Как смазать опорный подшипник: Опорный подшипник скрипит при пов.руля на месте – Ходовая часть

Смазочные материалы для опорного подшипника ротационной печи

Пасты, смазки и масла для обслуживания ротационных печей

Потребность в свежем хлебе и сдобных булочках велика в каждом населенном пункте нашей страны.

Хлебобулочные изделия относятся к одним из самых востребованных товаров народного потребления, а срок их хранения невелик (3-5 суток), поэтому производственная база хлебопекарной промышленности только в Российской Федерации включает в себя около 1500 заводов по производству хлеба и более 5000 мини-пекарен.

Как в небольших пекарнях, так и на крупных хлебокомбинатах широкое распространение получили ротационные печи для выпечки хлеба. Их производительность и потребление энергии находятся в оптимальном соотношении (при использовании тележек для загрузки и выгрузки продукции потери тепла намного меньше, чем у подовых печей). Ротационные печи пригодны для выпекания различных хлебобулочных изделий при температурах от +50 °С до +300 °С.

Рабочая температура большинства ротационных печей – около +220…+250 °С, однако опорный подшипник, как правило, работает при более низких температурных показателях, поэтому смазки, имеющие границу сохранения своих свойств +250 °С, прекрасно обеспечивают их защиту.

Для обслуживания ротационной печи используются пасты, смазки и масла: Efele MG-221, Efele SG-321, Efele SG-392, Efele MP-491, EFELE SG-394, Efele SO-881.

Многофункциональная термостойкая минеральная смазка Efele MG-221 создана на базе очищенных масел с содержанием противозадирных присадок. По сравнению с существующими смазками она способна работать под действием более высоких нагрузок.

Многоцелевая пластичная морозостойкая смазка Efele SG-321 на синтетической основе (полиальфаолефиновые масла), способна работать при морозах до -55 °С. Она предназначена для смазывания максимально нагруженных узлов.

Так, например, работа подшипников качения системы вентиляции при высоких скоростях и динамических нагрузках приводит к снижению ресурса узлов и необходимости частого повторного смазывания. Синтетическая термо- и водостойкая пластичная смазка Efele SG-392 позволяет значительно увеличить периоды между обслуживанием подшипников.

После длительной эксплуатации в условии экстремально высоких температур демонтаж печных ТЭНОВ, резьбовых соединений, как правило, бывает затруднен или невозможен. Эта проблема эффективно решается с помощью пасты Efele MP-491. Она смазывает резьбу и облегчает монтаж, предохраняет резьбу от образования коррозии и прикипания.

Подшипники качения тележек для ярусных и ротационных печей подвергаются воздействию экстремально высоких температур. Традиционные материалы для смазки подшипников в таких условиях выгорают, что приводит к быстрому выходу узла из строя. Противозадирная паста Efele MP-491 в несколько раз увеличивает срок службы подшипников тележек.

Опорные подшипники качения других механизмов ярусных и ротационных печей работают в условиях высоких температур (до +250 °С и более) при низких скоростях вращения. Для их смазывания компания Эффективный Элемент предлагает синтетическую химически- и термостойкую пластичную смазку Efele SG-394.

Для смазывания элементов цепного привода, работающего в широком диапазоне температур, рекомендуется термостойкое масло Efele SO-881 с пищевым допуском.

Как смазать закрытый подшипник с металлическим пыльником: обзор

Закрытый вариант конструкции встречается во всех типах подшипников: шариковых, роликовых, однорядных, двухрядных и т.п. Так как по своей конструкции они несколько отличаются друг от друга, то и техническое решение фиксации пыльников может быть разным. Самый простой вариант у однорядных шариковых подшипников. Он представляет собой фиксирующую канавку, сделанную на внешней обойме. Роликовые варианты имеют более сложную конструкцию. За счёт сепаратора, расположенного на уровне кольца, требуются дополнительные крепежные элементы для защитной шайбы. В статье будет описано, как смазать закрытый подшипник с металлическим пыльником без вскрытия и с частичной разборкой.

Проверка подшипник на пригодность дальнейшей эксплуатации

Прежде чем приступать к процедуре смазки закрытого подшипника с металлическим пыльником необходимо диагностировать изделие на предмет возможности его дальнейшего использования. Проверка начинается с визуального осмотра, для чего необходимо удалить всю консистентную смазку. Для этого подшипника промывается в керосине или солярки. При обнаружении следующих признаков износа дальнейшее использование изделия считается нецелесообразным:

• Сколы, трещины, значительные элементы коррозии с повреждениями в виде раковин;
• Значительный перекос колец;
• Люфт и/или видимое взаимное смещение обоим;
• При движении слышатся посторонние шумы.

Снятие пыльника

В зависимости от типа подшипника металлический пыльник может и фиксироваться в специальных канавках обоймы за счет упругости металла или иметь дополнительный фиксирующий стопор. В первом случае на внешнем кольце необходимо найти небольшой прорез при помощи тонкой плоской отвертки, шила или металлического пинцета поддеть пыльник. Эту процедуру необходимо выполнять максимально аккуратно, чтобы не деформировать металлическую пластину купальника. В случае его повреждения обратная установка и дальнейшее использование подшипника будет невозможным.

▶▶▶ Какой смазкой смазывать подшипники читайте в нашем обзоре ◀

◀◀ 

Извлечение фиксирующего стопора, представляющего собой разомкнутое кольцо из упругого металла, осуществляется подобным образом. Между внутренней стенкой внешнего кольца подшипника и фиксирующим элементом вставляется лезвие ножа или отвертка, после чего отводится в сторону, при этом кольцо корпуса используется как рычаг. В большинстве случаев пыльник удерживается на месте за счет вязкости смазочного материала, поэтому его также необходимо извлечь описанным выше способом.

как смазать закрытый подшипник с металлическим пыльником

Старая смазка удаляется при помощи бензина или керосина. Производится внешний осмотр подшипника на предмет пригодности к использованию. Если деталь признается пригодной, то чтобы смазать закрытый подшипник с металлическим пыльником необходимо обратно установить один из них. Затем внутреннее пространство наполняется смазкой, а корпус прокручивается для ее равномерного распределения по всему объему.

Смазка закрытого подшипника без вскрытия

Существует способ, как смазать закрытый подшипник с металлическими пыльниками без разборки. Его применение возможно на том основании, что несмотря на наличие защиты, подшипники не являются герметичными изделиями. Между их элементами имеются небольшие зазоры, через которые внутрь может попасть смазочный материал, даже с достаточно большой вязкостью. В этом случае последовательность действий следующая:

• Подшипник очищается от внешних загрязнений и тщательно промывается в солярке;
• Металлическая ёмкость с литолом устанавливается на любой нагревающий прибор, к примеру, электроплитку и разогревается до уровня текучести, которая соответствует подсолнечному маслу;
• Подшипник помещается в литол и выдерживается там до приобретения смазкой первоначальной консистенции. Ориентировочно, 15-20мин;
• Извлекается из ёмкости и прокручивается.

▶▶▶ Подробно про ремонт подшипников читайте в нашем обзоре ◀◀◀

ВАЖНО! Данная операция не является полноценной заменой смазочного материала и её рекомендуется осуществлять в качестве технического обслуживания для продления эксплуатационного ресурса изделия.

Чтобы подобрать подшипник по размерам с нужными параметрами, достаточно посетить наш интернет магазин подшипников и воспользоваться уникальной и простой системой подбора подшипников. Даже, если не получится самостоятельно найти нужный подшипник, наши менеджеры всегда помогут решить подобный вопрос.

 

Популярные товары

Ремонт опорных подшипников на Fiat Albea своими руками

Основной причиной выполнения замены опорных подшипников является характерный хруст и стук в подвеске при совершении маневров. Необходимость в их замене возникает на пробеге около 100-110 тыс. км. К этому времени в них появляется люфт и биения, которые постепенно усиливаются и могут привести к более серьезным последствиям. Как правило, замена данной детали на этом автомобиле выполняется вместе с амортизатором, который выходит из строя практически гарантировано. Все-таки этот интервал зависит от характера езды и выбора дороги, поэтому у кого-то детали смогут прослужить дольше.

Инструкция по восстановлению опорных подшипников

Производитель дает больший срок службы этим деталям по регламенту, поэтому на данном интервале, возможно, можно их не заменить, а произвести процедуру восстановления. Тем более, если пыльники будут на месте и корпуса не повреждены. В таком случае процесс ремонта данной запчасти будет происходить следующим образом:

• Сначала необходимо очистить деталь от накопившееся за 10-13 лет езды грязи и отложений. Можно заметь, что при нормальном хранении авто коррозии на этой детали практически нет. Очищать лучше щеткой по металлу с бронзовой щетиной.
• На следующем этапе необходимо осмотреть деталь на предмет износа и повреждений. Особое внимание стоит уделить пыльнику. За это время эксплуатации он вполне цел, но имеется отслоение от корпуса в одном месте.
• Обязательно обратите внимание на подшипники. У новой детали не должно быть никаких биений. В данном случае они могут быть радиальными. Также внутренняя обойма не должна ходить вперед-назад при надавливании.

Важно. На внутренней обойме имеется технологический зазор. Он используется во время производства и сборки подшипника.

• Для восстановления подшипников необходимо снять пыльники и вымыть образовавшуюся густую грязь, которая уже не является смазкой. Подшипник необходимо тщательно вымыть.

Для ремонта опорников потребуются следующие принадлежности:

• очиститель карбюратора для удаления остатков того, что когда-то было смазкой;
• чистая ветошь для протирки и профилактики;
• новая смазка.

После мытья подшипника в него необходимо набить смазку, что удобно выполнять медицинским шприцом. Важно вдавить ее вглубь механизма, чтобы она хорошо промазала все поверхности сепаратора.

Помните, много смазки нельзя заталкивать, так как она все равно проступит наружу и станнит причиной скопления пыли и грязи. Установите пыльник на свое место и протрите деталь от избытков смазывающего материала. Все, запчасть готова к установке на автомобиль.

Список запчастей и артикулы

Если потребуется замена опорных подшипников в стойках амортизаторов, то для этого потребуются следующие запчасти:

• подшипник опорный MAGNETI MARELLI – 030607010034, правый;
• подшипник опорный MAGNETI MARELLI – 030607010044, левый;
• смазка RAVENOL lkw fett blau – 4014835768543;
• Альтернативный выбор опорных подшипников:
• левый FEBI – 36615;
• правый FEBI – 36614.

Помните. Установка должна выполняться буртом вверх.

Пошаговое видео: Обслуживание опорных подшипников

Подготовка автомобиля Fiat Albea к зиме Как устранить визг стартера в Fiat Albea

Mitsubishi Outlander XL. Замена опорного подшипника: service_193 — LiveJournal

Видимо, опорные подшипники в японских кроссоверах – не самое сильное место. Теперь приехал Outlander XL. Жалоба – скрип и стук слева сверху при проезде неровностей и при повороте руля на месте. Было принято продуманное и взвешенное решение “А вдруг прокатит?”, после чего приступили к работам.
В общем, очередной сервис-мануал “для чайников” и немного об особенностях аутлэндера.

