автореферат диссертации по информатике, вычислительной технике и управлению, 05.13.16, диссертация на тему:Математическое моделирование процессов гидродинамики и теплообмена при течении вязкопластичной смазки в гидростатическом упорном подшипнике

Ь 5 ОД з о ЛВГ 1393

государственный кшитет российской вдеращ по вношу образованию

волгоградский государственный технический университет

МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОЦЕССОВ ГИДРОДИНАМИКИ И ТЕПЛООБМЕНА ПШ ТЕЧЕНИИ ШЗКШШАСЖЧНСЙ СМАЗКИ В ГИДРОСТАТИЧЕСКОМ УПОРНОМ ПОЦШПШКЁ

05,13.16 - Применение вычислительной техники, математического моделирования математических методов в научных исследованиях

автореферат

' диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

На правах рукописи

ЯБЛОНСКИЙ Владимир Олегович

УДК 532.135:621.822.5

Волгоград 1993

Работа выполнена кои университете

в

Волгогра"".ком Государственном техкичее-

Научный руководитель - Заслуженная деятель науки и техники Р2,

доктор технических наук, профессор Н.В.Тябин

Научный консультант - кандидат технических наук, '.оцент

В.И.Ящук

Официальные оппоненты - доктор физико-математических наук,

профессор Г.И.Брызгхлин

кандидат технических наук, ст.науч. сотр. . Я.Д.Золотоносоз

Ведущая организация - ВеероссиЯскиЯ научно-исследовательский

я кокструкторсхо-технологичеекиЯ институт оборудования нефтеперерабатывающей и нефтехимической промышленности

Защита диссертации состоится в часов ка заседании специализированного совета К 033.76.05

при Волгоградском Государственном техническом университете по адресу: 40СШ6, г.Волгоград, просп.Ленина, 23, аудитория № 209.

С диссертацией можне ознакомиться в библиотеке Волгоградского Государственного технического университета

Автореферат разослан " 10 " 1993 г. .

УченыЯ-секретарь специализированного совета, /) .

капа."¿хн.наук, доцент З.И.Водопьянов

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА. РАБОТЫ ''

Актуальность теш. В современном машиностроении тпроко ис-патьзуэтся гидростатические пари -рения, работающие в реяше жидкостной смазки.

Гидростатические подпзшнта: могут конкурировать о подянпни-ка'.п качения во многая отраслях химического машиностроения благодаря таким ценным их свойствам, как райотоспособь дтъ в широком диапазоне «гаератур, стойкость в химически активной среде, впброустойчявость, бесшумность, сохранение работоспособк-яти тгр^ малых расходах смазки.

Характерно? чертой современного этапа исследований з области трения, изнашивания я смазки является проявление ведуьпЗ роли г.гат'"1-иалсвс2дчзскйх и технологических направлений, а также мате-•/•атнчесхое моделирование процессов гидродинамики и теплообмена з смазочном слое.

Необходимость повышения технического уро: гя исследований но-вих емазочнюс .',материалов и поиска новых областей их применения была отмечена в решениях П и У Всесоюзных научно-технических конференций по пластичным смазкам в г.Бердянске (1985 и 1991 гг.).

Б высокоточных и тяжелонагруженных машинах важнейшим критерием оптимизации гидростатических опор является энергетический ¡. тепло вкдечзния а затраты. мощности в опорах доляны быть минимальными). Эту задачу уд^ех-ся решить путем применения реологически егтгных смазочных материалов, в частности, пластичных смазок. В связи с этим для рахдгсального,, научно обоснованного использования дирокого круга смазот'чх материалов необходима ноше исследования, основанные на реологических моделях, достаточно точно аппроксимирующих зкепериг'нталъные данные в широком диапазоне скоростей сдвига. Изучение связи медду реологическими свойствами

сыазочш;" материалов а режимами эксплуатации узлов трения способствует эффективному забору смазок и представляет актуальную научную и практическую задачу.

Ноль паботч - определение осношнх характеристик стасто-нарного гидростатического смазочного слоя с использованием реологической модели, обеспечивающей шсокую точность аппроксимации экспериментальных дачных по течении пластичных смазок в итроком дтиллзоне скоростей сдвига, практическая реализация результатов.

Научная новизна:

- обоснована реологическая модель нелннейно-вязкопластичной жидкости, обобщающая свойства различних смазочных материалов, хорошо аппроксимирующая экспериментальные данные в широком дна -пазона скоростей едшта;

- разработав?, методика математического моделирования на ЭВМ процессов гидродинамики и теплообмена в смазочном слое;

- получены теоретические закономерности гидростатической змазки_плр\-ях осевых пар трения для рекомендуемой реологической «одел:: и проанализировано влияние осноьчах параметров модели на характеристики гидростатического смазочного слоя;

- найдены зависимости между харак.ерисп гидростатического смазочного слоя для смазок с разлит ии реологическими свойствами;

- полученные теоретические резу гьтатк подтверждены экспери-мвнт'-'.-эшаш исследованиями, дакн практические рекомендации по элективному использования смазочных .материалов.

