Визначення коефіцієнта тертя в підшипнику ковзання

Мета роботи-експериментально визначити коефіцієнт тертя в підшипниках ковзання та виявити його залежність від навантаження і швидкості вала

Теоретичні відомості

Підшипники ковзання працюють в умовах відносного ковзання поверхні вала по поверхні підшипника, яка в більшості випадків відокремлена одна від одної шаром мастила, що зменшує тертя і знос. Досліди показують, що коефіцієнт тертя f у підшипнику може змінюватися в широких межах і залежить від багатьох факторів, серед яких основними є в’язкість мастила µ, колова швидкість v, питомий тиск q=F_r/dl (Fr-радіальне навантаження на підшипник; d-діаметр цапфи вала; l-довжина підшипника), товщина мастильного шару та ін. Типовий графік залежності коефіцієнта тертя в підшипнику ковзання від перелічених факторів показано на рис. 5.1.

Рис. 5.1. Графік залежності коефіцієнта тертя в підшипнику ковзання

Спочатку ділянка кривої до точки а відповідає сухому та змішаному тертю, а далі, від точки с-рідинному, особливістю якого є повне розділення поверхонь шаром мастила, що зберігає об’ємні властивості та має товщину, більшу від суми висот нерівностей поверхонь тертя. Зона, що знаходиться між точками а і с, дістала назву області граничного тертя, за якого тонкі плівки мастила, що покривають метал, мають товщину в кілька молекулярних шарів, втрачають властивості рідини і виявляють пружність. Можливості цих плівок значні нормальні й тангенціальні навантаження є їхньою характерною властивістю. Режим граничного тертя в машинах існує у широкому діапазоні зміни навантажень, швидкостей і температур і поширеніший, ніж рідинного тертя, який є вигіднішим для зменшення зносу. Але за деякими оцінками понад 70 % змащюваних вузлів працюють у режимі граничного та змішаного тертя, що зменшує їхню довговічність і потребує вдосконалення систем змащування. Залежність моменту тертя Т від навантаження F_r і коефіцієнта тертя f у підшипнику визначають за формулою

де d-діаметр цапфи вала.

Момент тертя зрівноважується зусиллям F, яке відносно осі вала прикладене до плеча b. На підставі чого

Ураховуючи, що в установці ДМ-29 d=60 мм, b=300 мм, одержуємо формулу для визначення коефіцієнта тертя в підшипнику

Устаткування, прилади та інструменти

1. Лабораторна установка ДМ-29 (рис. 5.2);

2. Індикатори годинникового типу.

Рис. 5.2. Схема лабораторної установки ДМ-29

1-вал; 2-обойма; 3-вкладиш підшипника; 4-динамометр; 5-гвинт навантаження; 6-гнучка тяга; 7-важіль; 8-індикатор моменту тертя; 9-важіль противаги; 10-електродвигун; 11-двошвидкісна пасова передача; 12-індикатор наявності мастильної плівки в підшипнику.