Двигатели
внутреннего сгорания

 
         

 

Главная
Основы конструирования
Расчеты
Силы и моменты
Поршневая группа
Шатуны и штоки
Коленчатые валы
Подшипники
Система газораспределения
Корпусные детали
Анализ конструкции
Устройство и
принцип действия

КШМ
ГРМ
Система смазки
Система охлаждения
Система питания
Система зажигания
Пуск двигателей
Увеличение мощности
Разное

Динамически нагруженные подшипники

Для динамически нагруженных подшипников двигателей внутреннего сгорания все параметры, входящие в уравнение (280), зависят от времени и координат. Замкнутых решений уравнений (280) и (281) в настоящее время не существует. В теории смазки используют различные приближенные методы: прямые численные и аналитические. В некоторых случаях достаточно точным является расчет нестационарно нагруженного недеформируемого подшипника коленчатого вала с учетом не-круглости подшипника (или вала), наличия маслораспредели-тельных устройств, изменения температуры смазочного материала и зависимостей его вязкости от температуры и давления.
Более точные результаты получают при расчете с учетом деформаций узла трения. В этом случае решение проводят итерационными методами. Процесс последовательных приближений заканчивают, когда очередные приближения как по характеристикам деформированного состояния, так и по параметрам траектории движения будут отличаться друг от друга не более чем на некоторую малую наперед заданную величину.
При использовании аналитических методов распределение давления приближенно представляют в виде двойного ряда, т. е. где Dm, Ln-линейно-независимые функции соответствующих координат.
Для определения коэффициентов разложения используют различные методы; например метод Ритца, Галеркина, а также наименьших квадратов и др.
При условии, что смазочный материал несжимаем, режим течения изотермический, а вал и подшипник недеформируемые, т.е. имеют идеальную цилиндрическую поверхность, и оси их параллельны, уравнение (280) можно записать в виде
где 8-радиальный зазор в подшипнике, м; т|ср-среднее значение динамической вязкости смазочного материала, Па с; р-плотность смазочного материала при выбранной температуре подшипника, кг/м3; ©-угловая скорость вала, рад/с.
Коэффициент сопротивления / шипа вращению с учетом трения в нерабочей части зазора подшипника при смазывании через верхнюю половину вкладыша определяется по диаграмме (рис. 181, в).
Зная коэффициент сопротивления вращению и коэффициент расхода смазочного материала, можно определить приращение температуры в слое масла
Отклонение профиля поверхностей от идеального сказывается в меньшей степени, так как подшипники двигателя предварительно прирабатываются и в дальнейшем не взаимозаменяются. Оценивая h^ и h„, следует учитывать высоту микронеровностей после приработки.
Коэффициент запаса подшипника по толщине слоя масла 5зап = hmJ(Kp + V- Для подшипников двигателя \р « З-г-4 мкм.
Рассмотренный метод расчета является предварительным, так как при уточнении температуры слоя масла динамическая вязкость может отличаться от выбранной, и при работе подшипника не будет соблюдаться тепловое равновесие. Дальнейший расчет заключается в определении количества прокачиваемого масла и уточнении температуры слой масла.
Зная относительный эксцентриситет цапфы в подшипнике, определяют коэффициент ql торцового расхода смазочного материала. На рис. 181, а представлены графики изменения qt в зависимости от % и l/d при угле охвата Ф2 = <Pi = 180°.
Коэффициент расхода смазочного- материала q0 на выходе из нагруженной чарти слоя масла подшипника с цилиндрической расточкой определяют по диаграмме (рис. 181,6).
Окружной расход, определяемый количеством налипшего смазочного материала,
Коэффициент р определяют по диаграмме (рис. 181, г) в зависимости от угла охвата (ср3 - <pt) (см. рис. 179) и относительного эксцентриситета х-
Потери мощности на трение в подшипнике
Расчет tcp и, следовательно, т|ср проводят в несколько итераций для различных значений средней вязкости смазочного материала. Полученные значения т]ср наносят на кривую 1 =/(f). Точка пересечения кривых ц = f{t) и цср = /(гср) соответствует температуре, при которой будет соблюдаться тепловой баланс подшипника. По полученным значениям |Ц выполняют окончательный расчет.
Рассмотренный выше расчет подшипника проводят по средним значениям параметров, считая, что цапфа в подшипнике занимает установившееся среднее положение. В действительности вектор внешней нагрузки, действующий на цапфу, меняется не только по величине и направлению, но и вращается относительно цапфы с определенной скоростью. При этом температура и давление в слое масла не одинаковы в разных точках подшипника, в результате чего вязкость масла различная.
Из диаграмм изменения положения центра шатунной шейки четырехтактного дизеля (рис. 182) видно, что толщина слоя масла периодически изменяется, причем при некоторых положениях шейки она может быть ниже критической (значение X приближается к единице). Однако эти критические положения, когда режим работы подшипника переходит в режим полужидкостной смазки, могут быть не опасны, если продолжительность соприкосновения шейки с подшипником невелика (не более 20% времени цикла). При увеличении нагрузки толщина слоя масла уменьшается и время критического сближения увеличивается.
Деформирование сопряженных деталей обусловливает перераспределение параметров слоя масла не только по окружности подшипника, но и по его длине (рис. 183). В результате перекосов вала в подшипнике при различных углах поворота коленчатого вала перераспределяется давление в слое масла, и эпюра давлений становится несимметричной относительно середины подшипника.
Давление масла в подводящей магистрали практически мало сказывается на величине давления в слое масла, но в значительной степени влияет на количество прокачиваемого масла, т.е. на тепловое состояние подшипника. При форсировании двигателя давление в слое масла увеличивается.
Разница температуры в слое масла может достигать нескольких десятков градусов, что приводит к соответствующим изменениям вязкости масла, эпюры давлений и грузоподъемности подшипника.
Все эти особенности работы подшипников двигателя теоретически учесть в настоящее время не представляется возможным, поэтому окончательная доводка подшипников производится экспериментальными методами.

1 2 3 4 5

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

 



  Разработано специально для liciss.ru, все права защищены.
Копирование материалов сайта разрешается только с указанием прямой индексируемой ссылки на источник.