автореферат диссертации по машиностроению и машиноведению, 05.02.02, диссертация на тему:Влияние отклонений от соосности и деформации опор на гидродинамические параметры подшипников скольжения

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ РОССИЙСКОЙ федерации ПО ВЫСШЕМУ ОБРАЗОВАНИЮ

ВЛАДИМИРСКИЙ ГОСтаАРСТВЕННЫЯ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

ВЛИЯНИЕ ОТКЛОНЕНИЯ ОТ СООСНОСТИ И ДЕФОРМАЦИИ ОПОР НА ГИДРОДИНАМИЧЕСКИЕ ПАРАМЕТРЫ ПОДШИПНИКОВ СКОЛЬЖЕНИЯ

Специальность 05.02.02. - машиноведение и детали машин

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Владимир 1996

Работа выполнена во ком университете.

Владимирском государственном техничес-

Научный руководитель - /"жтор технических наук, профессор

В.В.Эфрос

Научный консультант - кандидат технических'наук,доцент

А.Н.Гоц

Официальные оппоненты - доктор технических наук, профессор

В. В. Морозов

кандидат технических наук Ю.Е.Драган

Ведущее предприятие - АО " Владимирский тракторный завод"

Защита состоится 1996 г. вчасов на

.заседании специализированного совета Д 063.65.01 во Владимирском государственном техническом университете по адресу: 600026 г.Владимир, ул. Горького 87, ауд. 211 "X".

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Владимирского государственного технического университета.

Отзывы на автореферат в двух экземплярах,заверенные. печатью, просьба направлять по адресу: 600026 г.Владимир, ул. Горького 87, ученому секретарю совета Д 063.65.01.

Ученый секретарь специализированного совета доктор технических наук, профессор

Тихомиров

__________________. ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность теш. Подшипники скольаеиия, работающие в гидродинамическом режиме смазки,применяются во многих отраслях машиностроения.Обладая высокой работоспособностью ь широком температурном диапазоне, бесшумностью, способностью воспринимать ударные нагрузки,они являются незаменимыми для шлифовальных станков.прокатных, станов,паровых турбин,двигателей внутреннего сгорания (ЛВС). При прочих равных условиях про-долаагаельяость их нздёлщо.1 работы определяется правильностью выбора зазора в сопряжении вал - подшипник, величина которого должна определяться с учетом силовых и тепловых деформации детали, отклонений формы и взаимного расположения постелей и блоке, жесткости опор блока.Последнее особо важно для подшипников ДВС,форсирование которых неизбекно приводит к повышению удельных нагрузок, в результате "чего рабочие толщины м-сляного слоя (ШС) становятся соизмеримыми с суммарной высотой микронеровностей з сопряжении и в ряде случаев вызывают нарушения режима жздюстного трения,приводящего к "схватыванию " вала и вкладышей , их проворот в опорах и выход двигателя из строя. Однако известные методы расчета гидродинамических параметров подшипников скольжения в полной мере учитывать эти факторы не позволяют.

В связи с этим разработка эффективных кетодоз расчета гидродинамических параметров подшипников становится с кандым годом все более актуальной.

Цель гзееледовшшя. Повышение несущей способности подшипников скольжения на основе выбора рациональных технологических и гидродинамических параметров.

Объект исследования. Коренные подшипниковые узлы на базе дизеля 24310.5/12 (Д-120) АО ^'Владимирский тракторный завод".

Иэтодц исследования. Представляют собой сочетание расчетных и экспериментальных работ.Расчетные исследования выполнялись на ЭВМ ЕС 10Эй с помощью программного комплекса по расчету подшипников скольжения, ютленчатого вала и напряженно- деформированного состояния коренных опор; экспериментальные исследования подшипников с различной 'конструкцией корен-

ных опор,, вала и вкладышей проводились на безмоторной установке и работающем двигателе.

