Общие сведения о смазке деталей


Категория Судовые дизели

Назначение смазки. Ряд деталей (неподвижных) остова двигателя служит опорой или направлением для движущихся. Сопряжения движущихся друг относительно друга деталей называются узлами трения. При конструировании узлов трения, ремонте и техническом обслуживании следует уделять особое внимание обеспечению их качественной смазкой.

Опыт эксплуатации показывает, что замена неудачно организованной смазки рациональной может увеличить срок службы узла трения в 1,5—2 раза.

Смазка узлов трения не только уменьшает износ деталей, но и снижает их нагрев, затраты мощности на преодоление трения. При смазке поршней масло способствует уплотнению их от прорыва газа.

Поскольку организация смазки должна прежде всего обеспечить рациональный подвод масла к узлам трения, надо перед изучением их устройств познакомиться с основами теории смазки.

Жидкостное и граничное трение. При организации смазки стремятся получить жидкостное трение, когда между трущимися поверхностями создается слой масла и трение твердых поверхностей заменяется трением между собой слоев жидкости — смазочного масла. Основоположником гидродинамической теории смазки является Н. П. Петров.

Смазочное масло должно обладать липкостью, его молекулы должны сцепляться со смазываемыми поверхностями. Тогда при заполнении зазора s между шейкой вала и подшипником маслом пограничные слои его прилипнут к поверхностям шейки и подшипника. При вращении вала слой масла, прилипший к поверхности шейки, будет двигаться вместе с валом со скоростью, тогда как слой, прилипший к внутренней поверхности подшипника, останется неподвижным. Вследствие вязкости слои масла в зазоре будут увлекать один другого в движение со скоростью, изменяющейся в радиальном направлении от v до нуля. Следовательно, под вал будет нагнетаться масло и в его клиновом слое появится давление, эпюра которого дана на рис. 50, б. Это давление поднимет вал и отделит его от подшипника слоем масла.

Давление в масляном слое обусловливает несущую способность подшипника, т. е. ту силу Р, которую может воспринять вал без нарушения жидкостного трения. Несущая способность подшипника увеличивается с повышением скорости вращения вала и вязкости масла. Однако с повышением вязкости масла увеличиваются потери мощности на преодоление жидкостного трения. Поэтому вязкое масло следует применять лишь в том случае, когда скорость движения вала невелика, а нагрузка на подшипник значительна.

Когда вал неподвижен, слоя масла под шейкой нет, а при малой скорости его вращения давление в слое масла недостаточно, чтобы поднять вал. Следовательно, в момент пуска и остановки двигателя в подшипнике происходит почтр сухое трение. Слой масла может разрываться и при работе двигателя в случае нарушения геометрических форм шейки и подшипника.

При малых и непостоянных скоростях движения, при высоких температурах часто не удается создать условий для образования жидкостного трения. В этих случаях приходится мириться с так называемым граничным трением, когда трущиеся поверхности разделены прилипшей к ним пленкой масла толщиной порядка 0,1 мкм. В условиях граничного трения работают, например, поршневые кольца, поршневой подшипник шатуна, детали механизма газораспределения.

Граничное трение очень неустойчиво и может перейти в сухое. Детали, работающие в условиях граничного трения, требуют постоянного подвоДа масла для поддержания целостности масляной пленки.

Влияние канавок на несущую способность подшипника. Для распределения масла на поверхности подшипника должны быть прорезаны продольные канавки. Однако нерациональное их расположение может снизить несущую способность подшипника. Так, если в подшипнике прорезать кольцевую канавку, то она соединит область высокого давления в масляном слое с областью низкого давления. Масло по канавке 1 будет перетекать в область с нулевым давлением, и канавка как бы разрежет подшипник по длине на два. Поскольку у торцов подшипника давление в масляном слое падает, так как масло вытекает наружу, площадь под эпюрой давления станет меньше (сплошная линия), чем была бы без канавки (пунктирная линия). Это значит, что уменьшилась несущая способность подшипника.

Если в нагруженной части подшипника прорезать продольную канавку, то она также соединит область высокого давления (середину подшипника) с областью низкого давления у кромок подшипника и давление в слое масла над канавкой значительно снизится. Как это видно из эпюр давления, приведенных в нижней части рисунка, несущая способность подшипника уменьшится и в данном случае. Она не снизится, если прорезать канавки в ненагруженной части подшипника.

В случае граничного трения канавки допустимы и вблизи рабочей части подшипника, но они не должны препятствовать образованию масляной пленки.

Подвод смазки к трущимся поверхностям. Нагрузка на подшипник не всегда бывает односторонней. Так, у рамового подшипника коленчатого вала при тактах сжатия и расширения давлением газов нагружен нижний вкладыш, а в конце такта выпуска силы инерции нагружают его верхний вкладыш. У шатунного подшипника давлением газов нагружен верхний вкладыш, а силами инерции — нижний. Нагрузка на подшипник может действовать не только в вертикальной плоскости, но и в наклонной.

Рис. 1. Образование жидкостного трения

Рис. 2. Влияние канавок на несущук» способность подшипника

После исследования нагрузки конструктор выбирает плоскость разъема вкладышей подшипника так, чтобы она лежала в области минимальной нагрузки. Поэтому масло-распределительные канавки делают всегда в месте стыкования вкладышей. Как видно из рис. 1, б, давление в масляном слое падает настолько быстро, что в точке к может появиться вакуум, в связи с чем произойдет контакт вала с подшипником. Чтобы избежать этого, подвод масла должен быть не только в набегающей, но и в сбегающей частях подшипника.

При больших зазорах в подшипнике появляются удары, снижается давление масла, вследствие чего повышается износ шейки и подшипника. Поэтому при монтаже подшипника в нем устанавливают зазор порядка 0,06— 0,18 мм (для диаметра шейки до 250 мм). При столь малых зазорах масло-распределительные канавки надо делать такими, чтобы они способствовали образованию масляного клина. Кроме того, в маслораспределительных канавках должен быть некоторый запас масла для обеспечения смазки при начале движения вала.

Исходя из этого, в районе стыкования вкладышей выбирают карманы для масла, называемые холодильниками. Глубина h их составляет от 0,5 до 2,5 мм в зависимости от диаметра шейки вала, а длина — от 0,3 до 0,5d (d — диаметр шейки). Холодильники выбирают q постепенным уменьшением их глубины и с плавным переходом к рабочей поверхности вкладыша. По краям их оставляют перемычки, называемые усами, шириной не менее 10—15 мм.

Масло к холодильникам может быть подведено по внутренней канавке, если верхний вкладыш нагружен меньше, чем нижний, и если масло подводится сверху. Если масло подводится со стороны нагруженного вкладыша, то прорезают внешнюю канавку с выходными каналами.

У быстроходных двигателей нагрузка на подшипник иногда настолько зависит от центробежной силы вращающихся масс, что нагруженной может быть вся его поверхность. В этом случае масло подводится не через подшипник, а через вал.


Читать далее:

Категория Судовые дизели