Открываем капот и сразу слегка ослабляем три гайки крепления амортизатора (ключ на 14), а также ослабляем и центральную гайку на штоке амортизатора (рожковый ключ для фиксации штока+изогнутый накидной на 17 для гайки):

Далее домкратим (да, позорище – без подъемника который год живем), скидываем колесо и привычно взираем на подлежащее демонтажу:

Как обычно – открутить стойку стаба от стойки амортизатора, скинуть провод датчика ABS, кронштейн тормозного шланга, отсоединить поворотный кулак – и стойка практически у нас в руках. Отдельно – крепление стойки стаба и крепление к поворотному кулаку:

https://content-23.foto.my.mail.ru/mail/service-193/607/b-612.jpg

Видно, что резьба на пальце стойки стаба заросла грязью, которая помешает спокойному откручиванию гайки, поэтому первым делом очищаем ее железной щеткой. Вот теперь будет откручиваться веселее:

Поскольку у нас поднята только одна сторона машины, стабилизатор и его стойки сейчас “натянуты”, так просто стойку мы не вытащим из крепления. Чтобы это решить – ставим домкрат под рычаг подвески и домкратим. Естественно, если задрана вся морда машины, этого делать не надо:

Откручиваем гайку и освобождаем стойку стаба. После этого можно убрать домкрат из-под рычага.

Освобождаем провод датчика ABS от крепления к стойке. Для этого вытаскиваем провод из пластикового кронштейна и стаскиваем этот кронштейн с кулака и стойки. Кроншейн просто защелкивается, без всяких болтов и гаек.

Откручиваем гайки крепления стойки амортизатора к поворотному кулаку (но болты пока не вытаскиваем).

Откручиваем кронштейн крепления тормозного шланга (до и после):

Вытаскиваем болты крепления стойки к поворотному кулаку, и снизу работы можно считать оконченными:

Откручиваем ослабленные в самом начале гайки под капотом и вытаскиваем стойку в сборе:

Далее пружину стягиваем стяжками до состояния, когда верхняя опорная чашка может двигаться относительно пружины, и откручиваем центральную гайку.
Снимаем опору (которой стойка упирается в стакан на кузове), опорный подшипник, верхнюю тарелку пружины.

Удивляемся размеру подшипника (внешний диаметр – сантиметров пять, для понимания масштаба – справа в кадр попал фрагмент удлинителя с надетой свечной головкой на 21).
Ну и состоянию подшипника тоже – неудивительно, что посторонние звуки беспокоили. А вот конструкции подшипника, в общем-то, и не удивляемся.

Второй повод для удивления – чашка пружины. С ней что-то не так:

А если поближе?

Не очень ясно, как пластиковый опорный подшипник или резиновая площадка на опоре могли обеспечить такой износ на железной чашке пружины, но этот вопрос оставим тем, что занимается современными материалами.

В данном случае есть сильное подозрение, что при сборке стойки (стояли уже неоригинальные) механики не придали существенного значения и поставили опорный подшипник криво, что и послужило причиной усиленного износа. Поэтому при сборке обращаем особенное внимание на то, чтобы опорный подшипник встал на место как надо, без перекосов. Кстати, отверстие в чашке пружины (не центральное, а второе) должно смотреть наружу машины, туда же, куда “смотрит” аналогичное отверстие на нижней чашке пружины.

В остальном нюансов при сборке нет, все производится в обратной последовательности.

Упорные подшипники с наклонной подушкой

Упорные подшипники с наклонной подушкой предназначены для передачи высоких осевых нагрузок от вращающихся валов с минимальными потерями мощности, упрощая установку и обслуживание. Диаметр вала, на который рассчитаны подшипники, составляет от 20 мм до более 1000 мм. Максимальные нагрузки для различных типов подшипников колеблются от 0,5 до 500 тонн. Подшипники большего размера и грузоподъемности считаются нестандартными, но могут быть изготовлены по специальному заказу.

Каждый подшипник состоит из ряда подушек, поддерживаемых несущим кольцом; каждая площадка может свободно наклоняться, что создает самоподдерживающуюся гидродинамическую пленку. Несущее кольцо может быть как одно целое, так и пополам с различным расположением.

Несколько вариантов

Существуют два варианта смазки. Первый – полностью залить корпус подшипника. Второй, более подходящий для более высоких скоростей, направляет масло на упорную поверхность. Затем это масло свободно стекает из корпуса подшипника.

Точно так же существуют два геометрических варианта. Первый вариант не использует выравнивающие или выравнивающие звенья (рисунок 1). Эта опция используется во многих редукторах и других системах валов, где обеспечивается перпендикулярность между осевой линией вала и поверхностями подшипников.

Рис. 1. Заливная смазка:
Типовая схема двойной тяги

Подшипники как для заливной, так и для направленной смазки предназначены для машин, в которых уравновешенный упорный подшипник определяется требованиями API или где подшипник может потребоваться по другим причинам.

Смазка с заливкой и направленная смазка

Обычный метод смазки упорных подшипников с наклонной подушкой заключается в заполнении корпуса маслом с использованием отверстия на выходе для регулирования потока и поддержания давления. Давление в корпусе обычно составляет от 0,7 до 1,0 бар (от 10,1 до 14,5 фунтов на квадратный дюйм), и для минимизации утечки требуются уплотнительные кольца там, где вал проходит через корпус.

Хотя заливная смазка проста, она приводит к большим паразитным потерям мощности из-за турбулентности на высокой скорости.Там, где ожидаются средние скорости скольжения, превышающие 50 метров в секунду (м / с), эти потери могут быть в значительной степени устранены за счет использования системы направленной смазки. Наряду с уменьшением потерь мощности обычно на 50 процентов, направленная смазка снижает температуру подшипника и, в большинстве случаев, поток масла.

Некоторые типовые узлы подшипников с двойным упором, использующие направленную смазку, показаны на рис. 2.

Рис. 2. Направленная смазка: типичная двойная тяга
Меры, предназначенные для предотвращения массового налива
Масло от контакта с воротником

Следует отметить, что:

• Направленные и затопленные подшипники имеют одинаковые базовые размеры и используют одинаковые упорные подушки.

• Предпочтительное давление подачи масла для направленной смазки составляет 1,4 бара (20,3 фунта / кв. Дюйм).

• Скорость масла в подающих каналах не должна превышать трех метров в секунду (м / с), чтобы обеспечить полное давление на подшипник.

• В корпусе подшипника не должно быть масел за счет наличия достаточного дренажного участка по периметру буртика.

• На валу уплотнительные кольца не требуются.

Производители предлагают самые разные материалы колодок. Некоторые полимерные материалы могут работать при температурах на 120 ° C (248 ° F) выше, чем у обычного белого металла или баббита. Кроме того, положение поворота колодки может влиять на температуру прижимной колодки.

Все колодки могут поставляться со смещенными шарнирами, но колодки с центральным шарниром предпочтительнее для работы в двух направлениях, надежной сборки и минимальных запасов. На умеренных скоростях поворотное положение не влияет на грузоподъемность; однако там, где средняя скорость скольжения превышает 70 м / с, смещенные шарниры могут снизить температуру поверхности подшипника и, таким образом, увеличить грузоподъемность в рабочих условиях.

Упорные подшипники могут быть оснащены датчиками температуры, бесконтактными датчиками и датчиками веса.

В гидравлических системах измерения тяги гидравлический поршень расположен за каждой упорной подушкой и подключен к системе подачи масла под высоким давлением. Затем давление в системе дает меру приложенной осевой нагрузки. На рис. 3 показана типичная установка этой системы в комплекте с панелью управления, которая включает масляный насос высокого давления и манометр системы, откалиброванный для считывания осевой нагрузки.

Рисунок 3. Гидравлический измеритель тяги
Расположение

Для систем, содержащих датчики нагрузки или гидравлические поршни, обычно необходимо увеличить общую осевую толщину упорного кольца.

Наконец, упорные подшипники включают в себя гидравлические домкраты. Эти положения обеспечивают наличие соответствующей масляной пленки между упорным колесом и опорными подушками при работе на низких скоростях.

При запуске грузоподъемность упорных подшипников качения ограничивается примерно 60% от максимально допустимой рабочей нагрузки.Если пусковая нагрузка на подшипник превышает эту цифру и подшипник большего размера не является вариантом, производитель может поставить упорные подшипники, оснащенные системой гидростатического подъема, чтобы подшипник мог работать с большими нагрузками на низких скоростях. Эта система вводит масло под высоким давлением (обычно от 100 до 150 бар (от 1450 до 2175 фунтов на квадратный дюйм) между поверхностями подшипников для образования гидростатической масляной пленки.

Следует отметить, что аналогичный подход используется при выполнении гидравлических подъемных механизмов для радиальных подшипников.Гибридный упорный подшипник предлагается компанией Kingsbury and Colherne (Великобритания) под названием KingCole.

Требования к корпусу подшипника для подшипника KingCole LEG аналогичны требованиям для стандартных упорных подшипников. Сальники в задней части несущих колец не требуются, потому что масло на входе ограничено проходами внутри узла базового кольца. Свежее масло поступает в подшипник через кольцевое пространство, расположенное в нижней части опорного кольца. Сливное пространство должно быть достаточно большим, чтобы свести к минимуму контакт между сливаемым маслом и вращающейся муфтой.Выпускное отверстие для нагнетательного масла должно быть такого размера, чтобы масло могло свободно вытекать из полости подшипника.

Изготовитель рекомендует тангенциальное напорное отверстие диаметром 80 процентов от рекомендованной толщины манжеты. По возможности выпускной патрубок должен располагаться в нижней части корпуса подшипника. В качестве альтернативы он должен располагаться по касательной к вращению воротника. Подушки подшипника и опорное кольцо сконструированы таким образом, что холодное неразбавленное масло на входе стекает из канавки передней кромки в подушке подшипника прямо в масляную пленку.Холодное масло в клине масляной пленки изолирует белую металлическую поверхность от уноса горячего масла, которое прилипает к вращающемуся кольцу.

В отличие от подшипников LEG, масло для подшипников с распылительной подачей впрыскивается между поверхностями подшипников, а не непосредственно на них. Это может привести к неравномерной смазке подшипников и необходимости подавать непрактично высокое давление для достижения действительно эффективного размывания уноса горячего масла, приставшего к упорному кольцу. Небольшие отверстия для форсунок также могут забиваться посторонними предметами.

Утверждается, что потери мощности на трение ниже, чем в залитых подшипниках и подшипниках с распылительной подачей, благодаря уменьшенному потоку масла. Поток холодного масла через переднюю кромку снижает температуру поверхности колодки и увеличивает производительность KingCole.

Полученные в результате улучшения производительности показаны на рисунке 4.

Рисунок 4.Подшипники LEG в сравнении со стандартными подшипниками с заливной головкой и подшипниками с распылительной подачей

Предполагая, что температура масла на входе составляет 50 ° C (122,4 ° F), можно оценить температуру белого металла подшипников передней кромки KingCole по рисунку 5. Эти температуры являются функцией скорости поверхности и контактного давления.

Рисунок 5.Температура белого металла ножек в положении 75/75 (серия с 6 и 8 контактными площадками, стальные колодки)

Выбор подшипника

Осевая нагрузка, частота вращения вала, вязкость масла и диаметр вала через подшипник определяют размер подшипника, который необходимо выбрать.

Подшипники передней кромки рассчитаны на нормальную нагрузку и скорость, когда переходная нагрузка и скорость находятся в пределах 20 процентов от нормальных условий.

Все кривые основаны на вязкости масла ISO VG32 при температуре масла на входе 50 ° C (122.4 ° F). Производитель рекомендует вязкость масла ISO VG32 для средне- и высокоскоростных применений.

Таблица 1.
Обозначение упорного подшипника
Номера и подшипниковая зона
(Упорные подшипники KingCole с 8 подушками)

Радиальные подшипники качения

Основные принципы работы опорного подшипника с наклонной подушкой описаны в руководствах по выбору и соответствующей литературе многих компетентных производителей.Одно из них – Waukesha Bearings, Waukesha, Wisconsin.