Научная новизна заключается в: '

- разработке метода расчета -гидродинамических параметров подшипников скольжения с учетом деформаций постели;

- разработке метода расчета многоопорного коленчатого вала и подшипников скольжения, позволяющего учитывать отклонения от соосности, податливость и деформации опор, обусловленные неравномерным распределением жесткости по контуру опор;

- модернизации программ для ЭВМ, реализующих предложенный метод расчета гидродинамических параметров подшипников скольжения;

- экспериментальном подтверждении на дизеле 2ЧВ 10.5/12 влияния на толщину масляного слоя в коренных подшипниках конструктивных и. технологических параметров огюр ,вала и вкладышей. .

Практическая ценность и ре&гшзгцкя г пракьдшюнности. Разработанная методика расчета подшипников скольжения позволяет на стадии проектирования оценить влияние отклонения от соосности и упругой деформации опор с целью повышения 'несущей способности узла. Результаты проведенных теоретических и экспериментальных исследований используются при проектировании нового оборудования АО " Автоприбор" и перспективных дизелей семейства ВТЗ.что позволило повысить несущую способность подшипников.

Результаты исследования переданы для внедрения в промышленность на АО "Владимирский тракторный завод" (АО ВТЗ, г.Владимир), АО "Автоприбор" (г.Владимир).

На защиту выносится:

- метод расчета подшипников скольжения и на этой основе вы-•бор рациональных технологических и гидродинамических параметров подшипникоб с учетом отклонения от соосности, податливости и деформации опор;

- комплекс практических мероприятий , внедрение которых повышает йесущую способность коренных подшипников (на примере дизеля Д-120).

Апробация работы. Основные результаты работы догадывались на научно-технических конференциях и семинарах:

а)на XIV научной конференции Владимирского политехнического института г.Владимир,1587 г.;

0)ка Всесоюзной научно-технической конференции "Повышение эффективное^? использования автомобильного транспорта и автомобильных дорог в условиях жаркого климата и высокогорных райснсЕ" г.тагоеггт ,1932 г.;

в)на Бсессагксй научно-технической конференции "Актуальные проблемы двицателестроения" г.Владимир, 1887 г.;

г)на научно-техническом .семинаре кафедры ' "Автомобильный транспорт "г.Владимир,1994 г.;

д)на международной конференции "Концепция развития и высокие технологии индустрии и ремонта транспортных средств" г.Оренбург, 1993 г.;

е)на научно-практическом семинара "Совершенствование мощ-постных, экономических и экологических показателей ДВС" г.Владимир, 1995 г.

Публикации. По теме диссертации опубликовано 8 работ .

Объси диссертации. Диссертация состоит из введения,четырех ¡■лав,общих выводов,изложена на 144 страницах,содеркит 53 рисунка, 2 таблицы,список использованных источников,включающий 158 наименований и 6 приложений.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность теш и дана ее общая характеристика.

• В первой главе рассмотрено состояние изучаемого вопроса, поставлены цели и задачи исследования.Для этого проведен анализ опубликованных статей,посвященных методам расчета коленчатого вала ДВС,смазки нестационарно-нагруженных подшипников скольжения (ННПС),включая методы расчета напряженно -деформированного состояния (НДС) коренных опор. Расчету коленчатого вала посвящены работы Б. В. Арановича, Л. Д. Котель-никова,К.И. Терещенко,М.А-Салтыкова, д. Н.Гоца. В этих работах упругость опор представляется, упругостью материала подшипни-

ка,наличие же смазочного слоя между валом и' вкладышем во внимание не принимается.С.М.Захаровым выполнена работа по совместному расчету многоопорного вала и подшипников скольжения, но в этой важной работе подшипники скольжения считаются круглоцшшндрическими.

Разработке методов расчета ИНПС,работающих' в условиях жидкостной смазки,посвящены работы А.К.Дьячкова, М.В.Коров-чинского, В.Н.Прокопьева, С.М.Захарова, И.Я.Токаря, А.И.Бондарева, Д.Ф.Букера.Т.Ллойда,Д.Холланда. Некоторые теоретические разработки, посвященные решению задач гидродинамического расчета подшипников ДВС и определению деформированного состояния коренных опор, рассматривают только частные случаи нагружения.

