Федеральне агентство з освіти РФ
Рубцовського індустріальний інститут
ГОУ ВПО В«Алтайський державний технічний університет ім. І.І. Ползунова В»
Реферат
З дисципліни
Гідравліка
На тему
Теорія гідродинамічної мастила в гідравліці
Виконала: Нікіфорова А.О.
групи АТ-81
Перевірив: Люкшин П.А.
Рубцовськ 2011
Зміст
Введення
1 Зародження теорії гідродинамічної мастила
2 Основи гідродинамічної теорії
3 Тертя змащувального шару між шипом і підшипником
Висновок
Список використовуваної літератури
Введення
гідродинамічна теорія мастила підшипник
Значення гідродинамічної теорії мастила для народного господарства громадно, так як вона дає можливість до раціонального проектування підшипників, які в сучасних швидкохідних машинах грають настільки важливу роль. Тому зрозуміло, що цього питання були присвячені роботи видатних учених і інженерів. Питання про поведінці мастильних речовин в дуже вузькому каналі між поверхнями шипа і підшипника давно займав інженерів, але, незважаючи на зусилля видатних дослідників, сутність відбуваються тут явищ залишалася не з'ясованою.
Оскільки підшипники працюють в умовах рідинного змащення, недоліки цього методу зрозумілі дуже давно. Висновок власне рівнянь гідродинамічної мастила відноситься до давнього століттю (ПЕТРОВ М.М. 1883 рік). Одна з перших спроб застосувати гідродинамічну теорію до розрахунку підшипників ДВС відноситься до 1937 році (Орлов П.І.).
Даний реферат містить короткий виклад гідродинамічної теорії мастила, методики використання рівн
янь цієї теорії і результати розрахунків, і аналіз роботи підшипників.
Основний висновок, який, слід, з наведеного матеріалу полягає в тому, що для подальшого вдосконалення підшипників автомобільних двигунів їх розрахунок необхідно вести методом гідродинамічної теорії мастила.
1 Зародження гідродинамічної теорії мастила
У період 1883-1886 рр.. з'явилися не залежно один від одного два чудових дослідження, які цілком роз'яснили суть що відбуваються при змащувальному терті явищ. У перших трьох книгах Інженерські журналу за 1883 р. З'явилася стаття професора Петербурзького технологічного інституту Н.П. Петрова, в якій були викладені основи гідродинамічної теорії мастила, внаслідок чого багато вчених на чолі з знаменитим фізиком професором А. Зоммерфельдом вважають професора Н.П. Петрова батьком цієї теорії. Слід сказати, що в той час явище руху в'язких рідин були мало досліджені, тому що роботи Осборна Рейнольдса, які роз'яснили суть ламінарного та турбулентного режимів течії рідини, були тоді ще мало відомі, а отже, не було відомо, коли можливо застосування рівнянь руху в'язкої рідини. У виду цього Петров присвятив значну частину своєї роботи доказу самої можливості застосування згаданих рівнянь до питання про рух рідини, а потім приймаючи поверхні шипа і підшипника за співвісні круглі циліндри і приймаючи можливість ковзання рідини на обох поверхнях, він отримав свою знамениту формулу:
гідродинамічна теорія мастила підшипник
де Q - поверхня тертя, Ој - абсолютна в'язкість мастильної рідини, О» - коефіцієнти зовнішнього тертя на кордонах з шипом і підшипником, Оґ - відстань між поверхнями шипа і підшипника.
Для перевірки своєї теорії Н.П. Петров справив обширні досліди, багато сприяли з'ясуванню питання. У ряді дослідів з вагонної віссю середнє гідродинамічний тиск в змащуючій рідини досягав 90 атмосфер. Цими дослідами при вживанні різноманітних змащувальних рідин, при зміні окружної швидкості шипа вельми широких межах, при різних температурах навколишнього середовища, теорія Н.П. Петрова отримала задовільний підтвердження.
Приєднавши сюди гіпотезу про охолодження шипа пропорційно різниці температур змащувальну шару і навколишньої температури і користуючись так званими графіками абсолютної в'язкості, Н.П. Петров отримав можливість графічно виражати залежність між багатьма величинами, які входять до складу явища тертя добре змащеного шипа в підшипнику.
Головними недоліками теорії Н.П. Петрова були: відсутність можливості визначення величини гідродинамічного тиску в різних частинах змащувальну шару, в гіпотезі збіг осей циліндричних поверхонь шипа і підшипника, допущення існування мастильного шару у всьому просторі між поверхнями шипа і підшипника, тоді як насправді в більшості випадків практики дуга охоплення шипа підшипником не досягає і половини циліндра.
2 Основи гідродинамічної теорії
Тертя в машинах і вплив на нього змащувальну рідини є однією з основних проблем сучасного машинобудування.
