Исследование режимов работы подшипника скольжения

Цель работы

Определение коэффициента трения и момента трения в подшипнике скольжения при различной нагрузке и частоте вращения вала. Нахождение оптимальных радиальных нагрузок на подшипник для обеспечения режима жидкостного трения.

Расчетные зависимости

Подсчитывается среднее давление в подшипнике р (МПа) по среднему усилию нагружения F_cp (H) по формуле:

p = F_cp /dℓ,(1)

где d – диаметр подшипника (d = 60 мм); ℓ – длина подшипника (ℓ = 60 мм).

Определяют коэффициент трения f для среднего усилия нагружения и всех частот вращения по формуле [1, c. 300]:

ƒ = 3,36 ×10^-8 + 0,55 , (2)

где d – диаметр подшипника; Δ – диаметральный зазор в подшипнике

(Δ = 0,1 мм); μ – динамическая вязкость масла в сантипуазах (μ = 46 сП) по системе СГС, в системе CИ измеряется в Паּс. Один сантипуаз равен 0,001 Паּс; n – частота вращения вала (мин^-1); р – среднее давление в подшипнике (МПа).

Строятся расчетные графики зависимости ƒ от n и ƒ от F в тех же координатных осях, где будут построены соответствующие экспериментальные графики.

Установка для испытания

Установка типа ДМ29М позволяет непосредственно измерять момент сил в подшипнике по отклонению рычага уравновешивающего устройства, закрепленного на обойме подшипника (рис. 1). Динамометрическое нагружа-ющее устройство создает давление в системе вал-втулка подшипника. При вращении нагруженного вала возникают силы трения, момент которых поворачивает подшипник с уравновешивающим устройством на угол, пропор-циональный величине момента.

Установка состоит из корпуса 1, на котором смонтирован шпиндель 2 с испытываемым подшипником скольжения 3, установленным в подвижной обойме 4. Шпиндель получает вращение от электродвигателя 12 через трехступенчатую клиноременную передачу 13. Регулировка натяжения ремня осуществляется винтовым натяжным устройством, поворачивающим под моторную плиту 14 с электродвигателем вокруг оси 15.

Нагружение подшипника производится винтовым устройством 6, а для контроля величины нагрузки служит динамометр 5.

Для смазки испытываемого подшипника служит приспособление, состоящее из бака 11, трубопровода 8, регулировочного крана 10 и приемной воронки 9.

Измерительное устройство для определения момента сил трения в подшип-нике состоит из подвижного рычага 16, установленного на обойме подшипника, закрепленного на корпусе 1 неподвижного кронштейна 18 с индикатором часового типа 19, и качающегося рычага 21 с измерительной пружиной 20 и индикатором 22.

Рис. 1. Схема установки для исследования подшипников скольжения

Качающийся рычаг 21 закреплен шарнирно на неподвижной стойке 25 и может поворачиваться вокруг оси 24 при вращении винта 23.

Балансировка всей измерительной системы осуществляется установкой рычага 16 в горизонтальное положение с помощью противовеса 26, перемещаемого по резьбовой штанге 27.

Экспериментальная установка позволяет проводить испытания подшипников скольжения в диапазоне нагрузок от 0 до 5 кН при частотах вращения вала 760, 1350, 2400 мин^-1.

Порядок выполнения работы

Нагружается подшипник усилием 200 Н перемещением обоймы вдоль вала. Устанавливается на нуль передвижная шкала верхнего и нижнего индикаторов. Открытием крана 10 подачи масла обеспечивается смазка подшипника (примерно 30–40 капель в минуту). Кнопкой «Пуск» включается электродвигатель. Производится корректировка нулевого положения индика-торов с помощью подвижной шкалы. Нагружается подшипник усилием 500 Н вращением маховика 7 (усилие контролируется по динамометру 5). Установка должна проработать пять минут. С помощью винта 23 качающегося рычага выводится верхний индикатор на нуль и записываются показания нижнего индикатора в таблицу 1. Увеличивают ступенями по 500 Н радиальную нагрузку и записывают показания нижнего индикатора измерительной системы, повторяя порядок, указанный выше.

Нагрузку следует увеличивать до появления резкого возрастания момента трения в подшипнике (или до 4,5…5 кН). С этого момента подшипник работает в режиме полужидкостного трения.

При среднем усилии нагружения F_cp определяется момент трения в под-шипнике в зависимости от частоты вращения вала n = 760, 1350, 2400 мин^-1, причем порядок работы повторяется, как указано выше. F_cp – среднее усилие нагружения в интервале использованных в работе нагрузок.