В связи с вышеизложенным в данной работе решаются следующие задачи:

1. Разработка методики расчета многоопорного коленчатого вала с учетом гидродинамики подшипников скольжения.

2. Разработка методики расчета коренных подшипников с учетом деформации опор.

3. Проведение расчетно-Экспериментальных исследований влияния отклонения от соосности и распределения жесткости по контуру коренных опор на величину коэффициента запаса по критической толщине масляного слоя в коренном подшипнике.

Вторая глава посвящена разработке методики и алгоритмов расчета подшипников скольжения с учетом отклонения от соосности и деформации опор. *

Общая методика состоит из:

- методики расчета сил,действующих на коренные подшипники * двигателей внутреннего сгорания;

- методики гидродинамического расчета распределения давления в смазочном слое деформированного подшипника;

- методики расчета напряженно-деформированного состояния коренного подшипника с учетом распределения гидродинамического давления;

- методики расчета коленчатого вала с учетом гидродинамики подшипников -скольжения.

В результате расчета определяется коэффициент запаса 'по критической тол^ше масляного слоя еь за цикл работы двигателя. '

» Ьтщ/Ькр,

где ¡т,щ- ьаакакыь^г годззша слгт ж г&а;

Ькр — *к2пт - критическая' галета, спргдгляокаг:

сухарной шероховатостью трущихся поверхностей вала и зкяадыпга (Кп3»^гвкл)-

1. Методика расчета сил, действующи на коренные подшипники . двигателей внутреннего сгорания

При получении погоднк-: даяптк для гкгродинэмического расчета подеипнйков сгазльясиия предлагаемая кетодтаса дзет воз-мпгязсть пожучить по специально разработанной врогргшке результаты расчета с*« ь система:! координат ,связанных ка:с с шейкой гаяа , гак к с подиипликами.

Исходными данншя для расчета сил язлчэдоя геометрический параметры кривосипно-¡латунного мезсанизма (КШМ); силы дочиюнив газов п инерции поступательно и зраящтельг.о двжуцкхся ¡/.аса по углу поворота коленчатого вала (п.к.в.),а также центробежные силы инерции.

На первой стадии расчета рассматриваем разрезную схему расчета коленчатого вала. В дальнейших расчетах для определения (уточнения ) нагрузок на коренные опоры . рассматриваем неразрезную схему, основанную на представлении коленчатого вала в виде многооперной статически неопределимой пространственной стержневой системы.Это позволяет оценить влияние на нагрукенность опор их жесткости, несоосности, положения, вала в пределах зазоров деформированного подшипника.

Для гидродинамического расчета подшипника, необходимо перевести равнодействующую сил Т и I, заданную в системе коор--динат, связанной с кривошипом, на составляющее Гх и Гу в

- £> -

системе координат. связанной с опорой , в' блока цилиндров ':

Fx - F sin (<pf-«)í ,

Fy ° - F соз(Фг-а),

где F ./S - равнодействующая сил, действующих на шейку в данный момент времени; а - угол поворота кривошипа. Угол ifF определяется в зависимости от положения составляю щих Т и Z следующим образом:

если Т<0 и Z>0, то ípF -2jt- <¡>o; если Т<0 и Z<0, тс f -к + Фо; если Т>0 и 2<0, то <?F »5 -■ Фо. где фо - arctglT/Zp-

При расчете траектории движения центра вала в подшипнике скольжения нагрувки задаются на, лини» центров и направление ей перпендикулярное:

Fv-Fx cos r-FySin т;

Fw-Fx sin, X+ Fy COS T,

где , r - угол поворота подвижной системы координат;

Fv, FM - проекции в&кхора. внешней нагрузку F на подвижные оси V и W,

2.Методика гидродинамического расчета распределения давления в смазочном слое деформированного подшипника.