ТТракгнчоскзя ценность:

- полученные теоретические результаты могут быть положены . в основу методики иях лерного ¿асч та плоских гидрсстатических пар трения;

- раз; .ботана методика определения тюолопгсэских констант

пластачных смазок для реологического ууаЕнекия о экспоненциальной зашеямостью пластической вязкости от интенсив*-ч. та на* *■»• хв'Л'Л, определены реологические константы рекомендуемых смазок;

- теоретически обоснована -л экспериментально подтверждены драимуяэетэа пластам-ас смазок при смазка гадростатяческах опор;

- ре.-сомэвдазан состав пластичных смазок для гидростатической смазки алссалх осе им пар трения;

- разраЗот-чна хсзстругашя грузового вяскоззг.* тра, позволяющая расапгр1тт„ ддалазсн д глереняя вязкости саазок а повысить точность лзмзроняЗ.

Р.еатизч'УЛ м.та-

Результата зссле •-ванай э виде рексмештапяй по составу пластачлчх смазск для гадрсстатачссгсгх опор л новой конструкция узла трезгл даедреяы за цепном конвейере з в направдятзпс глзтал-торе.тучих станков мехзядческоь мастерской НПО ЯВ1_МТМА2Г о экэнс— ■ячесгнм этг?€ктсм.

\ггооап/г работы. Результата раоо.ы док танзались да Ш заучко-твхкяческсй конаерешда "Математическое моделирование з трсцессат произволе гза и переработка аодсерных материалов" ¡.г.Пермь, [992 г), а тагасе на конференциях Волгоградского поль-т жэтеекого яястзтута 1990... 1993 г.г.

Л?Длгк1пгл. По "й,».:б диссертация опубликовано 5 работ и долучено ^ззештэ патентной экспертиза о ада.ча авторского сшде-тельегза по заягкэ ззойретенае.

0<5ъ°:,т паботч. ¿Д'оертакпонная работа ззлсзсзна на 152 опа-яица:с машанопасного .зхста; состоит дз введения, шеста глав, оодах выводив д списка тература; содерз^т 40 рисунков д 7 таЗлаа С яз нзх б прнлояення).

СШЕШНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснохевается целесообразность исследования гидростатической смазки нелинейно-вязкопласткчнш.а средами с использованием реологического уравнения, описивзвдего тэчэкле пластпчннх смазок в нарсксм диапазоне скоростей сдк-га. Обоснованы актуальность задач, решаемых в диссертационной работе, с&орг.тулирована цель работы, содержатся сюнонше положения, вшо-симые на защиту.

В пгрк>3 глава вшюлнен литературный обзор современного состояния шдродинашчвской теория смази; неньатоновска.'я: с.\:а-эочными средами, а также пр-водоны основные допущения теор:ш простатической смазки. Основополагающе иссле/'оза'шя в этом направлении была выполнены отвчестаэяньш утенгаа Г.В.Гйког:. азо-hi>'., Я.Л.Бавдовнм, В.З.Синипынкм, Н.З.ТлЯяеым, Г.Б.$ро£итетерск, З.Д.Оульманом, йгуен Ань Туаном я Ю.М.Пикусом, а татасе зарубех-

hkmz У. Dai, ft. В. BnJ, У. Rcmancijh , J. £. Shulcla.J.Pxahsh.Mlu

В литературном обзоре проанализировано влияние реологического фактора на характеристики гидростатических ог.зр, изучены пт—.цзс-сы шдродякашкп г теплообмена в е.\;азочном слов.

Эс втор с Я главе приведен обзор оскошах реологических моделей, прз.\.<эняомых в твори смазют в настоящее время, a таете выбор и обоснсг нил реологической мо^елг для проведения исследований. В целом литературной обзор включает ан168 известких рабо: ::о гидродяначсгческой теории смазки и рэслстш.

3 резуътате провзд-; .яого литературного обзора установлено, что необходимы далььойш-е исследования простатической .змаз-яи нклине йно-атасопласtzvksmz смазочшдш средэмк с прзленением ра ал ..течете мод еле , наиболее точа о ашфсйогыирззиях течение - яастагчных смазок l шроком диапазоне скоростей сдвгга. У^танов-

лено, что укаяакнчгг тоебсглшгкл отвечает реологическое уравнение • с экспоненциальной занлсюлостьп пластической вязкости от интенсивности напряаеяиЗ, которое для случая чистого сдвига . имеет вид

и "с.чет <5ыть записано в ппааодишсй форме следующим обреем:

В соответствии о состоянием вопроса и целью исследований з диссерт£^га постав-тсны следутдгю зад^и:

1. Следовать влияние реологических свойств омазка на ха -рактерлстяга пггростат.гчесного смазочного -доя с применением реологического урчшекгя с экспонент альной зажсямостыо иластичес-

" вязкости от интенсивностя напряжений.

