К.т.н. Ю.В. Жиркин, Е.А. Пузик

Магнитогорский государственный технический университет им. Г.И. Носова, Россия

Определение рабочей температуры смазочного слоя непосредственно в зоне контакта.

Целью контактно-гидродинамического расчёта любого подшипника или зубчатой передачи является отыскание величины толщины смазочного слоя при заданной внешней нагрузке и скорости относительного смещения контактирующих поверхностей.

В методике по определению параметров ЭГД-смазки [1] существенное значение имеют вязкость смазочного материала и пьезокоэффициент вязкости. Именно они определяют толщину масляной плёнки на контакте.

Значение толщины масляной плёнки напрямую зависит от температуры на контакте, поэтому задачей проведённых экспериментов, так же являлось нахождение фактической температуры на контакте.

Фактическое значение вязкости смазочного материала на контакте в подшипнике качения определяли по методике, описанной в источнике[2].

В то же время фактическая вязкость может быть определена аналитически по формуле Баруса (2):

(2)

где - фактическая вязкость смазочного материала, мм²/с, - кинематическая вязкость смазочного материала, мм²/с., -пьезокоэффициент вязкости, 1/МПа, - контактное напряжение, МПа.

Однако, для определения фактической вязкости по формуле Баруса необходимо знание значения пьезокоэффициента вязкости, на величину которого так же влияет температура на контакте.

Существует эмпирическая формула Вустера, устанавливающая зависимость пьезокоэффициента от вязкости смазочного материала при соответствующей температуре (3):

(3)

где -пьезокоэффициент вязкости, 1/МПа, - кинематическая вязкость смазочного материала, мм²/с.

Решая систему уравнений (2) и (3), можно определить вязкость смазочного материала на контакте:

(4)

(5)

Значение фактической вязкости смазочного материала определяем по значению момента сопротивления, полученному в ходе эксперимента.

Значение температуры , соответствующее полученному значению вязкости определяли по формуле Прокофьева:

(6)

где - значение вязкости при эталонной температуре (40, 50, 100С°), - коэффициент, определяемый из зависимости, указанной в источнике [3].

В результате обработки экспериментальных данных было обнаружено, что расчётная температура в зоне контакта значительно отличается от температуры, полученной в результате экспериментов. Также во время эксперимента температура дополнительно измерялась тепловизором. Расчётные значения температуры подтверждаются данными, полученными с помощью тепловизора.

Рисунок 1 - Экспериментальная температура для Моbil600XP220

Рисунок 2 - Расчётная температура для Моbil600XP220

Рисунок 3– Фото с тепловизора для Моbil600XP220

Рисунок 4- Значение температуры для масла ТНК 460, измеренное пирометром в области контакта

Рисунок 5 - Расчётная температура для ТНК 460

Рисунок 6 – Фото с тепловизора для ТНК 460

Рисунок 7 – Фото с тепловизора для ТНК 460

Рисунок 8 - Значение температуры для масла И 100, измеренное пирометром в области контакта

Рисунок 9 - Расчётная температура для И 100РС

Рисунок 10– Фото с тепловизора для И 100РС

Рисунок 11 - Значение температуры для масла ТНК 522, измеренное пирометром в области контакта

Рисунок 12- Расчётная температура для ТНК 522

Рисунок 13 – Фото с тепловизора для ТНК 522

Анализируя полученные данные, можно сделать следующий вывод: полученные предложенным аналитическим методом значения температуры на контакте превышают температуру смазочного материала в области контакта и характеризуют фактическую вязкость смазочного материала на контакте. Это оказывает существенное влияние на толщину смазочной плёнки и соответственно на условия реализации режима ЭГД-смазки в подшипниках качения.

Литература:

1 Коднир Д.С, Жильников Е.П., Байбородов Ю.И., Элпстогидродинамический расчёт деталей машин.- М.: Машиностроение, 1988.-160с.: ил

2 16 Жиркин Ю.В., Пузик Е.К., Аналитически-экспериментальное определение параметров ЭГД-смазки в подшипниках качения опор рабочих валков стана 2000 горячей прокатки // Вестник МГТУ. 2010 № 4

3 Жиркин Ю.В. Надёжность, эксплуатация и ремонт и металлургических машин: Учебник. – Магнитогорск: МГТУ, 2002. 330с.