Источники
Компания “Глейшер Металл” в Лондоне, Англия, и Мистик, Коннектикут; Kingsbury Inc. в Филадельфии, штат Пенсильвания, и Waukesha Bearings в Вокеше, штат Висконсин.

Примечание редактора:
Эта статья была опубликована в книге Хайнца Блоха Практическая смазка для промышленных объектов . Эту и другие книги по смазочным материалам можно приобрести в Интернет-магазине Noria.

Гидродинамическая смазка упорных подшипников или смазка жидкой пленкой

Упорные подшипники с гидродинамической смазкой или жидкой пленкой

Смазка Меню знаний

Упорные подшипники Гидродинамическая или жидкостная смазка

При гидродинамической смазке, иногда называется смазкой жидкой пленкой, изнашиваемые поверхности полностью разделены масляной пленкой.Этот тип смазывающее действие аналогично скоростному катеру, работающему на воды. Когда лодка не движется, она опирается на поддерживающая водная поверхность. Когда лодка начинает движение, она встречает определенное сопротивление или противодействующую силу из-за вязкости воды. Это приводит к тому, что передний край лодка слегка приподнимается и пропускает небольшое количество воды встать между ним и опорной поверхностью воды.Как лодки скорость увеличивается, водная пленка клиновидной формы увеличивается в толщину, пока не будет достигнута постоянная скорость. Когда скорость постоянна, вода поступает под переднюю кромку равна сумме, проходящей наружу от заднего края. Чтобы лодка оставалась над опорной поверхностью. должно быть направленное вверх давление, равное нагрузке.

Тот же принцип можно применить к скользящая поверхность.Смазка жидкой пленкой снижает трение между движущимися поверхностями путем замены жидкостного трения на механическое трение. Чтобы визуализировать эффект сдвига, возьмите место в жидкой пленке, представьте, что пленка состоит из много слоев, похожих на колоду карт. Слой жидкости в контакт с движущейся поверхностью цепляется за эту поверхность и оба движутся с одинаковой скоростью. Точно так же слой жидкости в контакте с другой поверхностью неподвижен.Слои между ними движутся со скоростью, прямо пропорциональной их расстояние от движущейся поверхности. Например, на расстоянии h с поверхности 1, скорость будет V. сила F, необходимая для перемещения Поверхности 1 по Поверхности 2, равна просто сила, необходимая для преодоления трения между слои жидкости. Это внутреннее трение или сопротивление течь, определяется как вязкость жидкости.Вязкость более подробно будет рассмотрено позже.

Принцип гидродинамической смазки можно также применить к более практическому примеру, связанному с упорные подшипники, применяемые в гидроэнергетике. Толкать Подшипниковый узел также известен как подшипники с наклонными подушками. Эти подшипники предназначены для того, чтобы колодки могли подниматься и наклоните должным образом и обеспечьте достаточную площадь для подъема груза генератора.Когда упорный бегун движется над упором башмак, жидкость, приставшая к бегунку, протягивается между бегунок и обувь, заставляющие обувь поворачиваться и образующие клин масла. По мере увеличения скорости бегуна давление масляного клина увеличивается, и бегунок поднимается так как имеет место полная смазка жидкой пленкой. В приложениях там, где нагрузки очень высоки, некоторые упорные подшипники имеют насосы высокого давления для создания начальной масляной пленки.Один раз агрегат достигает 100-процентной скорости, насос переключается выключенный.

Основы смазывания

Подшипники и их смазка

Д-р Роберт М. Грешем, редактор | Основы смазки TLT Октябрь 2012 г.

Этот учебник поможет вам понять основы и подготовиться к экзамену CLS.

---

www.canstockphoto.com

---

КЛЮЧЕВЫЕ ПОНЯТИЯ
• Руководители предприятий часто винят в неисправности подшипника его производителя или поставщика масла, не понимая, как работают эти компоненты.
• Необходимо выбрать подходящий подшипник для применения, правильно установить, обслуживать и смазывать.
• Типы подшипников включают простые, роликовые, магнитные, драгоценные и воздушные.

НЕКОТОРЫЕ РАЗ НАЗАД Я НАПИСАЛ, КАК ЛЮДИ должны проработать процесс использования подшипников на своих предприятиях, прежде чем обвинять производителя подшипников или поставщика смазочных материалов в неисправности.Это одновременно простой и в то же время сложный предмет для среднего человека, отвечающего за оборудование, имеющее подшипники. ( Примечание редактора : статья Боба «Когда плохие вещи случаются с хорошими людьми», доступна в номере за октябрь 2005 г., а также на сайте www.stle.org).

Ключевые моменты статьи заключались в том, чтобы сначала выяснить такие вещи, как:

• Был ли установлен правильный подшипник (размер, тип и т. Д.)?
• Правильно ли проведена установка (правильная посадка, проверка центровки и т. Д.)?
• Был ли подшипник правильно смазан подходящей смазкой и соответствовал ли смазочный материал надлежащим спецификациям для обслуживания?
• Правильно ли установлены и отрегулированы уплотнения подходящего типа?
• Было ли оборудование эксплуатироваться в проектных пределах?
• Была ли вероятность заражения во время чего-либо из вышеперечисленного?

Существуют также более неясные виды отказов, такие как точечная коррозия из-за электрической дуги через подшипник или ложный бриннеллинг при транспортировке автомобилей или машин на большие расстояния, когда машина отскакивает или раскачивается на подшипниках.Возможно, вы можете подумать о других примерах, но суть в следующем: только после того, как будут даны ответы на подобные вопросы, мы можем начать подозревать производителя оборудования, производителя подшипников или производителя смазочных материалов.

В целях краткости в предыдущей статье я не охватывал основные типы подшипников, с которыми мы чаще всего сталкиваемся. Если мы не проектируем оборудование или не работаем для подшипниковой компании, базовых знаний должно быть достаточно. При покупке оборудования производитель и компания-производитель подшипников подберут подходящий тип подшипников.Если вы используете оборудование по назначению, все должно получиться. Они также должны рекомендовать цикл и процедуру обслуживания; опять же, все должно наладиться, если вы используете оборудование по назначению.

ОСНОВА ПОДШИПНИКА
Итак, мы все можем наверстать упущенное, цель этой статьи – рассмотреть основные типы подшипников, как подшипников скольжения, так и качения.

Подшипник скольжения, также известный как подшипник скольжения или подшипник скольжения, представляет собой простейший тип подшипника, состоящий только из опорной поверхности.Простая линейная опора может представлять собой пару плоских поверхностей, предназначенных для перемещения, например ящик стола и направляющие, на которых он опирается. При применении вала шейка (часть вала, контактирующая с подшипником) скользит по поверхности подшипника либо в осевом, либо в радиальном направлении, или, я полагаю, и то и другое.

Подшипники скольжения – наименее дорогие подшипники. Они также компактны, легки и обладают высокой грузоподъемностью. Смазка обычно обеспечивается канавками, по которым подается и распределяется консистентная смазка или масло (канавки расположены вне зоны нагрузки).Правильная толщина масляной пленки определяется вязкостью, шероховатостью поверхности, скоростью, нагрузкой и зазорами для конкретного применения.

При увеличении скорости режим смазки – гидродинамический. Таким образом, теоретически подшипник может служить вечно, как показано на рисунке 1, где шейка работает на полной масляной пленке без реального износа.

Рисунок 1.

Примеры таких подшипников включают:

Подшипники скольжения скольжения

Подшипники скольжения

В дополнение к этим конструкциям существуют также сферические подшипники скольжения и подшипники скольжения с угловым контактом.

Сферические подшипники скольжения

Лучше всего подходят для приложений, требующих нагрузок при колебательных и / или непрерывных вращательных движениях. Они также предназначены для приложений с угловым перекосом.

Радиально-упорные подшипники скольжения

Лучше всего подходят для приложений с большими нагрузками, однонаправленными, осевыми нагрузками. Если осевая нагрузка изменится, радиально-упорный подшипник отделится. Для приложений, требующих реверсирования осевой нагрузки, используйте пару радиально-упорных подшипников.

Следующим по значимости классом подшипников являются подшипники качения, среди которых шариковые подшипники являются одними из самых распространенных. Шариковые подшипники имеют более низкую грузоподъемность для своего размера, чем другие типы подшипников качения, из-за меньшей площади контакта между шариками и дорожками качения. Они могут терпеть небольшое несоответствие внутренней и внешней рас.

Из различных типов шарикоподшипников, одним из них является так называемый радиальный шарикоподшипник ( см. Рис. 2 ).

Рисунок 2.

В радиальном подшипнике с глубоким желобом размеры дорожки близки к размерам шариков, которые в нем движутся. Подшипники с глубокими канавками могут выдерживать более высокие нагрузки из-за большей площади контакта с поверхностью.

Радиальные шарикоподшипники предназначены для восприятия как радиальных, так и легких осевых нагрузок.

Аналогичным образом, для применений, где осевые нагрузки являются частью конструкции, а также радиальные нагрузки, существуют осевые шарикоподшипники, которые являются более экстремальной версией угловых шарикоподшипников.

Для тех случаев, когда вал может нагружать подшипник из-за неправильного выравнивания, используются самоустанавливающиеся шарикоподшипники.

Самоустанавливающиеся шарикоподшипники

Для тех применений, где нагрузка является чисто осевой, используются упорные шарикоподшипники:

Упорные шарикоподшипники

Следующим основным классом подшипников качения являются роликовые подшипники. . Они рассчитаны на более высокие нагрузки и решают те же конструктивные проблемы, что и шариковые подшипники.Первым из них является конический роликовый подшипник, ключевым элементом конструкции которого является то, что конусы (, см. Рис. 3, ) могут перекатываться друг с другом без проскальзывания.

Рисунок 3.

Опять же, когда наблюдается некоторый прогиб или возможна угловая ошибка при центровке, используются сферические роликовые подшипники. Для приложений с высокими радиальными нагрузками используются цилиндрические роликоподшипники. А для применения в упорных подшипниках с высокими нагрузками используются упорные конические роликовые подшипники.Эти подшипники обеспечивают очень компактные в осевом направлении подшипниковые узлы. Они могут нести очень большие осевые нагрузки, нечувствительны к ударным нагрузкам и обладают жесткостью. Они доступны в однонаправленных упорных конических роликоподшипниках и двухсторонних упорных конических роликоподшипниках.

Также для высоких осевых нагрузок используются упорные цилиндрические роликоподшипники. Упорные цилиндрические роликоподшипники подходят для больших осевых нагрузок. Они относительно нечувствительны к ударным нагрузкам, очень жесткие и требуют небольшого осевого пространства.Кроме того, они обычно доступны в виде однонаправленных подшипников, которые могут выдерживать только осевые нагрузки, действующие в одном направлении.

Одной из самых универсальных конструкций является упорный сферический роликовый подшипник. Здесь нагрузка передается от одной дорожки качения к другой под углом к ​​оси подшипника. Таким образом, они могут выдерживать радиальные нагрузки в дополнение к одновременно действующим осевым нагрузкам. Их функция самоцентрирования делает их относительно нечувствительными к прогибу и перекосу вала. Следовательно, они могут выдерживать очень большие осевые нагрузки и относительно высокую скорость работы.