2. Определить реологические константы пластичных сказок, ро~ жоквиду««лс для прпыекзняя в гадростаязчоскпх опорах.

3. С использование полученных значении реологических аон-с :янт рассчитать отпертое характеристики: гидростатического егла-зочного елся (кесузу: способность, рзспределстпге давления. затраты мощности прокачку смазки, средгега температуру смазка и тепловой поток к оперши поверхностям).

4. Провести эксперт,гяталькое исследование основных ларг^ зт~ рсв гидростатического смазочного слоя для рекомендуемых пластичных смазок з селях подтверждения теоретических расчетов ::спзри-

(I)

(2)

мое талы "в даккими.

Тплтья глчтг^ посвящена теорет»гчэска1у исследованию основных параметров глдрос татического смазочного слоя.

Для анализа влияния рослогичзскях свойств смазки на характеристики гидростатического смазочного слоя необходимо сок.тэст-ное реиакзе уравнений движения, энергии и неразрывности потока с реологическим уравнением состояния, которое к.та'сте с гранячкы-ми услойпяг.сг и условиями сопряжения образуют математическую модель процесса. I я урашенад доляиа быть записана с учетом ос-ношьзс допуцокий теории пгдростатячзской смазка, обоснсзквазжсгх приадтук? в работе Зкзичоскув модель процесса.

Нз рис. I прпьздена схема тачсетя смазкгг в упорном п:дро~ статичзскок содгвяп&ке. Ллк решения задача вся './.юркая аовс-^-ность разбивалась на матке кольцеаае элементы вярлноЯ Л1 , э . пределах которых градиент давления в юсогь кваяятвсрдого ядра принимались постоянные. Вращением опорных поверхностей пренебрегал: , ст^ая, что они врадаытся очень медленно. С учэтом допущений теории смазки уравнение дшяення чохет быть приведено к жду

где хсмпскзнтк дегаатора на..ря5сний определяется из реологичос-ког уравнения (I).

(3)

Граничное услоетя имеют следующий шд

?а-о)г 0,

Условие сопряхенкя

7 е /

/

х«

Рле, I. С;гема течекдя омазки в гидростатическом упорно;.! похпхтпки-сэ: I - верхняя диск; 2 - кияснлЗ ддск; 3 - этвесетме для подвода смазка; 4 - неподвижное основание; 5 - зпзра распределения касательных яапрягензгЗ в смазочном слое; 5 - профиль скоростей; 7 - ^раяипа квазптвпрдого ядра

В результате резе.-дя уравнений (3) при граничных услошях (-.5) подучено распредрпение скоростей э зона градиентного течения в безразмерном вя,- з

a выражение для определения безразмерного расхода смазки

¡?= г jôdî - lÂ'L'f ï ~2L * ехр[1 (¿-1)1.

(7)

При проведении численных расчетов основных параметров гид-ростатичоского смазочного слоя безразмерная шеота квазитвердого ядра Л, определялась для каждого кольцевого цемента из условия постоянства расхода в радиальном направлении. Ввиду тог;., что уравнение (7) транецэндентно относительно А, , для определения А. на каждом кольцевом элементе применялся часлеший метод половинного делания. Расчеты с применением этого метода обеспечивали практически полную сходимость вычислительного процесса.

Для определения безразмерного градиента давления в п; зде-лах каждого кольце .¡ого элемента использовалось условие рашове-сия квазитвордого гкра. Несущая способность подлинника определялась интегрированием линейного расиределлшя давления i/o радиусу оз пред-лт каждого колшевоп элемента с последующим суммированием сил, действущиг на каждый элемент.

Уравнение энергия для зош градиентного -'чения гидро-статичоског смазочного с..оя поют быть подставлено в следующем етде :

Для зоны квазитвэрдого ядра:

Граничные условия дл-г зоны градиентного течения имеют следующий ес,:

Та* •О,

(ю)

для зоны квазл твердого я ра:

дг

Услоктя сопряжения могут быть записали следующим сбр;„зсм

& - К -

ЭгСг-Ъ^ Э2 (2*6.), ^

~ Т. •

результате репекия уравнений (В) и (£> сошеотно с уравнениями (3) и (4) при соотзетствувдгх граничных условгях и условиях сопряжения получки шрааензя для распределения безразмерной температуры в зонэ градиентного течения

(13)

я для лок"яьяоЯ 'безразмерной плотно.та теплового потока от сл. -з-

ки к опорной поверхности на кольцевом элементе шириной Д Ч,

(i-*ZL)(ki - l)J * L% 0-2L).