При наявності мастильного матеріалу між труться поверхнями створюється шар, який бере участь у русі разом зі змащують поверхню. Навіть при обертанні цапфи в підшипники між поверхнею цапфи і внутрішньою поверхнею вкладишів підшипника створюється і підтримується шар мастила. При розрахунку валів робиться перевірка на не видавлювання мастильного матеріалу з підшипника, оскільки в Інакше замість тертя змащуваних поверхонь виникає сухе тертя, що може привести до перегріву підшипника і останній вийде з ладу.
Основи гідродинамічної теорії мастила були викладені у праці професора І.П. Петрова В«Тертя в машинах і вплив на нього змащувальну рідини В»Згідно його торії сила тертя, виникає між рухомими змащують поверхню, визначається не родом тертьових поверхонь, а фізичними властивостями мастильного матеріалу. Тому при вивченні руху рідини в шарі мастила слід механічну задачу про теорії замінити на гідродинамічну задачу про вивчення руху в'язкої рідини.
Рис 1. Схема обертання цапфи в підшипнику при співвісно розташуванні (а) і з ексцентриситетом (б)
l - шар мастильного матеріалу, 2 - цапфа, 3 - підшипник, r - Радіус цапфи, u - окружна швидкість цапфи, Оґ - товщина зазору, О»-ексцентриситет
Для короткого ознайомлення з теорією мастила розглянемо тертя цапфи радіусом r і довжиною l в підшипнику при її концентричності обертанні (рис.1, а).
Припустимо, що шар мастильного матеріалу, що покриває цапфу, має однакову товщину Оґ. При обертанні цапфи з окружною швидкістю u частинки мастильного матеріалу на поверхні цапфи будуть мати ту ж швидкість. У міру видалення від цапфи ця швидкість буде зменшуватися і на поверхні підшипника стане рівною нулю.
Сила тертя між цапфою і мастильним матеріалом
де - Площа поверхні цапфи.
Прийнявши, що швидкість обертання частинок мастильного матеріалу на товщині шару Оґ лінійно змінюється від u до нуля, можна визначити градієнт швидкості як du/dr = U/Оґ. Тоді
Н.П. Петров отримав більш точний вираз для сили тертя цапфи
Де О» - коефіцієнти тертя для внутрішнього і зовнішнього циліндрів.
Сила тертя прямо пропорційна в'язкості рідини і числу оборотів і назад пропорційна товщині змащувальну шару.
Запропонована Н.П. Петровим гідродинамічна теорія змащування в подальшому була розвинена Н.Є. Жуковським і C.А. Чаплигиним у праці В«Про тертя змащувального шару між шипом і підшипником В»
3 Тертя змащувального шару між шипом і підшипником
Рух в'язкої рідини, укладеної в змащувальному шарі між шипом і підшипником, було спочатку досліджено Н.П. Петровим, який поклав підставу гідродинамічної теорії шипа. Н.П. Петров брав мастильний шар обмежений двома концентричними циліндрами. Вплив на розглядається явище ексцентричності шипа і підшипника було за допомогою наближеного аналізу докладно досліджено Осборном Рейнольдсом. Досить складний аналіз був спрощений Зоммерфельдом, який встановив теоретичну залежність між моментом сил тертя, навантаження і швидкості шипа і показав, пропорційність моменту сил тертя його швидкості або його навантаження суть два граничні випадки загального закону тертя шипа і підшипника, причому перший граничний випадок виходить при великих, а другий при малих швидкостях шипа. Точне рішення задачі про рух в'язкої рідини в двох вимірах між двома ексцентричними колами, так само як рішення аналітичної задачі про рівновагу пружної пластини, обмеженою двома ексцентричними колами, досі ще не знайдено.
Висновок
Розрахунок підшипників на підставі гідродинамічної теорії мастила розкриває багато сторони роботи підшипників недоступні розрахунком на основі середніх питомих тисків. Для подальшого вдосконалення підшипників автомобільних двигунів абсолютно необхідно вести їх розрахунок методом гідродинамічної теорії. Застосування даної методики визначення руху шийки корінного підшипника неможливо без подальшої доробки.
Список використовуваної літератури
1. Гідравліка, гідромашини і гідропневмоприводів: навч. Посібник для студ. Вища навч. Заклад [Т.В. Артем'єва, А.Н. Румянцева, С.П. Стесін]; під ред. С.П. Стесіна - 4-е изд., М.: Видавничий центр В«АкадеміяВ», 2008. - 336 с.
2. Ухін Б.В., Гусєв А.А. Гідравліка: Підручник. - М.: ИНФРА - М, 2008, - 432 с - (середнє професійна освіта)
3. Машинобудівна гідравліка. Башта Т.М., В«МашинобудуванняВ», 1971, 672 с.
