Федеральноеагентство по образованию РФ
Рубцовскийиндустриальный институт
ГОУ ВПО«Алтайский государственный технический университет им. И.И. Ползунова»
Реферат
По дисциплине
ГидравликаНа темуТеория гидродинамической смазки в гидравлике
Выполнила: НикифороваА.О.
группы АТ-81
Проверил: Люкшин П.А.
Рубцовск 2011 г.
Содержание
Введение
1 Зарождение теории гидродинамическойсмазки
2 Основы гидродинамической теории
3Трение смазочного слоя между шипом и подшипником
Заключение
Списокиспользуемой литературы
Введение
гидродинамическаятеория смазки подшипник
Значениегидродинамической теории смазки для народного хозяйства громадно, так как онадает возможность к рациональному проектированию подшипников, которые всовременных быстроходных машинах играют столь важную роль. Поэтому понятно, чтоэтому вопросу были посвящены работы выдающихся ученых и инженеров. Вопрос оповедении смазочных веществ в очень узком канале между поверхностями шипа иподшипника давно занимал инженеров, но, несмотря на усилия выдающихсяисследователей, сущность происходящих здесь явлений оставалась не выясненной.
Посколькуподшипники работают в условиях жидкостной смазки, недостатки этого методапоняты очень давно. Вывод собственно уравнений гидродинамической смазкиотносится к давнему веку (ПЕТРОВ Н.Н. 1883 год). Одна из первых попытокприменить гидродинамическую теорию к расчету подшипников ДВС относится к 1937году (Орлов П.И.).
Данныйреферат содержит краткое изложение гидродинамической теории смазки, методики использованияуравнений этой теории и результаты расчетов, и анализ работы подшипников.
Основнойвывод, который, следует, из приведенного материала состоит в том, что длядальнейшего совершенствования подшипников автомобильных двигателей их расчетнеобходимо вести методом гидродинамической теории смазки.
1 Зарождениегидродинамической теории смазки
В период 1883-1886 гг.появились не зависимо друг от друга два замечательных исследования, которыевполне разъяснили сущность происходящих при смазочном трении явлений. В первыхтрех книгах Инженерского журнала за 1883 г. Появилась статья профессора Петербургского технологического института Н.П. Петрова, в которой были изложеныосновы гидродинамической теории смазки, вследствие чего многие ученые во главес знаменитым физиком профессором А. Зоммерфельдом считают профессора Н.П. Петроваотцом этой теории. Следует сказать, что в то время явление движения вязкихжидкостей были мало исследованы, так как работы Осборна Рейнольдса, которыеразъяснили сущность ламинарного и турбулентного режимов течения жидкости, былитогда ещё мало известны, а следовательно, не было известно, когда возможноприменение уравнений движения вязкой жидкости. В виду этого Петров посвятилзначительную часть своей работе доказательству самой возможности примененияупомянутых уравнений к вопросу о движении жидкости, а затем принимаяповерхности шипа и подшипника за соосные круглые цилиндры и принимаявозможность скольжение жидкости на обеих поверхностях, он получил своюзнаменитую формулу:
/>
гидродинамическаятеория смазки подшипник
где Q — поверхность трения, µ — абсолютнаявязкость смазочной жидкости, λ – коэффициенты внешнего трения на границахс шипом и подшипником, δ – расстояние между поверхностями шипа иподшипника.
Для проверки своей теорииН.П. Петров произвел обширные опыты, много способствовавшие выяснению вопроса.В ряде опытов с вагонной осью среднее гидродинамическое давление в смазывающейжидкости достигало 90 атмосфер. Этими опытами при употреблении разнообразныхсмазывающих жидкостей, при изменении окружной скорости шипа весьма широкихпределах, при различных температурах окружающей среды, теория Н.П. Петроваполучила удовлетворительное подтверждение.
Присоединив сюда гипотезуоб охлаждении шипа пропорционально разности температур смазывающего слоя иокружающей температуры и пользуясь так называемыми графиками абсолютнойвязкости, Н.П. Петров получил возможность графически выражать зависимость междумногими величинами, входящими в состав явления трения хорошо смазанного шипа вподшипнике.
Главными недостаткамитеории Н.П. Петрова были: отсутствие возможности определения величиныгидродинамического давления в различных частях смазывающего слоя, в гипотезесовпадение осей цилиндрических поверхностей шипа и подшипника, допущениесуществования смазочного слоя во всем пространстве между поверхностями шипа иподшипника, тогда как в действительности в большинстве случаев практики дугаохвата шипа подшипником не достигает и половины цилиндра.
2 Основыгидродинамической теории
Трения в машинах ивлияние на него смазывающей жидкости является одной из основных проблемсовременного машиностроения.