(14) ■

Лля анализа влияния реологических свойств смазки на характеристики гидростатического смазочного слоя в упорном подгдп-HiiT-:e были проведены численное расчеты с использованием полученных соотношений на ЭВМ ЕС 1061. Все расчеты были выполнены зля узла трения, имеющего следующие конструктивные параметра: T.J = 0,35, 5 ■= 1,5. КГ3.

На рис.2 приведены зависимости безразмерно' несулей способности подшйгтя:п:а F от безразмерного расхода смазки О при . различных значениях реологического параметра L . Из рисунка видно, что при постоянной несущей способности подактника расход смазки снижается при увеличении параметра /_ , характеризующего знон.алию ненызтоновских свойств смазки, вследствие роста эд>ек-тишоч вязкости.

На рис.3 показаны зависимости бе ;аамег"ых затрат модности на прокачку смазки в лодпалгшкз Nnp от безразмерного расхода

смазки Q :»ри различных значе! ях L . Как видно из сопостазле-о

кия рис.2 а З.затра.ы модности на г^окачку при /ведачэяни параметра L и достоянной нвсуиеЯ способности енлзаэтея. Снижение

за-.рат м ста ости на прокачку объясняется превалирующим влиянием

с

уменьшения расхода смазки по сратекчю с повысекг^м давления з центральной камере подшипника. Уменьшение расхода смазки связана с повышениам ее эф'зктдшо:" зя?"остз,а лоаызедде давления в центральной камере - с перераспределением давления _ раыальном направлен;-:, вызванным снижение;. аномалии неньютоновских свой-

ств. Зависимости, аналогичные приведении на рис.3, были такяе получены для средней плотности теплового потока к очоркь/ поверхностям подшшшпса и средней температуры смазки в рабочем зазоре. •

Й1С.2. Завдсиглость несузэй способности подшшпшка Р от расхода смазкл 0 при различных значениях реологического параметра I. : I -¿.=0,3; 2 -¿=1; 3 -¿=5; 4 -¿=10; 5 -1=20; 6 -1=50

На рис.4 предстрчленн зависимости коэффициента несущей способности опори "й.^ от реологического параметра /. для различай* значеть-д критерия "тьвпина И. (кривые 1...7). Из рисунка

что применение пластичных смазок, характергзуюсихся аномалией неньэтсновских свойств, позволяет поексить коз^рищ нт несуще! способности опоры по сравнению с ньютоноеской смазкой

на 4... 16 % в зависимости от степени выраженности аномалия, которая характеризуется реологическим параметром I. , что объясняется более равномерным распределением давления по рабочей поверхности подшипника в радлальком направлении. Влияние аномалии неньютоновских свойств смазки на коэ(|фнцкент несудей способности

200

450

400

50

А

%

/

-""■"г

Рас.З. Зависимость затрат мощн.'оти н: прокачку смазка Ыпр от расхода О дрц различны значениях роолоктчеокого пир&кт^ч С' 0 . I - £ = 0,3; 2 - = I; 3 - = 5;

4 - 'и = ЕО; 5 - - 20; б - и - ЬО

опо^- и), наиболее судествокно'птя значениях критерия * 'с

И для .

гидростатического смазочного слоя порядка 0,1...3,0. Максдмаль-ное значение Сд^ дмоет ыасто при значениях И^ 0,01 г -СО.

На рис. 5 показаны "авасцмог ти коэффициента мощности прокачк: Ну от реологического параметра для различных знач„дий .срите-рля И • <'3 -графика вэдно, чг. с увеличением аномалии не-

ньютоновских свойств смазка коэфрщпер- моцкости прокачки возрастает в З...Г2 раз, в зависимости от значений критерия У| • что объясняется ростом расхода смазки вследствие снижения ее эффективней ачзкости при фиксированном давяония в центральной камере.

Лз зализа рис.4 и 5 следует, что для смазки упорных гидростатических аоделнников следует применять пластичные смазки с

-г----

о,Шй----т----

а,чьи

о^о

40 20 ЗО ЧО £

Рис Л. Зависимость коэффициента несудей способности опори Щ от реологического параметра 1 при различных значениях критерия И : I - И = 100; 2 - И = 10; 3 -И = I; 4 - И = 0,33; 5 - И = 0,2;. Ь -И = 0.1; 7 -И =-" 0,01; а - зависимость ддр ньютоновской о:.:азкл

возможно более выраязккой. аномалией неньютоновских свойств и с зоамохяо больней зффэкгиыой вязкостью.

При наборе смазок следует отдавать предпочтение сказкам с зозмояно более высотам п^эдельггчм начря^екдем сдвига , так. как яо1ыяение ведет к одновременному росту аномалия неньюто-

/ /—

7

в

м

нобских свойств смазка и повалошк ее эффективной вязкости.