Тепловые и механические процессы, происходящие в масляном слое подшпкика с учетом' деформаций опор скольжения под действием газовых и инерционных сил при работе двигателя, могут биясь описаны следующей системой уравнений: уравнением движения вязкой несжимаемой жидкости Навье-Стокса:

с!|> - . 1

- - Г«ас--щгай р + V V 1>; (I)

сИ: р

уравнением неразрывности потока жидкости:

. .' .. .. .

— — - «= 0; (2?

Зх ду дг

уравнением теплового баланса:

рс-- ф + слу(л Ётас! т);

Л -

функциональными зависимостями изменения вязкости масла от

давления и температуры .*

Л-иСр.Т):

векторным равенством между внешней нагрузкой и реакцией

смазочного слоя ; _ _

1?(Ь)=Г(Ь); (3)

упругими деформациями опор блока (постели подшипника):

где 0 - вектор скорости движения частиц смазки;ГМас~ вектор массовых сил; V - оператор Лапласа^ - время;V- коэффициент кинематической вязкости; х, у, г-прямоугольные координаты подшипника Х,р,с- коэффициен1ы теплопроводности, Плотности, теплоемкости смазки соответственно^ - .дисси-тативная функция, ? -угловая координата произвольной точки поверхности смазочного слоя.

Толщина смазочного слоя в произвольном радиальном сечении определяется по формуле:

Мф) «Д[5(<?) + 1 + хсоз(ф)], (4)

где й-радиальный зазор ; х- относительный-эксцентриситет. Расчетная схема динамически нагруженного подшипника представлена на рис.1.

В расчет введены следующие системы координат: ХСНУ - неподвижная система координат, - система,связанная с ли- -нией центров и направлением ей перпендикулярным.'

Из уравнений (1)^(2) Д4) получено уравнение Рейнольдса в виде: '

1 д2р

К2 ддг где

1 др д2р др — Г1-, — + ?'г--- (1аРз + ЕцаР4,

К*

' дф дг2 3 511

3 6Ь

Р2 » (-

Ь дг

дг

1 V 1

д<р дз

(5)

35

Рз =» оПР(---

5д>

ХЗО-Пф) + 2хэ1п(р

<3г

йЬ

йх

<*4 ~ ~

+ С05ф -

(11

+

и

6

а = ----

й2(1

с,

- 10 -

Следуя принципу суперпозиции Холландэ, решение уравнения (5) представим суммой частных решений отдельно с каждым слагаемым правой части:

Р - Рв + Рп-

Граничные условия для решения уравнений (5) имеют вид:

Р(ф,2) =0, р(ф,2) > Рнп . POP.Z) - PO,

|Z-± 1/2 |*S

где Рнп " давление насыщенных паров смазки; s - контур отверстия для подвода смазки.. В силу периодического характера процесса на установившихся режимах работы двигателя интегрирование уравнения (3) выполняется при условии периодичности функций тих., а также их производных по времени:

ï(t + тц) - rt; r(t + Гц) - r(t)î

x(t + Тц) - xt;- x(t + Тц) » x(t),

где тц -.период рабочего цикла.

3. Методика расчета напряженно-деформированного состояния коренного подшипника с учетом распределения гидродинамического давления

Для расчета напряженно-деформированного состояния постели коренного подшипника применен метод конечных элементов (МКЗ). Аппроксимация коренной опоры осуществляется системой плосконапряженных двухмерны., симплекс-элементов, толщина которых соответствует толщине опоры на данном участке.Опора представлена набором треугольных элементов, соединенных в 995 узлах.Узлы, . расположенные на верхнем контуре расчетной схемы, считаются закрепленными от перемещений вдоль осей X и Y. В расчетную схему перегородки входят, также конечные эле-

- il -

менты, аппроксимирующие вкладыши коренных подшипников и* шпильки крепления коренной опоры.