Особым случаем подшипников качения являются игольчатые подшипники. Игольчатые подшипники имеют большую площадь поверхности контакта с внешними поверхностями подшипников по сравнению с шариковыми подшипниками. Они компактны – меньше добавленный зазор (разница между диаметром вала и внешним диаметром подшипника). Таким образом, они могут выдерживать чрезвычайно высокую радиальную нагрузку.

Некоторые специальные типы подшипников включают магнитные подшипники, которые удерживают вал с помощью электромагнитов, окружающих вал.Таким образом, в процессе эксплуатации он не изнашивается и, конечно же, имеет очень низкое трение. Очевидно, что это очень дорогие подшипники для покупки и эксплуатации.

Сферические роликовые упорные подшипники

Драгоценные подшипники – еще один необычный тип подшипников, которые обычно используются в часах и других точных механизмах. Они могут быть очень маленькими и часто не смазываются.

Наконец, воздушные подшипники – это еще один специальный подшипник, в котором устранены недостатки систем смазки маслом или консистентной смазкой в ​​таком оборудовании, как турбокомпрессоры.Здесь масло может попасть во всасываемый воздух и негативно повлиять на выбросы выхлопных газов в турбокомпрессоре. Кроме того, масло, подаваемое на роликовый подшипник, создает некоторое гидродинамическое сопротивление. Это устранено в воздушном подшипнике. Масло будет закоксовываться, если двигатель выключить, когда турбонагнетатель еще очень горячий.

Кроме того, необходимо разработать турбонагнетатель с масляной смазкой для подачи масла и со сливными шлангами и, возможно, охладителем, что увеличивает стоимость и сложность турбонагнетателя. Использование подшипников скольжения и качения потребует относительно большого зазора между вершинами лопастей, тогда как воздушные подшипники имеют очень низкий профиль.

Игольчатые подшипники

Драгоценные подшипники в часах

Что ж, это, вероятно, больше, чем вы когда-либо хотели знать о конструкции подшипников. Тем не менее, тем, кто готовится к сертификационному экзамену CLS, вам необходимо знать о различных типах подшипников и о том, как их устранять.

Боб Грешем – директор по профессиональному развитию STLE. Вы можете связаться с ним по телефону rgresham @ stle.орг.

Численное исследование осевой вибрации малого упорного подшипника с водяной смазкой с учетом рифленой колодки

Аннотация.

В данной статье представлено влияние колодки с поперечными канавками на осевую вибрацию малого упорного подшипника при водяной смазке. Из-за уменьшения размеров электронных устройств такая составная часть, как упорный подшипник, в микроизготовлении становится небольшого размера. Поэтому изучение характеристики вибрации малого упорного подшипника при водной смазке имеет важное значение для высокоточной обработки.Модель гидродинамической смазки использовалась для прогнозирования толщины водяной пленки, профиля давления воды и жесткости подшипника. Метод конечных разностей (FDM) и схема Ньютона-Рафсона используются для получения численных результатов, то есть распределения давления воды, толщины водяной смазочной пленки и жесткости подшипника при изменении глубины канавки. Рифленая форма подушечек, рассмотренная в данной статье, имела эллиптическую форму. Уравнение движения при импульсном возбуждении с учетом осевой вибрации для малого упорного подшипника решалось методом Рунге-Кутта.Численные результаты показали, что использование эллиптических поперечных канавок эффективно для увеличения жесткости пленки жидкости, а максимальное смещение при осевой вибрации может быть уменьшено.

Ключевые слова: бороздчатая поверхность, гидродинамика, вода, осевые колебания, импульсное возбуждение.

1. Введение

Упорный подшипник – это обычный элемент машин, который широко используется для поддержки осевых нагрузок. Например, упорный подшипник для микропроизводства используется для производства электронных компонентов.В настоящее время настоятельно требуется уменьшение размеров электронных устройств, таких как цифровые фотоаппараты и смартфоны [1]. Чтобы производить мелкие детали в электронных устройствах, высокоскоростное фрезерование становится важным методом получения деталей с высокой эффективностью. Однако на эффективность высокоскоростного фрезерования влияет вибрация малого упорного подшипника. Поэтому изучение вибрации малого упорного подшипника при водяной смазке важно для высокоточной обработки. Предыдущие работы по упорным подшипникам можно подытожить следующим образом.Исследована осевая жесткость масляной пленки упорного подшипника качения [2]. Размеры решетки были исследованы численно, а профиль давления воздуха в упорном подшипнике представлен в [3]. Рассмотрен большой упорный подшипник с наклонной подушкой под масляной смазкой. Коэффициент угловой жесткости был исследован, как представлено в [4]. Модель гидродинамической смазки применялась для анализа характеристик упорного подшипника в двигательной установке корабля. Распределение давления и минимальная толщина масляной пленки при различных нагрузках и наклонах колодок были представлены численно [5].Влияние множества отверстий в опорной поверхности на характеристики воздушного упорного подшипника представлено в [6]. Пневматические упорные подшипники жестких дисков (ЖД) с учетом шлицевых подшипников были численно исследованы [7-8]. Однако очевидно, что в предыдущих упомянутых выше работах численно не исследовалось влияние эллиптической рифленой поверхности на осевую вибрацию малого упорного подшипника. В данной статье рассматривается жесткость водяной пленки подшипника при изменении глубины канавок.Осевая вибрация от импульсной нагрузки упорного подшипника при изменении глубины канавки также исследовалась численно. В этой статье тепловой эффект и момент трения не рассматривались.

2. Основные уравнения

Приведены основные уравнения, использованные в численной процедуре для анализа характеристик малого упорного подшипника с водяной смазкой. Принципиальная схема малого упорного подшипника, использованного в этой статье, показана на рис.1. Вал вращается со скоростью ω рад / с. Водяная смазка находится между поверхностями корпуса и вала. Упорный подшипник с шестью подушками установлен в положении A, как показано на рис. 1 (a), а конфигурация размера колодок представлена ​​на рис. 1 (b). Вода, смазывающая между поверхностью рабочего колеса и поверхностью колодки с канавками в условиях скольжения, формирует распределение давления для поддержки осевой нагрузки. В этой статье рассматриваются три канавки на подушке, как показано на рис. 1 (c), и основные уравнения могут быть выражены следующим образом.

Рис. 1. Принципиальная схема малого упорного подшипника: а) вращающийся вал и упорный подшипник, б) колодки для детали А, в) 3 канавки на одной колодке для разреза Б-Б

а)

б)

в)

Уравнение Рейнольдса для полярной координаты используется для прогнозирования профиля давления между поверхностью рабочего колеса и поверхностью колодки и выражается как:

(1)

1rddθh4rdpdθ + ddrh4rdp.rdr-6μ rωrdhdθ = 0,

, где p – давление воды, μ – вязкость воды, а h – толщина водяной пленки, которая включает параметры канавки и геометрию подушки. Толщина пленки может быть оценена, как показано в формуле. (2):

(2)

h = h0 + rθ0sinα1-θθ0 + δθ,

, где δθ – форма поперечной канавки, расположенной на подушке и зависящая от ширины канавки (–), глубины канавки (he) и угловой координаты (θ). Грузоподъемность W для колодок N получается следующим интегрированием:

(3)

W = N∫θinθout∫riropr, θrdθ.

Жесткость водной смазки рассчитывается по формуле. (4) [6]:

Предполагается, что коэффициент демпфирования для осевого направления соответствует точке поршень-цилиндр и может быть оценен как [9]:

где d – зазор вращающегося вала и корпуса, D – диаметр вала, а L – длина вала в корпусе. Динамический отклик подшипника на импульсное возбуждение упрощается до одной степени свободы. Следовательно, уравнение движения массы подшипника m в осевом направлении z может быть выражено как:

(6)

md2zdt2 + Czdzdt + Kzz = fzt,

где fz (t) – сила, действующая на систему из-за импульсного возбуждения.

3. Числовая процедура

Для численного анализа уравнения. (1), (2) и (3) необходимо преобразовать в безразмерные формы с помощью следующей замены:

(7)

P = pp0, p0 = μωr02θ0riθ0sinα2, h * = hriθ0sinα, r * = rro-ri, θ * = θθ0.

Производные в безразмерном уравнении Рейнольдса можно аппроксимировать методом конечных разностей. Безразмерное давление получается с помощью итерационного метода Ньютона-Рафсона.Подставляя уравнения. (4) и (5) в уравнение. (6) и используя метод Рунге-Кутта, можно получить динамический отклик пеленга для направления z.

4. Численные результаты и обсуждение

Численные результаты в этой статье были рассчитаны со следующими параметрами: колодки с внутренним радиусом ri = 0,006 м, внешним радиусом ro = 0,008 м, углом накладки θ0 = π / 4 рад, шириной канавки we = 0,8 мм, угол поворота α = 0,0182 рад и количество подушек N = 6. Длина вала L равна 0.1 м, диаметр вала D составляет 0,01595 м, масса подшипника m составляет 100 г, а зазор вращающегося вала и корпуса d составляет 25 мкм. Численные результаты таких характеристик подшипников, как профили давления воды, минимальная толщина пленки воды и ее жесткость, показаны на рис. 2, 3 и 4 соответственно. Результаты показывают, что профиль давления уменьшается на входе в положение с канавкой, затем профиль давления быстро увеличивается на выходе из положения с канавкой. Особенно в канавке на конце колодки давление явно увеличивается и выше, чем в случае гладкой колодки, как показано на рис.2. Из-за падения давления на входе в желобчатом положении толщина водяной пленки на хвостовой части подушки будет уменьшена, чтобы сформировать компенсированное давление для поддержки осевой нагрузки. Следовательно, минимальная толщина водной пленки h0 может быть уменьшена при увеличении глубины канавки, как показано на рис. 3. Жесткость подшипника пленки жидкости при различной глубине канавки, как показано на рис. 4, была рассчитана с использованием относительной минимальной толщины пленки. и грузоподъемность. Результаты показывают, что глубина канавки колодки составляет 0-50 мкм, жесткость увеличивается незначительно, но жесткость увеличивается сразу же, когда глубина канавки колодки составляет 75–100 мкм.

Рис. 2. Безразмерные профили давления в малых упорных подшипниках: а) шесть гладких подушек, б) одна гладкая подушечка, в) шесть подушек с глубиной канавки, he = 25 мкм, г) одна подушечка с глубиной канавки, he = 25 мкм

а)

б)

в)

г)

Рис. 3. Влияние глубины канавки на толщину водяной пленки в упорном подшипнике при ω = 10.000 рад / с

Рис. 4. Жесткость подшипника при различной глубине канавки (ω = 10.000 рад / с)

Характеристики осевого смещения при импульсном возбуждении 100 Н · м и частоте вращения ω = 10.000 рад / с представлены на рис. 5 и 6. Результаты показывают сравнение смещения для гладкой подушки, подушечки с канавками глубиной 50 мкм и подушечки с канавками глубиной 100 мкм. Все тематические исследования показывают, что ответы системы очень быстро затухают с периодом времени около 1.0 мс, как показано на рис. С 5 (а) по 5 (с). Максимальные смещения, которые происходят в первом цикле колебаний, уменьшаются, а частотные характеристики увеличиваются, когда глубина канавки увеличивается, как показано на Фиг.5 (d). В результате система в случае подушки с глубиной канавки 100 мкм после прохождения максимального смещения вибрирует со скоростью, большей, чем в случае гладкой подушки и площадки с глубиной канавки 50 мкм, как показано на рис. 6. Следовательно, максимальное смещение во втором цикле колебаний для колодки с глубиной канавки 100 мкм больше, чем у гладких колодок и колодок с глубиной канавки 50 мкм.

