Тепловой расчет подшипника

Мощность трения (количество теплоты, выделяющейся в подшипнике за 1 секунду), кВт,

8 сс

,

где – сила трения, кН; = –окружная скорость, м/с.

После подстановки приведенных выражений для и в исходное получим:

.

Коэффициент трения . Коэффициент может быть определен из графических зависимостей для различных отношений (рис. 3).

Теплота, выделяющаяся в подшипнике, отводится циркулирующим через подшипник маслом, а также передается по валу и вкладышам в окружающую среду.

Количество теплоты, отводимой маслом,

,

где − теплоемкость масла в кДж/(кг °С); − количество масла, циркулирующего через подшипник, м³/сек; − плотность масла, кг/м³; − соответственно температура масла, входящего в подшипник и выходящего из него, °С.

Для применяемых в двигателях внутреннего сгорания масел плотность при 20 °С можно принимать равной 0,90—0,92, а теплоемкость − 0,45—0,50 ккал/(кг °С).

Количество масла, циркулирующего через подшипник, опре­деляется раздельно для нагруженной и ненагруженной частей масляного слоя.

Объемный расход масла, вытекающего из нагруженной части слоя, м³/с,

,

где − функция относительного эксцентриситета и отношения (определяется по графику).

7 сс

Расход масла, вытекающего из ненагруженной части масляного слоя, определяют, исходя из условия истечения масла из узкой щели под создаваемым масляным насосом давлением , , (*)

где А − коэффициент, учитывающий протяженность ненагруженной части слоя; − коэффициент, учитывающий замену переменной толщины слоя средней постоянной; он является функцией протяженности дуги ненагруженной части слоя и эксцен­триситета .

Для дуги в 240°

; (**)

.

Для дуги в 230°

; (***)

.

В формуле (*) величины имеют следующие размерности: − в кГ/см²; и − в см; − в кГсек/м²; − в мкм.

Численные значения , определенные по формулам (**) и (***), отличаются между собой незначительно; в обоих случаях можно использовать графическую зависимость , приведенную на рис. 5.

Количество теплоты, которое передается через стенки подшипника и вала в окружающую среду, может быть определено по формуле

,

где коэффициент определяется по эмпирической формуле

,

в которой − средняя температура масляного слоя в ^°C, а − температура среды, окружающей подшипник, в ^°С.

9 сс

Коэффициент задается приближенно с учетом конструкции подшипника. Так например, для коренных подшипников трактор­ных двигателей принимают а = 1, для двигателей грузовых авто­мобилей большой грузоподъемности а = 2 и для двигателей легковых автомобилей и грузовых малой грузоподъемности а = 3. Для шатунных подшипников при средней скорости поршня 5—8 м/сек а = 12.

На основании имеющихся опытных данных установлено, что количество теплоты, передаваемой через стенки подшипников автотракторных двигателей, составляет не более 10—15% от теплоты, выделяющейся в подшипнике. Поэтому при расчете этих подшипников ориентировочно можно принимать или даже 0, имея в виду, что последнее приведет только к увеличению действительного запаса надежности работы подшипника.