При задании сйлоеых граничных условий на, поверхности коренного подшипника используются расчетные данные полей гидродинамических давлений в масляном слое. ' .

Tait как гидродинамическое давление по переменной z распределяется по параболе,то монно считать его зависящим только ; от величины 9,то есть

р(Ф,2) =е*-(Ф) , сб)

и соответственно перейти к плоской задача, исключив переменную г. Полученная из выражения (6) нагрузка р(ф) прикладывается к узлам расчетного контура коренного подшипника и распределяется в виде кусочно-непрерывной функции 'в пределах

грани- 1 - т треугольного трехузлового симплекс-элемента.

4.Методика расчета коленчатого вала с учетом гидродинамики подшипников скольжения

Применительно к коленчатым залам автомобильных, трактср-них и комбайновых двигателей, полагая, что число цилиндров двигй5еля 1 < 12 (шестипролетный вал), .используется уравнение пяти моментов в ?<гатричнсм виде

Dff M = - - 8, С7)

где De - матрица жесткости для шестипролетного вала;

M = iMi> (i= 1 - 5) - вектор-столбец неизвестных опорных моментов;

Л>р ={гщ> (i = 1-50 - ректор-столбец.свободных членов-,

8 - вектор-столбец эксцентриситетов шеек вала относительно осей деформированных подшипников в пределах радиальных зазоров.

Вал рассчитывается для выбранной совокупности его положений за цикл работы двигателя.В результате этого формируется массив нагрузок на опоры:

^1.2 ^1.3 Р}.4......Fi.ni

р 2.1 р 2.2 Р 2.3 р 2.4......F2.ni

, Рп. 1 Рп. 2 Рп. 3 Рп,'4.......Рп, ш

где п - число опор вала;

ш- число рассматриваемых положений вала.

Массив нагрузок в виде проекций Гу и Р* на подвижные оси У и V/ используется для определения траектории движения центра коренных шеек вала в опорах. Система уравнений равновесия вала на смазочном слое имеет вид:

с!х йт <36 Мх,Т,5,-. — ,д) + = 0;

сН- сЛ сЛ

йх йг ¿5

- , —,—,ц) + Ри = 0;

с1Ь сЗЬ

Ц = Ц(Р,Т).

где я.,* - безразмерные координаты центра вала, определяющие эксцентриситет е коренной шейки в пределах зазора;

Ки,Куг проекции реакций смазочного слоя на подвижные оси V и V-, " . -

Расчет подшипника проводится последовательно для каждой из опор вала, в результате чего формируется массив эксцентриситетов коренных сеек вала:

61.1 в1.2 в1.з----в1,р

^2,1 2 62,3 ----е2.р

6п, 1 6п,2 вп, э •

еп.р

I ■-'.<. 1) I

е = I ! ,

I еу. , |

I____)

где ; еу, ^ - проекции эксцентриситетов на коорди-

натные оси.

. Алгоритм расчета подшипников по выбранной-методике-включает в себя следующие этапы:

1.Определение нагрузок, дейсгвукяцих на исследуемый подшипник при расчете коленчатого вала по разрезной схеме.

3.Гидродинамический расчет подшипника,выделение зон,где згь<1 за цикл работы двигателя и расчет в этих зонах толщины масляного слоя с учетом напряженно-деформированного состояния коренной опоры.

3.Определение уточненных нагрузок на опорах при расчете коленчатого зала с учетом гидродинамики подшипников.

4 .Проведение расчетных исследований по увеличению л*, за

счет изменения конструктивных,технологических параметров . подшипникового узла..

