Телефон: 8-800-350-22-65
WhatsApp: 8-800-350-22-65
Telegram: sibac
Прием заявок круглосуточно
График работы офиса: с 9.00 до 18.00 Нск (5.00 - 14.00 Мск)

Статья опубликована в рамках: Научного журнала «Студенческий» № 21(191)

Рубрика журнала: Технические науки

Секция: Машиностроение

Скачать книгу(-и): скачать журнал часть 1, скачать журнал часть 2, скачать журнал часть 3, скачать журнал часть 4, скачать журнал часть 5, скачать журнал часть 6, скачать журнал часть 7, скачать журнал часть 8, скачать журнал часть 9

Библиографическое описание:
Быстров А.А. ВИДЫ МЕТОДИК ОПРЕДЕЛЕНИЯ ТЕПЛОВЫДЕЛЕНИЯ В ПОДШИПНИКАХ КАЧЕНИЯ // Студенческий: электрон. научн. журн. 2022. № 21(191). URL: https://sibac.info/journal/student/191/256654 (дата обращения: 27.09.2022).

ВИДЫ МЕТОДИК ОПРЕДЕЛЕНИЯ ТЕПЛОВЫДЕЛЕНИЯ В ПОДШИПНИКАХ КАЧЕНИЯ

Быстров Арсений Александрович

студент, группа М20-661-1з, кафедра «Тепловые двигатели и установки», Ижевский государственный технический университет имени М.Т. Калашникова,

РФ, г. Ижевск

Тепловыделение в подшипнике связано с трением, появляющимся между элементами подшипника, и с выделением тепла, образующимся при перемешивании масла. Расчёт тепловыделения в подшипнике с учётом всех факторов сложного процесса трения затруднителен. В расчётах должны быть задействовано действительное распределение воспринимаемых нагрузок по телам качения, упругогидродинамическое влияние масла в контакте, а также действительное распределение скоростей по пятну контакта каждого тела качения. В связи с этим на практике для оценки тепловыделения используют эмпирические зависимости, полученные при обобщении значительного количества экспериментальных данных [3].

В условиях работы вся мощность, расходуемая на привод подшипника, превращается в тепловой поток, идущий на повышение его рабочей температуры.

Большинство подшипников качения работают при относительно малых частотах вращения и нагрузках. Отвод тепла от подшипника через корпус, вал и его смазывание в масляной ванне хватает для обеспечения хорошего теплового состояния таких подшипников.

Тепловой баланс в подшипнике может быть установлен, как по моменту трения  так и по мощности трения  или выделившейся при этом теплоты .

Методика расчета теплового баланса по справочнику Л.Я. Переля. Подшипники качения: Расчет, проектирование и обслуживание опор [2].

Тепловыделение трения в этих подшипниках определяется по формуле:

где,  – полный момент трения в подшипнике, ;

 – частота вращения подшипника,

Количество теплоты, выделившийся при трении:

Момент трения  в подшипниках общего применения может быть рассчитан по формуле:

где,  – коэффициент трения;  – эквивалентная динамическая нагрузка на подшипник, ;   – диаметр отверстия подшипника, .

В данной формуле не учитывается трение в уплотняющем устройстве.

Методика фирмы FAG

Данная методика применяется на фирме FAG (Германия) для определения тепловыделения в подшипниках общего применения. FAG является основоположницей подшипниковой промышленности, уже более 100 лет производит подшипники качения различных конструкций.

На основе тестов множества подшипников различных типов и размеров вывели следующую эмпирическую зависимость для определения момента трения в подшипнике [3]:

где,  – момент трения учитывающий вязкое трение в подшипнике зависимое от типа и размер подшипника, частоты вращения и условий смазывания;

 – момент трения учитывающий механическое трение и зависит от нагрузки на подшипник.

Методика фирмы SKF

Компания SKF (Швеция) мировой производитель и поставщик продукции в областях: подшипники и подшипниковые узлы, уплотнения, мехатроника, сервис и системы смазывания.

Расчет момента трения по методике SKF производится с учётом трения качения, трения скольжения, трения в смазочном материале и трения скольжения в уплотнителях [4]:

где,  – момент трения качения;  – момент трения скольжения;  – момент трения уплотнений;  – момент трения от сопротивления смазки.

Детали расчета трения зависят от геометрии и размеров подшипника (внутренний и наружный диаметры, диаметр тел качений), частоты вращения, величин радиальной и осевой нагрузок и от кинематической вязкости масла.

Поскольку расчеты с использованием приводимых здесь формул достаточно сложны, компания SKF рекомендуем использовать инструменты расчета [4].

Методика расчета по ГОСТ 32305— 2013 (ISO 15312:2003)

«Подшипники качения. Номинальная тепловая частота вращения. Расчет и коэффициенты»

Данный стандарт [1] определяет номинальную тепловую частоту вращения подшипников, смазываемых методом масляной ванны, и устанавливает принципы расчета для нахождения значе­ния данного параметра.

Расчет тепловой частоты вращения основан на энергетическом балансе в узле подшипника качения при базовых условиях.

Потеря мощности (Вт) в подшипнике при стандартных условиях на номинальной тепловой частоте вращения равна тепловому потоку (Вт), выделяемому подшипником:

Потеря мощности на трение в подшипнике, работающем при номинальной тепловой частоте вращения при базовых условиях:

где,  – номинальная тепловая частота вращения,  – момент трения, независимый от нагрузки, при базовых условиях и номи­нальной тепловой частоте вращения ,  – момент трения, зависимый от нагрузки, при базовых условиях и номи­нальной тепловой частоте вращения  , ;

Поток теплоотдачи (Вт) подшипника при базовых условиях вычисляют исходя из базовой плотности потока теплоотдачи   и базовой площади поверхности теплоотдачи  :

Из равенства для потери мощности на трение и равенства для выделяемого теплового потока определяют из уравнения тепловую частоту вращения  методом после­довательных приближений, который приведен в приложении В [1]:

Стандарт не распространяется на упорные шариковые подшипники, поскольку кинематические эффекты в данных подшипниках не позволяют применять номинальную тепловую частоту вращения, определенную в данном стандарте.

Рассмотренные выше методики используемые для частот вращения, не превышающих предельную тепловую частоту вращения подшипника, при которой достигается баланс между тепловой мощностью, производимой трением в подшипнике, и тепловым потоком, передаваемым через контактирующие с валом и корпусом поверхности подшипника.

 

Список литературы:

  1. ГОСТ 32305-2013 (ISO 15312:2003) Подшипники качения. Номинальная тепловая частота вращения. Расчет и коэффициенты. – М.: Стандартинформ, 2014.
  2. Перель Л.Я. Подшипники качения: Расчет, проектирование и обслуживание опор: Справочник. – М.: Машиностроение, 1983. – 543 с., ил.
  3. Петров Н.И., Лаврентьев Ю.Л. Сравнение различных методик расчёта тепловыделения в радиально-упорных шарикоподшипниках // Вестник Самарского университета. Аэрокосмическая техника, технологии и машиностроение. 2018. Т. 17, № 2. С. 154-163. DOI: 10.18287/2541-7533-2018-17-2-154-163
  4. www.skf.com
  5. http://www.s-graciya.ru/upload/file/FAG/5-smaz.pdf

 

Оставить комментарий

Форма обратной связи о взаимодействии с сайтом