Рис. 5. Реакция на осевое смещение при различной глубине канавки: a) he = 0, b) he = 50 мкм, c) he = 100 мкм, d) сравнение характеристик смещения для he = 0, 50 мкм и 100 мкм

а)

б)

в)

г)

Рис. 6. Сравнение скоростей и смещений при изменении глубины канавок.

5.Выводы

В данной работе численно исследовано влияние поперечной эллиптической канавки на характеристики малого упорного подшипника с водяной смазкой и осевые колебания. Основные выводы можно резюмировать следующим образом:

1) Использование поперечной эллиптической канавки позволяет уменьшить толщину водяной пленки на задней части колодки и компенсировать давление воды. Следовательно, максимальное давление для рифленой колодки на хвостовой части колодки увеличивается.

2) Используя поперечную эллиптическую канавку, жесткость водной смазки увеличивается пропорционально значению глубины канавки.Следовательно, максимальное смещение для первого цикла вибрации уменьшается.

Численное исследование профиля давления в упорном подшипнике с гидродинамической смазкой

Уравнение Рейнольдса решается с использованием метода конечных разностей (FDM) на поверхности наклонной подушки для определения распределения давления в масляной пленке смазочного материала. Описаны различные профили давления с независимостью от сетки. Настоящая работа оценивает давление в различных местах после выполнения тщательного уточнения сетки.В недавних аналогичных работах этот аспект не рассматривался. Однако настоящее исследование показывает, что это может иметь значительное влияние на профиль давления. Представлены результаты для площадки в форме сектора, и показано, что максимальное среднее значение давления на 12% (приблизительно) больше, чем предыдущие результаты. Независимость от сетки возникает после сеток 24 × 24. Параметр «» был предложен для обеспечения удобного индикатора получения результатов, не зависящих от сетки. , где «» можно зафиксировать на удобном значении, и в настоящем исследовании используется постоянное значение минимальной толщины пленки 75 мкм м.Этот важный параметр выделен в настоящей работе; расположение зоны пикового давления в координатах () смещается за счет изменения размера сетки, что поможет проектировщику и экспериментатору удобно определить положение датчика измерения давления.

1. Введение

В этой жидкой смазке две сопрягаемые поверхности разделены слоем смазки. Чтобы иметь несущее (положительное) давление, пленка должна сходиться в пространстве.Последующее определение профиля давления численно является важным вопросом, и полученные таким образом значения необходимо строго проверять в зависимости от размера сетки. Это распределение давления, которое уравновешивает вес тяжелого вала и турбины, которые встречаются на гидроэлектростанциях с турбинным агрегатом. Уравнение Рейнольдса, полученное из уравнений Навье-Стокса (NS) с использованием допущений о тонкой пленке, широко используется в трибологических приложениях. Уравнение Рейнольдса в полярной форме можно легко найти во многих учебниках, если, однако, любой из этих источников выводит полярное уравнение Рейнольдса непосредственно из цилиндрического уравнения НС [1–3].Уравнение Рейнольдса является упрощенным от уравнения NS при анализе потока жидкой смазки, уравнение Рейнольдса обычно используется для его практического применения, в то время как полные уравнения NS используются для определения границ применимости уравнения Рейнольдса. Оба метода дают одинаковые результаты при работе с узкими зазорами; однако при увеличении минимального расстояния горловины канала получаемые значения давления становятся совершенно другими [4]. Предполагается, что поток жидкости между подушкой и воротником никогда не бывает турбулентным, и применяемая модель действительна только для ламинарных жидкостей.Это обычное предположение, хотя в некоторых случаях турбулентный поток существует в определенных рабочих точках [5]. Переход от ламинарного к турбулентному потоку сначала происходит на передней кромке, где поток жидкости более густой. Хотя известно, что результаты будут более точными при использовании полных уравнений NS, сложность вычислений значительно возрастает; поэтому уравнение Рейнольдса использовалось для расчета тонкой смазочной пленки в нескольких исследовательских работах. Плотность и вязкость жидкости являются одними из важных параметров.Чтобы получить желаемое давление, часто проще изменить тип смазки, чем изменять другие параметры, такие как высота зазора или относительное движение между поверхностями, которое в этом случае идентично скорости втулки.

Влияние кривизны колодок на характеристики упорного подшипника описано в [6]. В [7, 8] показано, что форма пленки оказывает значительное влияние на характеристики подшипников. В [9] было исследовано, что влияние непрерывных периферийных профилей поверхности может отражаться на рабочих характеристиках упорного подшипника секторного типа.Согласно исследованиям [10, 11], по сравнению с обычной конической формой жидкой пленки, новый профиль поверхности (циклоидальный, катеноидальный, экспоненциальный, полиномиальный) обеспечивает значительное увеличение несущей способности, а также значительное уменьшение в коэффициенте трения. В недавних работах исследователи также не представили влияние размера сетки на решение уравнения Рейнольдса, например, работа, представленная в [12], цитируется как один из таких случаев, в которой прямо представлено 9 × 9 сетка и не показала влияние укрупнения или измельчения сетки на профиль давления.Теоретически и экспериментально изучено влияние волнистости поверхности на несущую способность конечного подшипника скольжения. Автор зафиксировал повышенную грузоподъемность при наличии волнистости поверхности неподвижной подушки.

Форма сходящегося клина существенно влияет на характеристики подшипника [13–15]. Исследования, проведенные [11, 16] бесконечно широкими грубыми подшипниками скольжения изотермически для экспоненциальной, гиперболической и секущей форм пленки с использованием жидкостей парного напряжения.Авторы сообщают, что увеличение давления больше для экспоненциальных и гиперболических ползунков [16]. Более того, исследователи [17, 18] изучили THD-поведение подшипника скольжения с карманом и сообщили, что максимальное давление выше для подшипника с карманом по сравнению с плоским подшипником скольжения. [19, 20] изучали влияние формы пленки на характеристики продольно шероховатой, бесконечно широкой опоры скольжения для изотермических условий и сообщили о лучшей несущей способности с экспоненциальной, секущей и гиперболической формами пленки по сравнению с плоской наклонной формой пленки.Расчетная модель упорного подшипника построена с учетом предположений, сделанных в предыдущих главах. Он изготовлен в виде подушки в форме сектора, которая полностью погружена в масло и опирается на поддерживающую конструкцию (могут применяться разные системы). Нагрузка передается от вращающегося рабочего колеса через масляную пленку на подушку подшипника и опору. Используется повторяемость вращения системы, поэтому модель может быть ограничена одним сектором. В данной работе секторный шестикладчатый упорный подшипник и его характерные размеры показаны на рисунке 1.При нормальной скорости поверхность колодки и бегунка разделены тонкой пленкой смазки. Геометрия и свойства подшипников представлены в виде таблицы в таблице 1.

90 110

Внутренний радиус10 Марка Количество Описание 5 57,15 мм Наружный радиус 114.3 мм Количество колодок 6 Угол накладки 50,0 ° Угол поворота 30,0 ° Толщина колодки 5 мм 901 Условия эксплуатации Осевая нагрузка 52265 Н Частота вращения вала 1500 об / мин Температура на входе 0 4096 900 °	Свойства масла
Тип масла	VG46
Вязкость при 40 ° C	39.0 мПа с
Вязкость при 100 ° C		5,4 мПа с
Плотность		855,0 кг / м 3
Теплопроводность		0,13 Вт / м / К

2. Уравнение Рейнольдса

Приведены следующие предположения. анализ.(a) В масляной пленке существуют устойчивые условия. (b) Смазка несжимаема. (c) Смазка имеет ньютоновскую природу. (d) Течение в сужающемся клине является ламинарным. (e) Влияние давления и сдвига на вязкость незначительна.

Анализ гидродинамических упорных подшипников основан на уравнении Рейнольдса для распределения давления. С увеличением мощности компьютеров были разработаны численные модели, учитывающие влияние изменений вязкости вдоль и поперек смазочной пленки.Уравнение Рейнольдса используется для расчета поля давления в масляной пленке. Не учитывается изменение вязкости по толщине масляной пленки; Уравнение Рейнольдса для вкладыша упорного подшипника секторной формы с несжимаемой смазкой в ​​установившемся режиме, как указано в [3]. Уравнение (1) представляет собой цилиндрические координаты уравнения Рейнольдса. Рассмотреть возможность Это уравнение можно преобразовать в безразмерную форму, сделав следующие замены: Когда указанные выше замены производятся после некоторых упрощений, уравнение в его безразмерной форме выглядит следующим образом:

3.Уравнение для толщины пленки

Для геометрии формы сектора толщина пленки выражается в координатах. Выражение толщины компактной пленки, представленное в [15], учитывает изменение в окружном и радиальном направлениях. Форма масляной пленки была получена с использованием (4) Преобразуя вышеуказанное уравнение в безразмерную форму, разделив вышеуказанное уравнение на, мы получаем

4. Грузоподъемность (LCC)

После определения распределения давления можно рассчитать грузоподъемность [12].В безразмерной форме грузоподъемность определяется выражением (6)

5. Численная процедура

Численная обработка уравнения Рейнольдса (2D) с использованием метода конечных разностей для дискретизации вкладыша подшипника в форме секторов выполняется с учетом различных размеров сетки в терминах. узлов () и различных коэффициентов сходимости “”, как указано в (7) Уравнение конечных разностей получается путем аппроксимации производных в дифференциальном уравнении посредством разложения в усеченный ряд Тейлора для последовательных точек сетки.Запись уравнения Рейнольдса в конечно-разностной форме, как в (8), приводит к набору линейных алгебраических уравнений, которые преобразуются в матричную форму для решения с использованием схемы Гаусса-Зейделя для итераций вместе с соответствующими граничными условиями и, следовательно, узловым давлением (безразмерный) вычисляется. Это определит безразмерное давление в каждом узле. Итерация будет повторяться до тех пор, пока давление масла не сойдется в соответствии с алгоритмом, показанным на рисунке 2, а критерии сходимости, используемые для узлового давления, приведены в (9).Рассмотреть возможность Расчетная обработка использует эти значения давления вместе с численными методами (как правило Симпсона одной трети) для интегрирования, чтобы вычислить допустимую нагрузку (LCC). Здесь рассматривается значение очень жесткого допуска, чтобы гарантировать точность числовой производной, вычисленной с помощью показанного алгоритма. Рассмотреть возможность где «» – предел допуска. В данном исследовании учитывалось постоянное значение минимальной толщины пленки 75 мкм м [5].Результат исследования уточнения сетки найден совпадающим с опубликованной работой [5]. Количество размеров ячеек и их соответствующие результаты с точки зрения распределения давления и толщины пленки представлены в этой статье.

6. Результаты и обсуждение

Для обеспечения числовой точности распределение давления, показанное на Рисунке 9, удовлетворяет пределу сходимости 0,1%. На Рисунке 9 видно, что величина создаваемого давления в масляной пленке для подушки секторной формы изменяется от маленького размера сетки к большему.Со стороны передней кромки давление на поверхность колодки невелико; Между тем, на поверхности колодки вблизи задней кромки возникает сильное давление. Максимальные значения давления расположены ближе к задней кромке, поскольку пиковое давление немного ближе к задней кромке. Сохранение минимальной толщины пленки было ограничивающим параметром, используемым при анализе. Распределение безразмерной толщины масляной пленки в окружном направлении для центральной линии и внешней дуги показано на Фигуре 8; Сеточно-независимое исследование играет выдающуюся роль в поиске лучшего решения численной модели.По мере того, как мы продолжаем увеличивать размер сетки с 12 × 12 до 96 × 96, на практике происходят значительные изменения. Различные трехмерные сетки безразмерного распределения давления показаны на рисунках 3, 4, 5, 6 и 7. Результаты, полученные исследователями [17, 18], близко соответствуют траектории с размером сетки 4 × 4, 8 × 8 и так далее. Результаты, вычисленные с помощью [12], с ограниченным размером сетки 9 × 9, также показывают хорошее согласие с текущим размером сетки более высокого порядка. В целом результаты показывают монотонное увеличение точности и стабильности при переходе от курсовых сеток к мелким сеткам.