При наличии смазочногоматериала между трущимися поверхностями создается слой, который участвует вдвижении вместе со смазываемыми поверхностями. Даже при вращении цапфы вподшипники между поверхностью цапфы и внутренней поверхностью вкладышейподшипника создается и поддерживается слой смазки. При расчете валов делаетсяпроверка на не выдавливание смазочного материала из подшипника, поскольку впротивном случае вместо трения смазываемых поверхностей возникает сухое трение,что может привести к перегреву подшипника и последний выйдет из строя.
Основы гидродинамическойтеории смазки были изложены в труде профессора И.П. Петрова «Трение в машинах ивлияние на него смазывающей жидкости» Согласно его тории сила трения,возникающая между движущимися смазываемыми поверхностями, определяется не родомтрущихся поверхностей, а физическими свойствами смазочного материала. Поэтомупри изучении движения жидкости в слое смазки следует механическую задачу отеории заменить на гидродинамическую задачу об изучении движения вязкойжидкости.
/>
Рис1. Схема вращения цапфы в подшипнике при соосном расположении (а) и сэксцентриситетом (б)
l – слой смазочного материала, 2 –цапфа, 3 – подшипник, r– радиус цапфы, u – окружнаяскорость цапфы, δ – толщина зазора, λ- эксцентриситет
Длякраткого ознакомления с теорией смазки рассмотрим трение цапфы радиусом rи длиной l в подшипнике при ееконцентричном вращении (рис.1, а).
Предположим,что слой смазочного материала, покрывающий цапфу, имеет одинаковую толщинуδ. При вращении цапфы с окружной скоростью uчастицысмазочного материала на поверхности цапфы будут иметь ту же скорость. По мереудаления от цапфы эта скорость будет уменьшаться и на поверхности подшипникастанет равной нулю.
Силатрения между цапфой и смазочным материалом
/>
где/> - площадьповерхности цапфы.
Приняв,что скорость вращения частиц смазочного материала на толщине слоя δлинейно изменяется от uдо нуля, можно определить градиент скорости как du/dr= u/δ. Тогда
/>
Н.П.Петров получил более точное выражение для силы трения цапфы
/>
Гдеλ – коэффициенты трения для внутреннего и внешнего цилиндров.
Силатрения прямо пропорциональна вязкости жидкости и числу оборотов и обратнопропорциональна толщине смазывающего слоя.
ПредложеннаяН.П. Петровым гидродинамическая теория смазки в дальнейшем была развита Н.Е. Жуковскими C.А. Чаплыгиным в труде «О трениисмазочного слоя между шипом и подшипником»
3Трение смазочного слоя между шипом и подшипником
Движениевязкой жидкости, заключенной в смазочном слое между шипом и подшипником, былосначала исследовано Н.П. Петровым, который положил основание гидродинамическойтеории шипа. Н.П. Петров принимал смазочный слой ограниченный двумя концентрическимицилиндрами. Влияние на рассматриваемое явление эксцентричности шипа иподшипника было с помощью приближенного анализа обстоятельно исследованоОсборном Рейнольдсом. Довольно сложный анализ был упрощен Зоммерфельдом,который установил теоретическую зависимость между моментом сил трения,нагрузкою и скоростью шипа и показал, пропорциональность момента сил трения егоскорости или его нагрузки суть два предельные случая общего закона трения шипаи подшипника, причем первый предельный случай получается при больших, а второйпри малых скоростях шипа. Точное решение задачи о движении вязкой жидкости вдвух измерениях между двумя эксцентрическими окружностями, равно как решениеаналитической задачи о равновесии упругой пластины, ограниченной двумяэксцентрическими окружностями, до сих пор ещё не найдено.
Заключение
Расчетподшипников на основании гидродинамической теории смазки раскрывает многиестороны работы подшипников недоступные расчету на основе средних удельныхдавлений. Для дальнейшего совершенствования подшипников автомобильныхдвигателей абсолютно необходимо вести их расчет методом гидродинамическойтеории. Применение данной методики определения движения шейки коренногоподшипника невозможно без дальнейшей доработки.
Списокиспользуемой литературы
1. Гидравлика,гидромашины и гидропневмопривод: учеб. Пособие для студ. Высшее учеб. Заведение[Т.В. Артемьева, А.Н. Румянцева, С.П. Стесин]; под ред. С.П. Стесина – 4-еизд., М.: Издательский центр «Академия», 2008. – 336 с.
2. УхинБ.В., Гусев А.А. Гидравлика: Учебник. – М.: ИНФРА – М, 2008, — 432 с – (среднеепрофессиональное образование)
3. Машиностроительнаягидравлика. Башта Т.М., «Машиностроение», 1971, 672 с.