Лад сменки влияния аномалии вязкости на характеристики гидростатического смазочного слоя необходимо одновременно учитывать изменение коэффициента несущей способности опоры и

/о го зо I

Рис.5. Зависимость коэффициента мс я ости прокачки И/ от реологического параметра I— при различных значениях ко!гтерая И -I - И = 1; 2 - И = 0,33; 3 -И = 0,2; 0 4 - И = 0,1; 5 - И = 0,31

коэПациента мощности прокачки Ну , так как ув^лиязние аномалии вязкости означает возрастание . неныэтоковских свойств смаз--и и одновременно ведет к снижению ее эффективной вязкости.

В результате проведенных *сслэдована~ установлено, что повышение ^КЬективной вязкости смазка при постоянной нпуае" способности опт® ведет к снижению тепловыделений в смазочном слое.

Увеличение аномалии неньютонозских сво" -тв позволяет, интенсифи-шровать теплоотдачу к рабочим поверхностям подшипника" и снизить ' за счет этого температуру в смазочном слое.

В четвертой главе изложена методика экспериментального исследования реологических свойств смазочных материалов и приводятся резг^ьтатк исследования.

Исследование реологических свойств пластичных смазок было проведено на ротационном вискозиметре "Реотест- ", позволяющем проводить изменения в достаточно широком диапазоне изменения скорости сдв!га. Были исследованы реологические свойства пяти образцов пластичных смазок, полученных загущением индустриальных масел ^веретенного А У и ИГЛ-30) церезином 65 в количестве 2,5 и 5{ по весу и масла ¿ЕРИ—75, загущенного 2,5 % церезина 65, имеь'здх пре-эльно разрушенную структуру. Вялость индустриальных масел определялась н капиллярном висозиметре В1Ш-3. Веч намерения бы.та проведены при • эмпературе 30°С.

Реологические константы пластичкзт* смазок определялись путем оо^або^'зг данных ротационной вискозиметрии. С использованием метода нэименкп. ,•: квадратов были получены формулы для определения Д. По полученным формулам была проведена обработка экспериментальных данных на ЭВМ. Предельное напряжение сдвига "С® определялось путем экстраполяции кривых течения при малых ^ на ось V . Отклонение экспериментальных точек от расчетных кривых течения, полученных 1а основании вычисленных реологических кон. стэнт, на превышало 5 %. Следовательно, реологическое уравнение (I) хорошо списыгает реологические свойства пластичных смазок в аироком диапазоне скоростей сдвига и может быть рекомендовано для проведения инженерных расчетов.

3 петой глава описаны методика экспериментального исследования основных параметров гидростатического смазочного слоя и ■онструкпзя экспериментальной устаяоги.

В экспериментах были использованы пластичные смазки,реологические свойства которшс были определены в главе 4, имеющие предельно разрушенную структуру.

Экспериментальная установка (рис.6) состояла из гидростатического упорного подзииника с центральной камерой радиусом = 0,035 м и наручным радиусом = 0,1 м, системы подачи смазки а охлаздащеЁ жидкости. Нагрузка на подшипник создавалась калиброванными грузами через систему рычатаого нагрумния.

Давление с: гзки измер; ось в центральной камере подлинника к трех точках по радиусу образцовой манометрами, температура смазки измерялась в пяти точках по радиусу хромель-копелекччи термопар-ии, успновлзнними заподлицо с опорной поверхностью вдрхного диска, расход смазки иам^рялся мерным с гчком.

Экспериментальное исследования били ароьеденч в двух ре геймах, характерных для работы гидростатических подшипников: в режиме- с йпссиронанны.' рабочим зазором (Н ~ 3,0«К)-4 м), примеилэ-мом в технологических аппаратах и в режиме с постоянна-.! расхода.; смазки ( 0 - 1,51'10"° м3/с) и азменяЕГСКся рабочим зазором, в котором работает 6олыли!-,лтбо исполъ'уемых в промышленности гидростатических опор. . асход смазки в пер* чл рехтае изменялся в пределах (0,272...23,9)•10""° м3/с, рабочий зазор во втором режме - в диапазон. (1,2...5,2)'Ю-4 Нагрузка на подлинник пзмзяя-лась г?'укспеъ^м;-,лта" в пределах 37^,3...1969,0 давление смаз-'л е центральной камере под; лпника - в интервале 25,2...152 кПа.

Описанная конструкция экспериментальной установки мозет быть также ьспользована в качестве грузового вискозиметра, по~-валяюаего измерять агзкооть смазок в условиях, максимально цриб-л:г-енных к реально:' к^-отине течения в упорном гидростатическом подшипнике. Разработанная конструкция вискозиметра г изваяет расширить дир-азон измерения вязкос-и смазок и похкеить точность

измерений. На предложенную кокструкциг золучено решение патентной экспертиза о выдаче авторского свидетельства по заявка на изобретение.