Поддерживаемая устойчивая толщина масляной пленки предназначена для увеличения несущей способности. В данном случае минимальная толщина масляной пленки принимается постоянной величиной 75 мкм м. Профиль пленки называется глобальным оптимумом, если для данного набора рабочих условий и минимальной толщины пленки он может обеспечить максимальную несущую способность среди всех возможных профилей пленки. Это связано с аккомодацией толщины масляной пленки.Подробные результаты создания давления, значения толщины пленки по уравнению Рейнольдса приведены в работах [12, 15, 17, 18]. Из графической интерпретации, показанной на Рисунке 10 (а), ясно, что безразмерное распределение давления постепенно увеличивается от нуля до максимального значения в центре подушки почти во всех случаях размеров сетки в радиальном направлении. На рисунке 10 (b) здесь отмечено, что безразмерное распределение давления усиливается по направлению к задней кромке подушки, но изменяется по величине в зависимости от размера сетки.На рисунке 10 (c) видно, что безразмерное распределение давления очень мало и оно резко достигает пикового значения при минимальной толщине пленки и, таким образом, противодействует внешней нагрузке на поверхность скольжения. Полученные результаты показаны в таблице 2 с использованием масштабного коэффициента «» для вычисления давления на различных уровнях сетки. Соотношение разработано для получения изменения в процентах с точки зрения параметра «» на основе эталонной сетки при размере сетки 9 × 9, используемом в [12]. Из настоящего исследования очевидно, что есть 12% -ное увеличение значений давления с включением независимости сети.

11,0 901260 Размер сетки () Давление (ND) Давление = Где «» = 1000 12 × 12 0,0110 0,0542 24 × 24 0,0119 11,9 0,1273 30 × 30 0,01261 ​​ 12,61 0,1751 40 × 40 40 × 40 12,60 0,1765 96 × 96 0,01255 12,55 0,1713

Где «» – коэффициент масштабирования, позволяющий легко замечать значения давления. при разном размере сетки.

Местоположение зоны пикового давления также изменяется с точки зрения координат по отношению к изменению размеров сетки от бегущей до точной сетки, следовательно, на основе настоящего исследования можно найти точное местоположение, где датчики давления в матричной форме могут быть введены для получения эффективных значений давления на поверхности подушки.

7. Проверка

Очевидно, что настоящее исследование находится в тесном согласии с некоторыми работами, доступными в открытой литературе [12, 15, 17, 18]. Поскольку в настоящей работе сообщается о независимости сетки от давления за пределами сетки 9 × 9, эта особенность ограниченно сообщается в [12, 17, 18]. Таким образом, результаты для значений распределения давления ограничивают авторов в отношении однозначного сравнения уточненного размера ячеек с предыдущими работами [12, 15, 17, 18].

8.Заключение

В данной работе анализируются гидродинамические характеристики подушек упорного подшипника секторной формы с учетом полномасштабных эффектов создания давления. Основные уравнения разбиваются с использованием FDM, выраженного в их безразмерной форме, которая, наконец, была решена для распределения давления с использованием соответствующих граничных условий. Предложено численное решение и разработан алгоритм наряду с числовым кодом. Было замечено, что при изменении размера ячеек точность результатов значительно улучшилась.Величина давления была значительно изменена с вариантом выполнения анализа уточнения сетки. Из представленной работы видно, что максимальное среднее значение давления на 12% больше результатов, полученных с использованием крупной сетки. При сетке 24 × 24 анализ показывает независимое поведение результатов и не показывает дальнейших значительных улучшений, хотя результат изменяется (хотя и незначительно), когда сетка дополнительно уточняется за пределы 24 × 24. Важный параметр дизайна был придуман в таблице. форма «» в настоящей работе.Это предоставит экспериментаторам логичную процедуру для расположения датчиков давления.

Номенклатура

900 93

:	Критерии сходимости для расчета
:	Минимальная толщина масляной пленки ( мкм м)
:	Размер конуса
:	Количество точек сетки в радиальном направлении
:	Количество точек сетки в окружном направлении
:	Угловое деление сетки (радианы)
:	Радиальное деление сетки (м)
:	Угловая протяженность подушки в градусах
:	Указатель узла в радиальном направлении
:	Указатель узла в окружном направлении
:	Гидродинамическое давление (Н / м 2 )
:	Наружный радиус подушки (м)
:	Внутренний радиус колодки (м)
:	Плотность смазочного масла (кг / м 3 )
:	Вязкость (Па)
:	Угловая скорость вала (рад / с)
:	Нагрузка на подшипник (к Н)
:	Безразмерное давление
:	Безразмерная Радиальная координата
:	Безразмерная окружная координата
:	Безразмерная вязкость
:	Безразмерная толщина масляной пленки
:	Расчет измельчения сетки Параметр
:	Предел допуска в процентах для сетки вариации размеров
:	Коэффициент конвергенции.

Конфликт интересов

Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов в отношении публикации данной статьи.

Возникновение явлений гистерезиса при гидродинамической смазке в упорном подшипнике уплотнения с впадинами

Материалы (Базель). 2021 сен; 14 (18): 5222.

Рео Мива

¹ Высшая школа инженерии, Университет Канто Гакуин, 1-50-1 Муцуурахигаси, Иокогама 236-8501, Япония; pj.ca.niukag-otnak @ 2008j12d

Norifumi Miyanaga

² Департамент науки и инженерии, Университет Канто Гакуин, 1-50-1 Mutsuurahigashi, Yokohama 236-8501, Япония

Jun Tomioka

^{Факультет науки 3 90 Инженерное дело, Университет Васэда, 3-4-1 Окубо, Синдзюку-ку, Токио 169-8555, Япония; pj.adesaw@akoimot}

Чин-Чунг Вэй, академический редактор, Вен-Сянь Као, академический редактор, и Дженг-Хаур Хорнг, академический редактор

¹ Высшая школа инженерии, Университет Канто Гакуин, 1-50-1 Муцуурахигаси , Иокогама 236-8501, Япония; пиджейca.niukag-otnak@2008j12d

² Департамент науки и инженерии, Университет Канто Гакуин, 1-50-1 Муцуурахигаси, Йокогама 236-8501, Япония

³ Факультет науки и техники, Университет Васэда, 3-4 -1 Окубо, Синдзюку-ку, Токио 169-8555, Япония; pj.adesaw@akoimot

Поступила в редакцию 29.07.2021 г .; Принято 2021 8 сентября.

Заявление о доступности данных

Данные, представленные в этом исследовании, доступны по запросу от соответствующего автора после получения разрешения уполномоченного лица.

Abstract

В этой статье описаны уникальные явления гистерезиса, которые проявляются в гидродинамических смазочных свойствах упорных подшипников с углублениями. Образец упорного подшипника уплотнительного типа был текстурирован с ямками. Допустимая нагрузка и момент трения измерялись при постоянной толщине пленки и сравнивались с таковыми для образца без ямок. Для изучения размера кавитационных пузырьков, возникающих в различных условиях, во время экспериментов наблюдали за зоной смазки.Использованный образец с углублениями обеспечивал несущую способность и демонстрировал интересное явление гистерезиса – разницу в значениях в процессах увеличения и уменьшения скорости вращения. Результаты визуализации показали, что размер кавитационных пузырьков, возникающих внутри ямок, сильно влияет на это явление. Кроме того, образец с ямочками смог снизить момент трения по сравнению с образцом без ямок. Однако момент трения не имел петли гистерезиса, аналогичной той, которая показана в допустимой нагрузке.

Ключевые слова: гидродинамическая смазка, упорные подшипники, явления гистерезиса, впадины

1. Введение

Нанесение впадин и / или канавок в смазываемой области является эффективным методом улучшения смазочных характеристик [1]. Следовательно, эта технология используется в различных механических элементах, таких как подшипники [2,3,4,5], уплотнения [6,7,8] и поршневые кольца [9,10].

В 1996 году Etsion et al. [11] рассчитали момент трения и утечку в механическом уплотнении с регулярной микроповерхностной структурой.Они пришли к выводу, что увеличение несущей способности (силы пленки жидкости) было получено за счет кавитации в каждой лунке. Это приемлемый механизм для объяснения улучшения смазывающих свойств поверхностей с ямочками. Ямочки содержат расходящиеся и беседующие области; следовательно, внутри отводной области образуется кавитационная пленка. Из-за возникшей кавитации давление жидкости в области не может упасть ниже давления кавитации, при котором кавитация начинается, и, таким образом, создается несущая способность для поддержки приложенных нагрузок.Также были предложены другие многообещающие механизмы расширения гидродинамической смазки [12,13,14,15].

Эти публикации побудили последующих исследователей исследовать эту тему, и в последнее время активно изучается влияние текстуры поверхности с целью поиска оптимального выбора размера и плотности ямок. Для этого необходимо экспериментальное понимание поведения жидкой пленки путем измерения несущей способности и трения, а также визуализации области контакта.Шен и др. [16] сравнили прямоугольные и треугольные профили поперечного сечения и пришли к выводу, что прямоугольный профиль может обеспечить более высокую несущую способность. Yu et al. В [17] рассчитывались гидродинамические давления круглых, треугольных и эллиптических лунок. Cross et al. [18] выполнили визуальные испытания упорных подшипников с круглым карманом и сообщили, что площадь кавитации увеличивается с увеличением скорости вращения и вязкости смазки. Однако влияние кавитации на гидродинамическую смазку поверхности с ямочками до конца не выяснено.Одна из проблем для выяснения эффектов кавитации заключается в том, что для уравновешивания с приложенной нагрузкой толщина пленки жидкости изменяется в обычных испытательных устройствах. Таким образом, обсуждение влияния кавитации на характеристики подшипника включало эффекты толщины пленки.

Чтобы преодолеть эту трудность, мы [19] разработали экспериментальное устройство, в котором толщина пленки может поддерживаться постоянной, а грузоподъемность и момент трения измеряются в различных условиях.С помощью устройства обсуждается влияние формы лунки на гидродинамические свойства. Это устройство позволяет обсуждать эффект кавитации при изменении скорости скольжения и дает дополнительное представление о гидродинамических характеристиках упорных подшипников с углублениями. В предыдущей статье предполагалось, что размер кавитационных пузырьков, которые появляются в ямках, оказывает значительное влияние на несущую способность и момент трения.

В этой статье мы показали явление гистерезиса, которое проявляется в гидродинамических смазочных свойствах упорного подшипника уплотнения.Несущая способность и момент трения были измерены с условием фиксированной толщины пленки. Для исследования размера кавитационных пузырьков, возникающих в различных условиях, во время экспериментов наблюдали за зоной смазки. На основе этих результатов была обсуждена связь возникновения кавитации с явлениями гистерезиса несущей способности и момента трения.

