Критическая толщина при шероховатости по. 8-му классу чистоты

hp = 2 3,234 -40,4 мк.

По найденным значениям W и строим графики их зависимости от tj, (фиг. 14); точка пересечения двух кривых определит искомый режим работы подшипника: /( = 45° С;

W= 1,74 ккал/сек; t = t-- = 40° С; /3 = 50° С. По табл. 34

находим, что этому значению tj соответствуют такие характеристики подшипника:/=0,01; х = 0.53; Атш = 0>5фй?(1 ~ х) =

= 0,5 0,002-200(1 -0,53) = 0,117 itit= 117 мк;-!== = 2,9, что удовлетворяет условию (67).

Мощность, затрачиваемая на преодоление трения, М -fP - 0,01 3650-19,3

Произведенный проверочный расчет дает возможность легко определить режим работы подшипника при изменении давления масла, подаваемого насосом; например, при уменьшении давления подачи масла вдвое, т. е. при ре=0,5 кГ/см, соответственно изменятся лишь безразмерные коэффициенты q2 и дз, прочие же параметры, вычисленные выше, останутся неизменными, за исключением тех, которые зависят от 92 и q, а именно: q = = q\ + q2 + qz\ Q = 0,b(iild?q л/сек и Wi = c\QM ккал/сек.

Значения этих величин:

при tj= 40 45 50 55

q=q+q-{-q= 0,152 0,181 0,203 0,225

Q = 0,30 0,35 0,40 0,44

ITi = 1,23 1,43 1,64 1,8

Построив график зависимости W- от tj (см. фиг. 14), получим в точке пересечения tj = 4S°C; ifi = l,56 ккал/сек; определяем /i = 43°C; /2 = 53° С; по табл. на стр. 105 интерполированием находим х = 0>57; следовательно, An,in =

= 0,5 0,002 250 (1-0,57) = 0,110 лш=110 мк; - = 2,7;

кр

по фиг. 13 имеем --=4,5; /=4,5 X 0,002 = 0,009; N

0,09 3650 19,3 102

: 6 кет.

§ 20. подшипники с ГАЗОВОЙ СМАЗКОЙ

Газ можно рассматривать как вязкую сжимаемую жидкость, на которую можно распространить основные уравнения гидродинамики, приведенные в .§ 15. Как и несжимаемые жидкости, газы так же образуют при определенных условиях смазочный слой, отделяющий трущиеся поверхности друг от друга. Вязкость газов весьма мала (см. табл. 19 и 20), - например, у воз-

духа при атмосферном давлении и температуре 50° С динамическая вязкость ц=2,010~ кГ/сек/м, тогда как масло индустриальное 20 (веретенное 3) имеет при той же температуре (1 = 2- 103 кГсек/м, т. е. в 10 раз больше. Соответственно несущая способность газового слоя и сопротивление его вращению шипа во много раз меньше, чем у смазочного слоя несжимаемой жидкости. Эти особенности обусловливают область применения подшипников с газовой смазкой - в основном для опор быстро-вращающихся валов при небольшой удельной нагрузке; скорость вращения - порядка десятков тысяч оборотов в минуту, р - порядка до 1 кГ/сМ. При подаче газа в подшипник под давлением нагрузочная способность может быть существенно увеличена. Типичные примеры применения: опоры шлифовальных шпинделей, вертикальных роторов центрифуг и сепараторов, опоры валов центробежных насосов химической промышленности, газовых турбин, гироскопических приборов.

Газовые подшипники характеризуются весьма малым относительным зазором - не более 0,1%; поэтому требования к точности и чистоте поверхности для них значительно строже, чем для подшипников с жидкой смазкой.

Для определения несущей силы подшипника с газовой смазкой служит обобщенное уравнение Рейнольдса (46), приведен ное в § 15.

(> I и- с \ ,3 Р ф \ -

дх v IJ. дх J dz [ IX. дг ) ~

= 12р1/.+ 6-(рШ) + 6-4-(р1Г/г)Ч- т.

Решение этого уравнения в общем виде усложнено тем, что динамическая вязкость fx и плотность р газа зависят от давления и температуры. Для упрощения задачи принимают ряд допущений: так как температура газа в смазочном слое изменяется в узких пределах, порядка 3-5° С, то изменение вязкости пре небрежимо мало (см. табл. 20), и с достаточной для практических расчетов точностью можно принять

JX () = const. . (118)

Далее-, для подшипников с газовой смазкой характерна малая удельная нагрузка; изменение давления в смазочном слое обычно не выходит за пределы отношения 10: 1, а при подаче газа под давлением до 5 ати - не свыше 20: 1. При этих условиях изменение вязкости от давления, как показывает табл. 20, весьма мало (порядка 1%). Следовательно, можно положить также

JX (/;) = const. (119)

С тем же основанием можно принять, что плотность газа при мало изменяющейся температуре р (t) = const, и = 0. 108

с другой стороны, для установившегося режима работы и ламинарного потока компоненты скорости V и W равны нулю.

Таким образом, уравнение Рейнольдса при указанных допущениях примет вид

ir(*p)+4(p**)=*w- сад

Зависимость плотности р от давления в общем для политропического процесса выражается уравнением

= const,

где показатель политропы п в пределах l<rt<l,4.

Фиг. 15. Положение цапфы в подшипнике с газовой смазкой.

Так как изменение температуры незначительно, то принимают rt=l, т. е. считают процесс изотермическим; тогда

= const

(121)

и в уравнении (120) можно заменить р пропорциональной величиной р

(122)

Это уравнение служит для определения несущей силы смазочного слоя цилиндрического подшипника конечной длины. Решение его приближенным методом было дано С. А.- Шейн-бергом {40].

Пусть при некоторых условиях цапфа занимает в подшипнике положение, показанное на фиг. 15. Для исследования уравнения (122) удобнее перейти к цилиндрическим координатам, для чего служат выражения

X = r(f; Л = 3(1 .+xcoscp); U=mr.