В шестой главе приведены результаты экспериментального исследования основных параметр в гидростатического смазочного слоя в

Рис.б. Схема экспериментальной установки:

I - верхний диск; 2 - ниьлий диск; 3 - центрать-зая камер ; 4- ось; 5 - водоохлаздаемое основание; 6 - термостат; 7 - питательный бак; 8 - зес-тэренчаты-Л нас:с; 9 - предохранительный клапан; 10 - рециркуляпиошая линия; 11,12 - манометры; 13 - дроссельный регулятор потока; 14 -коль-пезсЛ поддон; 15 - мерный бачок; 16 - вентиль; 17 - индикаторы; 13 - образцовые мшомзтры; 15,2^ - термопары; 21 - самопиауциЗ потенциометр

рекямах работы подплпняк с ^иксирсванным рабоч;гл зазором и с постоянным расходом смазки. Лдя сопоставления теоретических и экспериментальных дашиг были проведены численные расче.ы о. .ов-ных пс аметров гидростатического смазочного слоя с аспользова-

кием состппиокиЗ, полученных в главе 3 и констант реологического ура глени;: Ц), определенных в главе 4. Расчеты по полученным в 3 формулам, придставшшю! в $изач&ских переменных, были в'>-!:г)л:с;1к как для пластичных см аз о::, так и для индустриальных пасу.'; я дата хорошее совпаценле с расчета-,тк, выполненными по изве-о'лг«' >'к>ркултк для ньютоновской смазки (расхождение не превызадо 0,Ь %}. Ото подтгйр'-гдает -¿прокую прысни.!ость реологической модели (I;.

П;*а согдаян х в екепет .ментах даадонкях ка опориук поворх-носу>. иодзиишга порядка 10. ..70 кПа температурный ре зет гадрс-ета'.'пч^ской ororv по окспоржонталыми и расчетным дакна-м был ча;:?;;:; тс пзо-чг'^лчесхо.;?. Температура сказки составляла 30.

lia рис.7 приведены экспериментальные данны' (точке) и тес— pú';'¡:'iceFje ггысн-лостд (сплошав тыла) несущей способа ocie под-:и;'и:ьгка от расхода смазки для смазок на основе масла ;СТ>-30 в ре-sxrxi р:оога онорк с $«-хвкрошазш рабочим зазорок. На рис.6 прг -гедззм те se за к: en;,; ости в рс.тале работы опоры с постоянны?/ расходов oydSiUi. ^акопмалъног етклоаепзе расчетных и зкеперпигнтатг-рк-х данных для оэодг. рсы'-оь не преь лгазт 10. ..15

анялив оякг>ч..чх параметров гаду--татгч-зо?ого смазочного слет у. р-жу.» с фиксированным рабе-да за ьспам и деремэкн®: расходом су»кк пг'/а^ал, что применен 5 рекомендуемых пластичных с-Ма-эок 1>з-г,ен масел позьс.дяет сущзс. еннс чз 2,2...

2,8 раза) сниза?! затраты мс_кссти ка прокачку, что объясняется пон.-^лтек э-.р^сктивной вязкости при введении в ян^уетрда.'Елш& иасле загусгсхглед и скиЕвнааи давления в вентральной капере п-д-идпника яследстше перераспределения давления в радиальное ksl— раБ~эн2ш для смазочных -рзд, об-здак^шх акааагнеЁ неньитоновежх евоиста. При атак затраты г;сшкосяе на'прокачку смазок, пасенных з-чгусенгэм дасаковязкого масх ЙЕП-75 оыдг приблизительно и

7 раз меньше, тем для сиазок, получен«:« загущением масла гнетенного АУ при одинаковом количестве загустителя .5 % :г ези-яа ь5). Коэффициент несуяяй способности опоры при работе на

пластичных смазках повышался на -___II %.

Лсимененяе плаг-ичннх смазок а ре~гме работы подлинника с

¡600

/я-

оОО

Ъ/ |

/ / /= Г л / 1 ! 1

I * ( ( V /с и. у /

// /1 ¡Г 7 ¡1 / Л-

1-У ! 1 ! !

005 о./

010 -Ус

Рис.7. Расчетные и экспериментальные данные зависимости аесущеЗ способы сети дод^и ник а Р от расхода смазки 0 для смазок на основе масла ИСТ—00 при Н =■- 3,0- : I.' - ИГЛ-30:

ИГП-30 * 2,5 % сере зила 65; 3,э — ИГП-30 - 5 % церезина 55

достоянным расходом смазки и измен, .дакс т райа-_л зазорам позволяет увеличить рабочий зазор з 1,3...2,4 раза, что дает ?оз-мозность снизить технологи час._1в требоЕйКИя к обработке рабсчн зсзерхнсс-ой подЕшника. Применение пластичных смазок : этса

реяше позволяет таяае повысить коэффициент иосутцей способности опори на 4...12 л, что обеспечивает соответствующее снижение затрат мс;цности на прокачку, вызванное снижением давления в центральной камере.