2. Экспериментальная техника и методы

2.1. Экспериментальное устройство

показывает использованное здесь экспериментальное устройство.Это устройство позволяет контролировать скорость вращения, зазор (толщину пленки жидкости) между верхней и нижней пластинами, а также объемную температуру смазочного материала. Параллельный упорный подшипник состоит из верхней стеклянной пластины ( Ra = 0,009 мкм) и нижнего латунного образца ( Ra = 0,040 мкм). Стеклянная пластина вращается с помощью вала, поддерживаемого аэростатическим подшипником. Через стеклянную пластину можно наблюдать кавитацию, возникающую в ямках. Смазывающая поверхность облучается зеленым лазером типа седла для видимости кавитационных пузырьков.Рядом с экспериментальной установкой установлена ​​цифровая камера. Он ориентирован на неподвижный образец и может одновременно просматривать семь или восемь ямок.

Аппарат экспериментальный; Контактная область освещена зеленым лазером для видимости.

Образец закрепляют на приборе Пельтье. В этом устройстве зазор между стеклянной пластиной и образцом можно контролировать с точностью до 1 мкм. Допустимая нагрузка и момент трения, действующие на стеклянную пластину жидкой пленкой, могут быть измерены с помощью датчика нормальной силы и датчика крутящего момента соответственно.Смазка помещается в масляную чашу, и объемная температура смазки контролируется устройством Пельтье.

2.2. Образцы

показывают изображения образцов, использованных в этом исследовании, а также иллюстрирует детали используемых образцов. Внутренний и внешний диаметры образцов составляли 24 и 42 мм соответственно. Для образца с углублениями круглые углубления были изготовлены на смазочной поверхности путем химического травления. Подробности процесса травления описаны в литературе [20].Глубину ямок можно контролировать с помощью времени травления.

Фотографии образцов: ( a ) плоский (без ямок) образец, ( b ) с ямочками и ( c ) стеклянная пластина.

Детали образца, использованного в этом исследовании ( d = 6 мм, d = 30 мкм, d _i = 24 мм и d _o = 42 мм).

В данном исследовании десять ямок диаметром 6 мм и глубиной 30 мкм были равномерно расположены на среднем радиусе образца.показывает изображение ямочки под микроскопом. Каждая ямочка имела дно почти квадратной формы. Соотношение площадей ямок (отношение площади ямок к площади смазки) в этом исследовании составляло 30%. Плоский (без ямок) образец также был испытан для сравнения, внутренний и внешний диаметры которого такие же, как у образца с ямочками.

Изображение лунок под микроскопом, использованное в этом исследовании: ( a ) 3D-профиль лунки, ( b ) Профиль поперечного сечения на A-A ‘.

В боковой стенке ямок и плоских образцов для замены смазки было выполнено циркуляционное отверстие диаметром 2 мм.Отверстия обеспечивают поддержание давления с внутренней и внешней сторон зоны смазки на уровне окружающего давления.

2.3. Методика эксперимента

В этом устройстве зазор между верхним стеклянным диском и нижним образцом может поддерживаться постоянным с точностью до 1 мкм, а при фиксированной толщине пленки можно регистрировать грузоподъемность. Момент трения, действующий между двумя поверхностями, измерялся одновременно. При каждой скорости вращения были сделаны снимки области смазки.

Процедура испытаний включала одинаковую последовательность для образцов с углублениями и плоскостями. Для начала испытания нижний образец помещали на устройство Пельтье и погружали в смазочное масло. Вал со стеклянной пластиной был прикреплен к шпинделю, и толщина пленки была зафиксирована на постоянном значении 30 мкм, исходя из того, что почти такая же толщина пленки с глубиной канавки / углубления показывает лучшие характеристики подшипника [5,16] .

Скорость вращения увеличивалась, а затем ступенчато уменьшалась.показывает историю скорости вращения. Скорость вращения была увеличена до 600 мин ⁻¹ с шагом 50 мин ⁻¹ , а затем уменьшена до 0 мин ⁻¹ с шагом 50 мин ⁻¹ . Период испытаний для каждой скорости вращения составлял 30 с, и были записаны средние данные. показывает пример результатов измерения грузоподъемности и момента трения.

Регулировка скорости вращения.

Пример результатов измерения, n = 400 мин ⁻¹ , h = 30 мкм: ( a ) несущая способность; ( b ) момент трения.

Для исследования кавитации, возникающей в углублениях, и ее влияния на несущую способность и момент трения во время измерений наблюдали зону смазки. Кавитация, возникающая в ямках, была зафиксирована цифровой камерой. Отношение площади к лунке анализировали для каждого экспериментального условия.

Объемную температуру смазочного материала поддерживали на уровне 298 ± 0,1 К с помощью устройства Пельтье. В экспериментах использовалось масло SAE30, имеющее вязкость 0.22 Па · с при 298 К. Экспериментальные условия, использованные здесь, перечислены в.

Таблица 1

Скорость вращения, n , (мин −1 )	0–600
Период испытания каждого условия, т , (с)	30
Толщина пленки, h , (мкм)	30
Объемная температура смазочного материала, T , (K)	298 ± 0,1
Вязкость смазочного материала, η , (Па · С)	0.22
Смазка	SAE30

3. Экспериментальные результаты и обсуждение

показывает пример кавитации, возникающей внутри лунки. Верхнюю стеклянную пластину переместили справа налево. Контактная площадка освещалась зеленым лазером. На переднем крае лунки образовался кавитационный пузырь, имеющий круглую форму. Граница реформирования между областью кавитации и областью жидкой пленки четко определялась внутри лунки.Граница реформирования слегка выпуклая по отношению к направлению потока.

Пример кавитации внутри лунки.

Известно [21], что скольжение плоской поверхности по криволинейной поверхности, разделенной пленкой смазки, приводит к возникновению положительного гидродинамического давления в сходящейся части зазора и отрицательного давления в расширяющейся части. Ямка, использованная в этом исследовании, обеспечивает только что описанный конвергентно-расходящийся зазор. Таким образом, ожидается, что на передней кромке возникает отрицательное давление.Когда отрицательное давление ниже, чем давление кавитации (давление газа или давление пара), при котором начинается кавитация, в лунке появляются кавитационные лепешки. Результат, показанный в, четко оправдал ожидания.

и показать зависимость между измеренной грузоподъемностью и скоростью вращения. График означает усредненное значение, а шкала ошибок означает стандартное отклонение. Разброс результатов измерений был очень небольшим. Как показано на фиг.3, плоский образец не создавал несущей способности как при увеличении, так и при уменьшении, поскольку у него не было сходящейся части зазора.Этот результат хорошо согласуется с тем фактом, что параллельные плоские подшипники не могут создавать гидродинамическое давление и его интегральную величину, то есть несущую способность [21]. Напротив, как показано на рисунке, образец с углублениями создавал несущую способность, и, что интересно, процесс увеличения и уменьшения скорости вращения показал разные значения. Следовательно, возникло явление гистерезиса с двумя петлями. Ни в одной статье не описывалось и не обсуждалось это явление, касающееся упорных подшипников с углублениями, поэтому настоящий результат дает дополнительное представление о гидродинамических характеристиках упорных подшипников с углублениями.С результатами визуализации, показанными на, результаты обсуждаются ниже.

Грузоподъемность плоского образца.

Несущая способность образца с углублением.

Результаты наблюдения смазываемой поверхности.

В области А в некоторых ямках появились кавитационные пузырьки. Например, на 200 мин ^-1 только три лунки имели кавитационный пузырь, как показано на; таким образом, другие ямки не создавали несущей способности. Кроме того, количество ямок с разрывом пленки увеличивалось с увеличением скорости вращения.Это означает, что в этой области на увеличение несущей способности влияет не только скорость вращения, но и возникновение кавитации.

Когда скорость вращения достигла области B, от 300 до 550 мин ^-1 , все лунки имели кавитационный пузырь. Кавитационный пузырь расширялся со скоростью вращения. Напротив, несущая способность также увеличивалась с увеличением скорости вращения, но в области B была более постепенной, чем в области A. Считается, что в этой области, поскольку кавитационные пузыри уже появились во всех углублениях, увеличение на грузоподъемность в основном влияла частота вращения.

В области C кавитационные пузырьки в каждой лунке переполнялись, иногда соединяясь с пузырьками в следующих лунках, и становились похожими на одно большое кольцо. В этой области грузоподъемность быстро снижалась, а значение было нестабильным и, следовательно, показало большее стандартное отклонение. Это связано с тем, что ямки покрыты кавитационными пузырьками, тем самым предотвращая гидродинамический эффект, ожидаемый для ямок. Кроме того, следует учитывать, что в конструкциях подшипников эта нестабильно создаваемая несущая способность приводит к самовозбуждающейся вибрации подшипников.

Впоследствии, с уменьшением скорости вращения, кавитационные пузыри возвращались к своим углублениям, и грузоподъемность увеличивалась и стабилизировалась. В области D грузоподъемность постепенно снижалась по мере уменьшения скорости вращения. Кроме того, она была меньше, чем у возрастающего процесса, даже при той же скорости вращения. При сравнении результатов визуализации при 300, 400 и 500 мин ^-1 , в которых все лунки имели кавитационные пузырьки в обоих процессах, наблюдались кавитационные пузырьки в процессе уменьшения, больше, чем в процессе увеличения.показывает соотношение между площадью кавитации и скоростью вращения. Отношение площади кавитации – это отношение площади кавитации к площади впадины, как показано в уравнении (1).

где α – коэффициент площади кавитации, A _cav – площадь кавитации и A _d – площадь впадины. Отношение было получено из среднего значения 10 ямок в трех экспериментах. Разница в результатах измерения отношения площадей кавитации относительно велика, но разница между процессами увеличения и уменьшения очевидна.Можно сказать, что размер кавитационных пузырьков влияет на грузоподъемность. Напротив, при скорости вращения приблизительно 200 мин ^-1 результаты в результате пересекаются процессы увеличения и уменьшения. В процессе уменьшения область D, 10 углублений имели кавитационный пузырь, и грузоподъемность была больше, чем у процесса увеличения в области A, где несколько углублений создавали несущую способность. Как показано на рисунках и, кавитационные пузырьки сжимаются при уменьшении скорости вращения.Когда стеклянная пластина перестала вращаться, кавитационные пузырьки сразу же раскалывались и оставались внутри ямок.

Взаимосвязь между площадью кавитации и скоростью вращения.

Ожидается, что в используемом здесь упорном подшипнике с углублениями может возникать газовая кавитация или паровая кавитация. Когда гидродинамическое давление падает ниже давления газа, растворенные газы выделяются в виде пузырьков. Если давление падает ниже давления пара, смазка испаряется.Ожидается, что при паровой кавитации пузырьки схлопнутся и вернутся в жидкую форму сразу после того, как стеклянная пластина перестанет вращаться. Настоящий результат показал, что кавитационные пузырьки были газообразными, поскольку кавитационные пузырьки оставались внутри ямок. Поскольку растворимость в воздухе в смазочном материале очень мала [22], ожидается, что растворенные газы не могут немедленно растворяться в смазочном материале. Поэтому считается, что большие количества газа, выделяемые из смазки при более высокой скорости вращения в процессе увеличения, должны оставаться даже в процессе уменьшения.Следовательно, процесс уменьшения имел большую долю площади кавитации и меньшую грузоподъемность, чем процесс увеличения. Можно сделать вывод, что это является причиной появления гистерезисных явлений на грузоподъемности.

показывает соотношение между крутящим моментом трения и скоростью вращения. Рисунок включает теоретический результат для плоского образца. Теоретический момент трения рассчитывается с использованием следующего уравнения [21].

