Подшипник жидкостной смазки как саморегулирующаяся система

(60)

Подшипник жидкостной смазки как саморегулирующаяся система

Подшипники скольжения устойчиво работают в широком диапазоне эксплуатационных режимов. Это объясняется их способностью приспосабливаться к различным условиям работы благодаря свойству смазочных масел менять вязкость с изменением температуры.

Большие зазоры неблагоприятны для несущей способности, но способствуют уменьшению зрения и увеличению прокачки масла. Рабочая температура подшипников с большим зазором меньше; повышенная благодаря этому вязкость масла компенсирует их малую несущую способность.

Этим объясняется способность подшипников скольжения работать даже при довольно значительных износах.

Подшипники с малым зазором вследствие повышенного тепловыделения работают при высокой температуре; однако пониженная вязкость масла компенсируется свойственной этим подшипникам высокой нагружаемостью.

Аналогичную способность саморегулирования подшипник проявляет и при колебаниях рабочего режима.

Если, например, возрастает удельная нагрузка, то характеристика режима падает, а с ней уменьшается и минимальная толщина масляного слоя; подшипник приближается к режиму полужидкостной смазки. Однако с понижением λ одновременно падает коэффициент трения (см. рис. 678) и снижается тепловыделение. В результате повышается вязкость масла, отчего прежнее значение характеристики режима полностью или частично восстанавливается, и подшипник переходит в состояние устойчивого равновесия.

Если повышается температура подшипника (например, из-за временного уменьшения подачи масла), то рабочая вязкость масла падает, толщина масляного слоя уменьшается, и может произойти заедание. Однако с понижением вязкости падает коэффициент трения и уменьшается тепловыделение. В результате устанавливается новое состояние равновесия, хотя, может быть, и с пониженным против первоначального значения λ.

При переходе в область высоких значений λ (увеличение частоты вращения, спад нагрузки) работа подшипника может стать неустойчивой из-за уменьшения эксцентриситета вала. Однако при возникновении вихревых движении вала резко возрастают потери на трение, температура подшипника повышается, вязкость масла падает, и вал возвращается в устойчивую область.

Механизм самозатухания вибраций перестает действовать только в области малых эксцентриситетов (ε < 0,5).

Таким образом, фактор η в выражении ηn/k играет роль регулятора, который стремится при изменении характеристики режима восстановить ее первоначальное значение.

Главное условие заключается в том, чтобы механизм восстановления равновесия мог действовать во всем диапазоне возможных колебаний режима, без перехода опасных значений hmin. Для этого нужно, чтобы подшипник был рассчитан с достаточным коэффициентом надежности и работал в области достаточно больших эксцентриситетов.

В противоположность жидкостной смазке область полужидкостной смазки является неустойчивой. Если подшипник переходит в эту область, то всякий фактор, способствующий снижению величины λ (уменьшение вязкости масла, увеличение нагрузки), вызывает повышение коэффициента трения (см. рис. 678); как следствие — увеличение температуры подшипника, снижение λ и, следовательно, новое увеличение коэффициента трения. Процесс завершается возникновением граничной смазки, если только не появится какой-нибудь благоприятный фактор (например, у пластичных подшипниковых материалов сглаживание микронеровностей под действием повышенных температур, сопровождающееся снижением hкр.

Благоприятно сказывается в области полужидкостной смазки повышение частоты вращения. С увеличением n (а, следовательно, и λ) коэффициент трения резко падает, и подшипник переходит в область жидкостной смазки. Этим объясняется сравнительно безопасный переход подшипников через область полужидкостной смазки в пусковые периоды.