Рис.Расчетные п эксг -¿гм^нт длыгыэ д-^шц:

зависимости носугеЗ сплоЮности подслз-кдка Г от рабочего зазора Н для ■ смазок на ..снов;- масла П7П-ЗС при 0 = с' = 1.51. Ш"4 к?/с: I,« - -"П-00;

2,с - КГП-30 + 2,5 % иерззиъа 6Б;

3,« - И.Т.-ЗО + 5 % ц~\ -ззнгэ 65

с

Дет. обоих режимов работ» подай: -госа было экспериментально подтверждено бол-^е разномерное распределение давления смазки -вс рабочему зазору в ^ндиаяьЕ^м нг..уаэленкг дая пластичных смазок по сравнению с индустриальными маслами, что вызывает соответствующее- повшгние ЕээфТяаненга яоо;. ле»* способности опоры.

В результате выполненного экспериментально-теоретического исследования установлено, что в упорных гидростатичг " по. зш-ншсах целесообразно применять пластичные смазки, содг^-кащге следующий процент загустителя: зеретецное АУ ч- 5 % церезина 65, ИГП-30 +5 5? церезина "5, /!?П-75 + 2,5 % церезина 65. При введении в указанные масла большего количества загустителя нарушается циркуляция смазки з системе питэния ввиду наличия у пластичных смазок определенной критической вксота формосохраня гости. Предпочтительно з„.7и'стге зж коаязках индустриальных масел (ИРП-7^).

Сопоставление дданкх о затратах модности на прока'-' у для »В7Х указанных реяимов работы гидростатической оперы покапаю, что резпм работы с пост тннкм расходом смазки шляется энергетически более выгодным, чем резлм с ф'кеяровплиым работг' зазором, котцелесообразно применять липь з тех случаях, когда рабочий запор одаозкачяо оиродэлен хяка. .-гнбо критерием.

В результате выполненных расчетов установлено, что применение яселедуемкх пластичных смазок взамен. инду ¡триальных масел з обоих ре^-'л.пх работы оперы позволяет иктенеж&нировать теплоотдачу к работ;::.! поверхностям подпятника, тг~ приводя™ к -яна&тв температуры з смазочном слс3. •

ОСНОВНЫЕ И ЗЯЕДРЕЮЕ РЕЗУЛЬТАТОВ РАБОТЫ

I. ¿¡людиен теоретический анализ злилкия параметров реоло-гяческ"":! модели с окоп '¡ченциатьной зависимостью пластической аяз-■ зг>зти от знтенсишости з?лряхений на характеристика гидростатического смазочного сл~ч. Установлено, что для повкпония яесузей способности тдрсстатического смазочного слоя и ош=ия затрат мощности на прокачку следует применять пла:тичнке смазки с воз-м^зно более выраженной аномалией неньатснОЕЯКих свойств " еог -чаша больней э<гфзктишэ& аязксслю. Применение таких смазск

обеспечивает снижение температуры а смазочном слое и интенсифя-цирует теплоотдачу к рабочим поверхностям подшипника.

2. Увеличение аномалии неньвтоковских свойств позволяет повысить коэффициент несулей способности опора на 4.-.16 % по срав-конлю с ньютоновской смазяой.

3. Установлено, что реологическое уравнение с экопонзядиалъ-ной зашсимостыо пластической вязкости от интенсивности напряжений хорошо описывает реологические свойства пластп'чных смазок в игроком диапазон •• изменени; скорое я сдк:?а. Определены реолоп:-чес-зе константы урашения для пластичных смазок, полутонах за-гуаояк'.« индустриальных м±сел: веретенного АУ и ЙГГТ-ЗС цорезинс« СГ; в количество 2,5 :: 5 * и ЯРП—76 - в количестве 2,5

4. йровсдопо З1'.сперимон,гально-Т9оротаческо* псследовэнио основных параметров гидростатического смазочного слоя в реж::..:.ах работь- опоры с .-тксироБзнним рабочим зазором, характер:«:« для технологических аппаратов и с постоянным расходом смазки. 7ста~ов-лено, что р обоих реякмах работы споры применение пдзетгчных сча-зок позволяет повысить кооЛлпмент несудей способности на 4...1?« по сравнении с работой на иадустрпатькых маслах.

В режиме рас-^гы с диксяровагасм Рабочим зазором примэкг.чпб пластичных смазок позволяет существенно (в 2,4...2,8 раза) снизить затрат" мо'дности на прокачку, а в рэлймэ с постоянны?.? расходом с.'^зки - ув..кч"ть рабочий заз->т> в 1,3...2 I раза и снизить за счет этого технологпчесгте требования к обработке рабочих по-веучкосто?. подлинника. Следовательно, режим раб та опоры с постоянным рас.одом смазки является энергетически более выгодным. Режим работы с йнксироьачнь..: зазорам должен поменяться ли-.- в тех случаях, когда рабочий зазор однозначно определен какям-чшбо критерием.