При расчете коленчатого вала используется уравнение (7). Расчет напряженно-деформированного состояния коренной опоры проводится с помощью метода конечных элементов. Расчет поля давления в подшипнике скольжения с произвольной формой постели проводится путем решения уравнения (5), методом конечных разностей. >

В третьей главе описаны объект,методика и результаты экспериментальных исследований,которые проводились'комплексным методом: на безмоторной установке и дизеле Д-120.На беэмотор- . ной установке варьировались геометрические параметры в сопряжении вал - коренные подшипники,определялась жесткость коленчатого вала и податливость его опор,изучалось влияние температуры и давления масла на входе в подшипник на его тепловое состояние .частоты вращения вала.маслоподводящих канавок на несущую способность масляного слоя при различной* соосности коренных опор. В соответствии с поставленной задачей на дизеле Д120 получены данные,показывающие влияние режимов работы (среднее эффективное давление' ра»частота вращения вала п .температура масла в масляной магистрали Тм) конструктивных и технологических параметров вкладышей и ко-реннцх опор (относительная ширина Ь/О,несоосность коренных опор) на величину коэффициента запаса по критической толщине масляного слоя. Эксперименты на дизеле Д120 проводились в 'соответствии с требованиями ГОСТ 18509-88 "Дизели тракторные и комбайновые.Методы стендовых испытаний."

В процессе проведения экспериментов измерялись:

1. Траектория движения центра вала в коренных подшипниках с помрщью индуктивных датчиков.

2.Гидродинамическое давление в несущей части смазочного слоя с помощью мембранных датчиков.

3.Температура подшипников в рабочей части смазочного зазора с помощью хромель-Копелевых термопар.

4.Момент сопротивления вращении вала с помощью весового устройства балансирной машины.

5.Несоосность опор с помощью индикаторного приспособления.

В четвертой главе рассмотрены пути повышения несущей способности подшипников скольжения и представлены результаты расчетно-зкспериментальных исследований влияния на величину коэффициента запаса по критической толщине" масляного слоя нагрузочного,скоростного режимов работы двигателя,а тагасе технологических и конструктивных параметров подшипникового

Анализируя гкспернмеитальныэ • и расчетные дштио гго определению минимальной толщины масляного слоя в коренных подшипниках, было установлено,что их качественный характер совпадает ,ко однако имеют место количественные расхождения Лак на номинальном режиме в зоне действия газовых сил толщина масляного слоя во втором коренном подшипнике .измеренная -экспериментально .снижалась до 3.0 мкм,в то время как гидродинамический расчет дает для этого периода максимальные значения 1ып,равные 1.5 мкм .Наличие зон,где близок к критическим значениям,согласуется с расчетными данными,причем нарушение режима жидкостного трения появляется и в зона действия инерционных сил в 1-м и 3-м коренных подижгаиках (рис.2).

Разница медцу экспериментальной и расчетной кривыми изменения толщины масляного слоя объясняется перераспределением рабочего давления а слое, сиааки .вызванного локальными дина- . мическими деформациями коренной опоры и нессосностью опор.

При расчете деформаций верхней нагруженной зоны коренной опоры различные распределения давления,соответствующие номинальному режиму,дают небольшую разницу в величинах деформаций. Это объясняется тем,что значительная часть усилия сжатия от' реакций смазочного слоя воспринимается наиболее жесткой частью коренной опоры,и наибольшее влияние на деформацию здесь оказывают инерционные силы.

При расчете деформаций нижней нагруженной зоны коренной опори различныг распределения,давления,соответствующие номинальному режиму ,дают значительную разницу в величинах деформаций. Это объясняется тем,что усилия сжатия от реакций

holn; MKU -. 16 12 8, 4

90 180 270 360 450 540 б30^,°п.к.в.

а) 2-й коренной подшипник

hmln. UKU

1С 12 8 4

90 180 270 360 .450 540 630c¿,°n.K.B.

б) 1-й коренной подшипник

tusln UKU 16

12

8

4

90 180 270 360 450 540 630«¿ ,°п.к.в.

