Розрахунок підшипника із водяним змащенням

Тепловий розрахунок підшипника, з якого визначається витрата охолоджувальної води, ведуть із припущенням, що вона повністю поглинає усе виділене тепло, тобто без урахування втрат на теплопередачу і розсіювання. у цьому випадку

(10.1)

де Р_r - радіальна сила, що діє на підшипник; - окружна швидкість валу, м/с; С - питома теплоємність, ккал/(кг·°С); μ - коефіцієнт тертя ковзання; Q_підш - витрата води через підшипник, м³/с; Δt=5°С - перепад температур.

Необхідна витрата рівна

(10.2)

Коефіцієнт тертя гумових вкладишів мало залежить від тиску, і в межах зміни останнього від 0,1 до 1 МПа його можна приймати по графіку залежно від швидкості и.

Радіальна сила у вертикальних турбінах виникає під дією неурівноважених масових і гідравлічних сил, що діють на робоче колесо турбіни, і, як показали випробування, практично не залежить від сил, що діють на ротор генератора. Радіальна сила рівна

(10.3)

де п - частота обертів, об/хв; D₁ - діаметр робочого колеса, м; N - потужність турбіни, кВт.

Для знаходження радіальної сили використовується також формула, що враховує неурівноважену гідравлічну силу, яка умовно вважається рівною 1% від усієї гідравлічної радіальної сили, що діє по колу напрямного апарату, звідки

(10.4)

де D₀ і b₀ – відповідно, діаметр і висота напрямного апарату, м; Н_стат - статичний напір, м.

Силу Р_r можна визначити за формулами (10.3) і (10.4) і прийняти більше із отриманих значень. Для визначення висоти вкладиша задають питомий тиск у межах р_пит=(0,1÷0,2) МПа

(10.5)

Якщо отримана довжина вкладиша занадто мала, що зазвичай має місце при тонкостінних валах, її збільшують, орієнтовно вважаючи, що висота вкладиша не може бути менше 0,35·d_в.

Зазор визначається посадкою А₃/Х_2а. Збільшення зазору в гумовому підшипнику, головним чином відбувається внаслідок зносу валу. Причому швидше зношуються вали із меншою окружною швидкістю обертів, коли коефіцієнт тертя вищий.

Коефіцієнт зносу можна прийняти як деяку отриману із дослідних даних величину, приведену до умовно прийнятого міжремонтного періоду П=21·10³ і тиску 0,1 МПа, тоді

(10.6)

де а - знос, мм, за час t, год; р_пит - питомий тиск у підшипнику, Па.

Можна визначити знос (у мм) у заданих умовах

(10.7)

За отриманими значеннями зносу можна судити про економічність експлуатації гумового підшипника.

Перевагами підшипників з водяним змащенням є їх малий коефіцієнт тертя, мала питома маса, відсутність дефіцитних матеріалів, висока надійність за наявності контролю подачі і резерву чистої води, відсутність необхідності теплового контролю і мала вартість. При тонкостінних валах більшого діаметру ці переваги проявляються сильніше. Недоліками таких підшипників є знос поверхні валу і непридатність при роботі у каламутній воді.