5. В -шорных гидростатических подшипниках пелесообразно

применять пластичные смазки, содержащие следующий процент загустителя: веретенное АУ + 5 % церезина 65, ИГП-ЗО г 5 % церезина 65, ИРП-75 + 2,5 % церезина 65. Предпочтятельн загущение зыс око вязких индустриальных масе: (!!Р11-75).

6. разработана . а уровне изобретения конструкция грузового зясксзиметра, позволяшая расширить диапазон измерения вязкости смазок и гкршсить точность измерений.

7. Результаты выполненных исследований в видь рекомендаций по составу плас.этннх сь.^зок для гидростатических опор и иовоА конструкции узла трения внедрены на цепном конвейере и а нал-рупляюших металлорежущих станков механической мастерской НПО "ЩЖГГМАП" с экономическим эффектом.

ОСНОВНЫЕ ОБОаЧАЧЕНИЯ

V - непряяение сдвига; ^ - скорость сдвига одномерного течения; Г„ - предел текучести; - "нулевая" вязкость; - показатель нелинейности кривой течения; '-С^-гж)'*

+ (Ъов - Тгг)2+ + т/„ + т./Л}"*

~У о- интенсивность напряжений; Т^ - компоненты тензора напряжений, 1, В, £ - полярные координата; Ц" - скорость течения смазки;

0~0 - скорость кьдз^твердого ядра; О - расход смазки; Н, - полувнсота квазитвердого ядра; И - долувысота зазора между дискавд; 1х - радиус центральной камеры; - наруя-ггыЗ радиус ,~тскоз; Я - коэффициент теплопроводности смазки;

Т - температура смазки; Тп - те>. .ератгра опо_у.-21Х поверхнос-_?й; - плотность теплового потока; р - давление смаз°ч; рх - давление смазка в центральной камере; - мощность, затрачиваемая яа прокачку смазки.

Безразмерные параметры

Основное содержание диссертации изложено в работах:

1. Тябин Н.В., Ям!ук В.М., Яблонский B.C. Неизотермическое течение нелнке^о-глзколластичной жидкости в рздиалы: й кольцевой иалд // 1992.-Т.62. - Я А. - С.574-578.

2. Тябин К.П., Яблонский В.О., Ядук З.М. Расчет гидростатически упорных подшипников с пластичной смазкой // iffii.- 1992. -Т.бо. - a S. - С. 364-367.

S. Яблонский B.C., Тябин Н.В., Ядук В.М. Влияние реологических свойств смазки на нее—дую способность гидростатических олор // ИЕ.- IS23. - Г.64. - Ü 2. - С. 1°>-198.

4. Тябин H.D., Яблонский В.О., Ящук В.М. Определение реологпчео-ких конст'нт пластичных смазок // Реология, процессы я аппарата xh.v~:v~jk" 3 технологии. -Волгоград, 1952 ¿принята f. печати).

5. ^аедк Н.В., Яблонский В.О., Ящук В.М. Эксперт.,енгальное и

с

теоретичен коо исследование течения пластичных с»*азок в гидростатическом упорной подан.гнике // Реология, процесс« и аппараты хамичоской технологии.- Волгоград, 1ь32 (принята л печати).

6. Яблон.лзгй В.О., Тяоин Н.В., Ящук Е.М. Расчет радигдьною течения нетгнэ&о-а^зкапласшчно4 жидкости // Ш научно-техни-

ческал конференция "Математическое моделирование в процессах производства и переработка полимерных материалов". Тез."д'кл.-Пермь, 1992. - С.45. 7. Решение патентной экспертизы по заявке .'» 4910839/25 "Вискозиметр" Н.В.Тябина. Б.м.Ячука и В.О. Яблонского от 19.11.91 г.

МАТГ'лТИЧЕС-КОЕ ?Л0Д2Ш'0ВАНИЕ ПРОЦЕССОВ П-ЩРОДЙНЛ&Ш И ТЕГЮОБМЭА ПРИ ТЕЧЕНИИ В/ЗКОПЕ Л.СТИЧКОЙ СМАЗКИ 3 П!ДРОСТАТЛЧЕСКОМ УПОРНОМ ПО УШНИКЕ

Яблонский -Ялядимио Олегович

Подписано о печать 30.06.93r . Формат 60 х 64 I/I5.

Бумага гисчан. Печать офсетная, ¿сл. печ.л. 1,0.

Уч. издГ л. 0,9. 'i!íp„.í 100 экз. Зака^ 321 .Бесплатно.

Волг градский Государственный технический университет. 400066, Волгоград, прЛеника, 28.

Межвузовский ротачринтныЯ участок ВоллхТУ.

Волгоград, ул.Советская, 35.