в) 3-й коренной подшипник

Рис. 2. Изменение минимальной толщины масляного слоя От угла п.к.в. в коренных подшипниках дизеля для номинального ревиыа

емг.зочnovo слоя воспринимаются менее жесткой частью коренной оиеры и наибольшее влияние ~на "деформац/ЖГздесь оказывая? га-~ гозые силы. Результаты расчета конфигурации второй коренной оперы для номинального режима работы дизеля Д-120 при угле поворота коленчатого вала 570° для соответствующих'узлов ко-нечноэлементной модели приведены на рис.3, а кривые изменения hmin по углу поворота коленчатого вала для нагруженной ' зоны в период действия максимальных газовых сил - на рис.4.

Повышение нагрузки на двигатель увеличивает продолжитель-. ность контактирования поверхностей трети в зоне действия газовых сил (рис.5,а).С увеличением .частоты вращения коленчатого вала коэффициент запаса по критической толщине масляного слоя i ath уменьшается в зоне действия инерционных сил (рис.5,б), .

Для увеличения хи был проведен комплекс работ по повышению несущей способности подшипников скольжения.Анализ рас-1 считанных траекторий центра вала коренных подшипников дизеля Д-120 показал , 'что з первом и третьем коренных подшипниках необходимо убрать отверстия,попадающие в места с большими относительными эксцентриситетами ( x-O.Sí) и проходящие со бгсканавочной зоне ;ео втором коренном подшипнике необходимо ;фать два отверстия,попадающие в места с большими относительными эксцентриситетами ( х=0.93), и кольцевую канавку в нижнем вкладыше,сократив ширину вкладыша до 3.1-10-2м .

Принимат во внимание ■ рекомендации завода-изготовителя двигателей о замене в верхнем вкладыше средней опоры паза шириной 7.5-10~3м на длине дуги 120° двумя отверстиями 0 9-10~эм и кольцевой канавкой глубиной 2.675-10~3м, рекомендована установка одинаковых вкладышей во всех коренных опорах.

Экспериментальные исследования и расчет показали, что диаметральный зазор между торенными вкладышами и шейками коленчатого аала при котором ан>1, должен находиться.в пределах от 71 до 75' mí см при несоосности коренных спор 20 мкм.

Средством повышения несущей способности подшипников является ограничение температуры масла на входе в дизель.Так

Рис..З, Результаты расчета конфигурации второй коренной опори для номинального режима при угле п.к.в.570?

НпЦп

мкм

3.0

2.5

.0

эксперимент

расче т

----

---------

■■•54

550

560

570

и °п.К.в.

рис.4.' К;птпе изменения. ьт1п по углу п.к.в. для

паггученной зоны в период действия максимальных

■'■'.'ОИМ/ сил

а)

б)

-зк :порн ¡ент

г— 1ЧОУ

0,2 0,4 0,6 Рэ.МПа

^.эгге ^рас перги; не® Ш5Г

Рис. 5. Влияние режимов работы дизеля на изменение коэффициента запаса по критической толщине масляного слоя во 2-й подвшшике

Ьст 1 п мжи

23

24 20 15 12

8 4

___ _____ —

11

,11

■■■ у/у. ^¿слхсг дрцшл:

^ и /

// \\ / ✓ оасч ет- ------

и V У ---

// V \ //

у

\Л \1

г \Ч У/

N.4 у/

XV

90

180

270

360 450 540 б30^,°п.к.в.

Рис. б. Изменение минимальной тодцшш масляного слоя во 2-м коренной подшипнике в зависимости от угла п<к.в. для номинального ревииа работы дизеля

снижение температуры масла с 95 до 85° С увеличивает Ипип в коренных подшипниках в 1.3 раза.

На основании проведен: х расчетно-экспериментальных исследований предложена следующая конструкция подшипникового узла: верхний вкладыш шириной 3.1 • Ю-2 м с. кольцевой канавкой глубиной 2.675 'Ю-3 м, шириной 7.5 'Ю-3 м, двумя отверстиями диаметром 9 'Ю-3 м. Нижний вкладыш - бесканавоч-ный, шириной 3.1 "10~2 м. Ширина постели коренной опоры -3.1•10"2м/ Первая и третья коренные шейки имеют по одному отверстию- для подачи смазки,вторая - два отверстия диаметрально расположенные .Диаметр отверстий равен 8 -Ю-3 м.Диаметральный зазор (ленду коренными вкладышами и шейками коленчатого вала находится в пределах от 71 до 75 мкм при откдо- -нении от соосности коренных опор С 20 мкм.