где T – момент трения, h – толщина пленки, η – вязкость смазки, а ω – угловая скорость вращающейся стеклянной пластины.Как показано на фиг.3, момент трения плоского образца хорошо согласуется с теорией. Образец с ямочками показал меньший момент трения, чем плоский образец. Эта тенденция была более заметной при более высоких скоростях вращения. Для образца с ямочками момент трения во время процесса уменьшения был немного ниже, чем во время процесса увеличения. Это связано с тем, что в процессе уменьшения кавитационные пузырьки были больше, а напряжение сдвига уменьшилось. Однако эти значения были очень близки, и петля гистерезиса, подобная петле гистерезиса, не наблюдалась.Можно сделать вывод, что для упорных подшипников с углублениями скорость вращения является преобладающей в крутящем моменте трения при постоянном зазоре, чем в кавитационных пузырьках, возникающих в углублениях.

Взаимосвязь между моментом трения и скоростью вращения.

4. Выводы

В этом исследовании мы обсудили явления гистерезиса гидродинамических смазочных свойств упорных подшипников уплотнения. Несущая способность и момент трения были измерены с фиксированной толщиной пленки для разделения эффекта изменения толщины пленки.Результаты визуализации зоны смазки во время измерений были использованы для обсуждения явления гистерезиса.

Образец с углублениями имел несущую способность, но значение процесса уменьшения скорости вращения было ниже, чем значение процесса увеличения. Причина, связанная с результатом, заключалась в размере кавитационного пузыря. В процессе уменьшения наблюдались кавитационные пузырьки большего размера. При более высокой скорости вращения (область C) кавитационные пузырьки переполнялись и иногда соединялись с пузырьками в следующих лунках.Когда это соединение произошло, грузоподъемность быстро уменьшилась, и значение было нестабильным. Следует учитывать, что в конструкциях подшипников эта нестабильно создаваемая несущая способность приводит к самовозбуждающейся вибрации подшипников. Значения момента трения в процессах увеличения и уменьшения были очень близки, а явления гистерезиса момента трения не были ясны.

Для дальнейшего понимания необходимо численное исследование явлений гистерезиса.Было бы важно получить соотношение между давлением кавитации и растворимостью в воздухе в различных рабочих условиях. Параметры лунок, такие как глубина, диаметр, соотношение площадей и материалы смазочных материалов и образцов, взаимодействуют сложным образом. Для улучшения характеристик подшипников необходимы дальнейшие исследования по их оптимизации.

Вклад авторов

Концептуализация, N.M .; методология, Н.М., Р.М. и J.T .; эксперименты, Р.М .; проверка, R.M. и N.M .; письмо – подготовка оригинального черновика, Р.М .; написание – обзор и редактирование, N.M. and J.T .; надзор, Н.М. и Дж.Т. Все авторы прочитали и согласились с опубликованной версией рукописи.

Финансирование

Это исследование не получало внешнего финансирования.

Заявление о доступности данных

Данные, представленные в этом исследовании, доступны по запросу от соответствующего автора после получения разрешения уполномоченного лица.

Конфликт интересов

Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.

Сноски

Примечание издателя: MDPI остается нейтральным в отношении юрисдикционных претензий на опубликованных картах и ​​филиалов организаций.

Ссылки

1. Гроппер Э., Ван Л., Харви Т. Гидродинамическая смазка текстурированных поверхностей: обзор методов моделирования и основные выводы. Трибол. Int. 2016; 94: 509–529. DOI: 10.1016 / j.triboint.2015.10.009. [CrossRef] [Google Scholar] 2. Ван X., Като К., Адачи К., Айзава К. Карта грузоподъемности для расчета текстуры поверхности упорного подшипника из карбида кремния, скользящего в воде.Трибол. Int. 2003. 10: 189–197. DOI: 10.1016 / S0301-679X (02) 00145-7. [CrossRef] [Google Scholar] 3. Тала-Игил Н., Маспейрот П., Фийон М. Влияние текстурированной области на характеристики гидродинамических подшипников скольжения. Трибол. Int. 2011; 44: 211–219. DOI: 10.1016 / j.triboint.2010.10.003. [CrossRef] [Google Scholar] 4. Миянага Н., Томиока Дж. Влияние динамических свойств опорных уплотнительных колец на устойчивость аэродинамических опорных подшипников с канавками в елочку. Трибол. Онлайн. 2016; 11: 272–280. DOI: 10.2474 / тр.11.272. [CrossRef] [Google Scholar] 5. Миянага Н., Томиока Дж. Влияние жесткости опоры и демпфирования на характеристики устойчивости аэродинамических подшипников скольжения с канавками в елочку, установленных на вязкоупругих опорах. Трибол. Int. 2016; 100: 195–203. DOI: 10.1016 / j.triboint.2016.01.019. [CrossRef] [Google Scholar] 6. Токунага Ю., Иноуэ Х., Окада К., Шимомура Т., Ямамото Ю. Воздействие кавитационного кольца на поверхность механического уплотнения с лазерной текстурой. Трибол. Онлайн. 2011; 6: 36–39. DOI: 10.2474 / тр.6.36. [CrossRef] [Google Scholar] 7. Томиока Дж., Миянага Н. Влияние шероховатости поверхности механических уплотнений под кровью. Lubr. Sci. 2010. 22: 443–452. DOI: 10.1002 / LS.124. [CrossRef] [Google Scholar] 8. Ма X., Meng X., Wang Y., Peng X. Всасывающий эффект кавитации в механических торцевых уплотнениях с обратной спиральной канавкой. Трибол. Int. 2019; 132: 142–153. DOI: 10.1016 / j.triboint.2018.12.022. [CrossRef] [Google Scholar] 9. Эжилмаран В., Ваза Н., Виджаярагхаван Л. Исследование генерации лунок с помощью лазера на поверхности поршневого кольца и влияние параметров лунок на трение.Серфинг. Пальто. Technol. 2018; 335: 314–326. DOI: 10.1016 / j.surfcoat.2017.12.052. [CrossRef] [Google Scholar] 10. Гадеши Г.Б., Бакхаус К., Кнолл Г. Численный анализ поршневых колец с лазерной текстурой в гидродинамическом режиме смазки. J. Tribol. 2012; 134: 041702. DOI: 10,1115 / 1,4007347. [CrossRef] [Google Scholar] 11. Эцион И., Бурштейн Л. Модель торцевого уплотнения с регулярной микроповерхностной структурой. Трибол. Int. 1996; 39: 677–687. DOI: 10.1080 / 10402009608983582. [CrossRef] [Google Scholar] 12. Оливер В., Фауэлл Т., Спикс А., Пегг Г. Впускное всасывание, механизм поддержки нагрузки в неконвергентных гидродинамических подшипниках с карманами. J. Eng. Трибол. 2006; 220: 105–108. DOI: 10.1243 / 13506501JET168. [CrossRef] [Google Scholar] 13. Яги К., Сугимура Дж. Уравновешивание действия кромки: вклад текстурированной поверхности в создание гидродинамического давления. Трибол. Lett. 2013; 50: 349–364. DOI: 10.1007 / s11249-013-0132-z. [CrossRef] [Google Scholar] 14. Тёндер К. Гидродинамические эффекты заданной шероховатости на входе: Расширенная теория.Трибол. Int. 2004. 37: 137–142. DOI: 10.1016 / S0301-679X (03) 00043-4. [CrossRef] [Google Scholar] 15. Добрица Б., Фийон М. О справедливости уравнения Рейнольдса и эффектах инерции в текстурированных ползунках бесконечной ширины. J. Eng. Трибол. 2009; 223: 69–78. DOI: 10.1243 / 13506501JET433. [CrossRef] [Google Scholar] 16. Шен К., Хонсари М. Влияние внутренней структуры ямки на гидродинамическую смазку. Трибол. Lett. 2013; 52: 415–430. DOI: 10.1007 / s11249-013-0225-8. [CrossRef] [Google Scholar] 17. Ю Х., Ван З., Чжоу Ф. Влияние геометрической формы текстуры поверхности на создание гидродинамического давления между конформными контактирующими поверхностями. Трибол. Lett. 2010. 37: 123–130. DOI: 10.1007 / s11249-009-9497-4. [CrossRef] [Google Scholar] 18. Кросс А., Садеги Ф., Гао Л., Ратик Р., Роуэн С. Визуализация потока в упорной шайбе с карманом. Трибол. Пер. 2012; 55: 571–581. DOI: 10.1080 / 10402004.2012.681343. [CrossRef] [Google Scholar] 19. Миянага Н., Кишида Т., Томиока Дж. Экспериментальное исследование грузоподъемности и момента трения параллельных упорных подшипников с углублениями.J. Adv. Мех. Des. Syst. Manuf. 2020; 14: JAMDSM0041. DOI: 10.1299 / jamdsm.2020jamdsm0041. [CrossRef] [Google Scholar] 20. Лу X. Экспериментальное исследование эффекта ямочки на кривой Штрибека опорных подшипников. Трибол. Lett. 2007. 27: 169–176. DOI: 10.1007 / s11249-007-9217-х. [CrossRef] [Google Scholar] 21. Хонсари М., Бузер Э. Прикладная трибология: конструкция подшипников и смазка. John Wiley & Sons, Ltd.; Хобокен, Нью-Джерси, США: 2017. [Google Scholar] 22. Цю Ю. Экспериментальное исследование трибологических характеристик колец из нержавеющей стали с лазерной текстурой.Трибол. Int. 2011; 44: 635–644. DOI: 10.1016 / j.triboint.2011.01.003. [CrossRef] [Google Scholar]

СМАЗКА ТЯГИ СЦЕПЛЕНИЯ БЫТЬ

СМАЗКА УПОРЫ СЦЕПЛЕНИЯ БЫТЬ

СМАЗКА СЦЕПЛЕНИЯ ПОДШИПНИК УПОРНЫЙ

F rom оригинальная статья в информационном бюллетене MA7C

Упорный подшипник сцепления – один из самых тяжелых в работе. механические компоненты в трансмиссии Austin Seven. Это особенно верно в первых трехступенчатых коробках передач, где тяга постоянно вращается.К сожалению, из-за его скрытого расположения существует тенденция к поддержанием тяги сцепления пренебречь. Смазка сцепления правильно и часто является одним из важнейших требований для обеспечения долгая и безпроблемная жизнь.

Проще сказать, чем сделать регулярную смазку. Из-за его расположение тяга сцепления достаточно трудна для ловкого спортсмена типы, не говоря уже о более зрелых и округлых из нас. Эти новички в Остин Севен заметит, что тяга сцепления смазывается при осмотре. отверстие в картере коробки передач.У предыдущих трех скоростных коробок есть небольшой металлическая крышка над этим смотровым отверстием.

Смазочное масло доходит до подшипника на короткое время. длина трубы, которую можно увидеть внутри смотрового отверстия. В верхней части трубы имеется небольшая воронка для облегчения использования масленки. Там не будет проблем с нанесением масла, если труба легкодоступна, проблемы начинать, если он сломан или труба ушла из поля зрения. который может быть из-за износа сцепления или износа рычагов переключения на крышку.

Для облегчения смазки в вышеуказанных условиях I разработали следующий метод: получить короткий отрезок гибкого кабеля, отрезок внутреннего провода от старого троса дросселя или стартера является идеальным. Введите это провод в смазочную трубку или в случае обрыва трубки прямо в корпус упорного подшипника. Установив проволоку на место, приступайте к смазке подшипника. просто пропустив капли масла по проволоке.
Автомобили, которые используются ежедневно, нуждаются в смазке еженедельно, а автомобили – не так часто. б / у можно делать ежемесячно.

Эдди Лоадер с большим спасибо.

.