomoću hidrauličkog sustava. Nerotirajuće vreteno pokretano gravitacijom 3 spušta u segmente. Kada se vreteno okreće, njegova hrapava površina uvlači ulje u raspore između njega i segmenata. Dizajn segmenta, posebno pomaknuti položaj njegovog nosača 2 u odnosu na os simetrije, omogućuje mu rotaciju pod utjecajem tlaka ulja, što rezultira stvaranjem klinastog raspora, sužavajući se u smjeru rotacije vretena. Hidrodinamički tlak nastaje u ovom rasporu R, držeći vreteno u visećem položaju. Ako se vreteno okreće na višeklinastim ležajevima sa samoporavnajućim segmentima koji ga ravnomjerno pokrivaju po obodu, njegov blagi pomak iz prosječnog položaja pod djelovanjem vanjskog opterećenja dovodi do preraspodjele tlaka u klinastom razmaku i pojave rezultirajuće hidrodinamičke sile koja uravnotežuje vanjsko opterećenje.

Hidrodinamički ležajevi se preporučuju za upotrebu na vretenima koja se okreću visokom konstantnom ili blago promjenjivom frekvencijom i podnose mala opterećenja, na primjer, za vretena strojeva za brušenje. Prednosti hidrodinamičkih ležajeva su visoka preciznost i trajnost (mješovito trenje samo u trenucima pokretanja i zaustavljanja), nedostaci su složenost konstrukcije sustava za dovod ulja za nosače, te promjena položaja ležajeva. os vretena kada se mijenja njegova frekvencija rotacije.

Ulje za hidrodinamičke ležajeve. Obično se koristi mineralno ulje razreda L (velocit), koje ima dinamički koeficijent viskoznosti u.= (4...5)10~ 3 Pa-s pri temperaturi od 50 C. Ulje (1...3 l/min pri tlaku od 0,1...0,2 MPa) dovodi se do ležaja pomoću hidrauličkog sustav, uključujući fini filter i rashladnu jedinicu.

Konstrukcijske izvedbe radijalnih hidrodinamičkih ležajeva. Segmenti ležaja moraju moći neovisno mijenjati svoj položaj u ravnini okomitoj na os vretena iu ravnini koja prolazi kroz os. Ovo posljednje eliminira moguće visoke rubne pritiske u nosaču, praćene pregrijavanjem ulja u tankom graničnom filmu i gubitkom njegovih svojstava podmazivanja. Postoji niz dizajna ležajeva u kojima se zazor između osovine i segmenata automatski mijenja ovisno o opterećenju i brzini vretena.

Jedan od dizajna - LON-88, koji je razvio ENIMS, prikazan je na sl. 7.7. Ležaj je izrađen u obliku zasebnog bloka, koji se sastoji od dva prstena 2, tri segmenta 1 i odstojni prsten 3. Vanjska krajnja površina segmenata je u dvotočkaškom kontaktu sa konusnim površinama prstenova, zbog čega se segmenti mogu ugraditi duž osi vretena iu smjeru njegove rotacije. Odstojni prsten sa svojim izbočinama sprječava pomicanje segmenata po obodu. Promjenom debljine odstojnog prstena možete prilagoditi radni zazor u ležaju.

Ležajevi drugačije izvedbe - LON-34 - sa segmentima 1 , instaliran kao rezultat rotacije na sfernim nosačima A(Sl. 7.8), omogućuju brzine klizanja do 60 m/s bez rubnog pritiska* Nosači segmenta izrađeni su u obliku vijaka 2 od kaljenog čelika s finim navojem. Njihovim pomicanjem u radijalnom smjeru podešava se radijalni zazor u nosaču i položaj osi vretena. Da bi se povećala krutost, praznine u navojnim spojevima potpornih klinova s tijelom odabiru se pomoću matica 3, Kako bi se smanjilo trošenje segmenata u trenucima pokretanja i kočenja vretena, oni su izrađeni od bimetala: sloj bronce Br OF10-0,5, Br 0S10-10 ili drugog materijala protiv trenja nanosi se na čeličnu podlogu. pomoću centrifugalnog lijevanja. Parametar hrapavosti Ra radne površine segmenata ne smiju biti veće od 0,32 mikrona, rukavci vretena ne smiju biti veći od 0,04...0,16 mikrona. Dimenzije segmenata i potpornih vijaka dane su u tablici. 7.1 i 7.2.

Primjer izvedbe sklopa vretena. Hidrodinamički ležajevi ugrađeni su u prednje i stražnje nosače sklopa vretena brusilice (Sl. 7.9) 1 tip LON-88. Aksijalna opterećenja apsorbira dvostrani potisni ležaj koji čine diskovi 2 I 4, Ovratnik je u kontaktu s njima 3 vreteno. Mazivo se dovodi do ovog ležaja kroz rupe B i 5. Brtve u obliku proreza sprječavaju istjecanje ulja iz glave vretena. Po kanalu G ulje iz šupljina brtve ispušta se u kućište glave.

Konstrukcijski parametri ležajeva. Promjer D vretenasti rukavci se biraju prema uvjetima krutosti. Duljina ležaja I za brusilice - 0,751), za precizne tokarilice i bušilice - (0,85-0,9) D. Duljina luka pokrivanja košuljice (0,6-0,8)1. Dijametrijski zazor = 0,003 D. Tipično se koriste ležajevi s tri ili četiri košuljice.

Proračun hidrodinamičkih radijalnih ležajeva. Proračunom se utvrđuju dimenzije ležaja ovisno o zadanoj nosivosti nosača i njegovoj krutosti. Dodatno se određuju gubici trenja u nosaču.

U nastavku je prikazana metoda za proračun radijalnih hidrodinamičkih ležajeva s tri ili četiri samoporavnajuća segmenta za nosače s brzinama klizanja do 30 m/s [67].

Početni podaci: proračunski parametri ležaja, brzina vretena, maksimalno radijalno opterećenje, potrebna radijalna krutost oslonca.

Nosivost (N) jednog segmenta sa središnjim položajem vretena

gdje je dinamička viskoznost ulja, Pa-s; n- brzina rotacije vretena, r/s; D- promjer provrta segmenta, mm; U- tetiva luka segmenta, mm; L- duljina segmenta, mm; ; projektirani dijametralni zazor, mm.

Pod djelovanjem nastale sile vreteno se pomiče iz početnog položaja u e milimetara, a njegov novi položaj karakterizira relativna ekscentričnost. Ako je rezultirajuća sila usmjerena duž osi segmentnog nosača, nosivost trosegmentnog ležaja

ZAHTJEV

1. Hidrodinamički ležaj, u kojem su uljni džepovi napravljeni na jednoj od radnih površina koje tvore hidrodinamički sloj za podmazivanje, naznačen time što su svi džepovi smješteni samo djelomično ili u cijelom području sloja, gdje je pritisak duž duljine sloja se povećava, u džepove koji počinju od dodavača, iz kojih mazivo ulazi u sloj, odvojeni su jedan od drugog po dužini sloja pregradama sa šiljastim vrhovima koji završavaju brtvenim rubovima. 2. Ležaj prema zahtjevu 1, naznačen time, da je veličina džepova po širini sloja veća nego po duljini. 3. Ležaj prema zahtjevu 1, naznačen time, da duž širine sloja između džepova postoje dijelovi radne površine. 4. Ležaj prema zahtjevu 1, naznačen time, da se udaljenost duž širine sloja od ruba radne površine do džepova povećava duž duljine sloja. 5. Ležaj prema zahtjevu 1, naznačen time, da se dimenzije džepova duž duljine sloja povećavaju što je džep bliži dodavaču.