Проверка работоспособности подшипникового узла предложенной конструкции проводилась при номинальном режиме работы дизеля, а также при форсировании его до значений рэ--0.63 мйа при п=22СЮ мин-1 и температуре моторного масла ЫШ0° С.

„На рис.6 показано изменение минимальной толщины масляного слоя в зависимости от угла поворота коленчатого вала 2-го : коренного подшипника для поминального решала. Из анализа приведенного графика следует , что предлагаете мероприятия поз- ( волили увеличить Ьццш в период действия газовых сил до 6.3 мкм.Применение подшипникового узла предложенной конструкции позволило снизить среднее давление механических потерь в коренных подшипниках на номинальном режиме работы двигателя с 0.0179 до 0.0156 МПа и уменьшить эффективный удельный расход

топлива на 1-2 г/(кВт-ч) .

!

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ

1.Разработанная методика гидродинамического расчета нестационарно нагруженных подшипников скольжения,учитывающая технологические отклонения от соосности опор,а также отклонения, дополнительно возникающие в'результате смещения вала в пределах радиальных зазоров подшипников с произвольной фор-

ной постели, позволяет оценивать влияние конструктивных параметров подшипникового узла (отношение Ь/О.диаметраяышй зазор .наличие маслоподводящих отверстий и канавок,податливость опор многоопорного вала и др.) на толщину масляного ' слоя.

2.Установлено, что отклонение от соосности коренных опор, • превышающее 28% от величины диаметрального зазорами уменьшение диаметрального зазора на 10 % против минимального, у исследованных подгипнишг приводит к пг-рупсг.га рожа .тягостного трения,

3.В исследованных конструкциях величина деформации постели коренного подшипника достигает 30 % от величины диаметрального зазора.

4.Предложенные конструктивные решения обеспечили существенное повышение несущей способности исследованных подшипниковых узлов и уменьшение за счет снижения механических, потерь эффективного удельного расхода топлива на 1-2 г/(кВт -ч).

5. Расхождение в результатах определения минимальной толщины смазочного слоя','полученных при использовании разработанной методики и экспериментально, ке превышало 28 %.

6. Конструкция подшипникового узла,рекомендованная для практического внедрения, в сравнении с серийным подшипниковым узлом обеспечивает режим устойчивого надкостного трения при более высокой (на 15-20 0 С) температуре, моторного масла. При этом коэффициент запаса по критической толщине масляного слоя подшипников увеличен на 96%.

Основное содержание диссертации опубликовано в следующих работах: . -

1. Велобоков Б.Г.Исследование путей снижения механических потерь дизеля Д-120: Отчет о НИР 600-650/77, N 77052504,ВПИ, Владимир, 1978,43 с .

2.Велобоков Б.Г.исследование влияния точности расположения-и формы отверстий коренных опор на надежность сопряжения коленчатый вал - коренные подшипники двигателя Д-120: Отчет о НИР 676/80,N 80031536,ВПИ,Владимир,1981.45 с.

3.Велобоков Б.Г.Исследование влияния точности расположения

и форыы отверстий коренных опор на работу а сопряжениях вал - подшипник // Всесоюзная научно-техническая конференция "Повышение эффективности использования автомобильного транспорта и автомобильных дорог в условиях жаркого клийата.и высокогорных районов": Тезисы докладов .Ташкент,1982 ,69 с. ,

4.Белобоков Б.Г.Гидродинамика коренных подшипников с учетом несоосности и рабочих деформаций опор / ' Всесоюзная научно-техническая конференция "Актуальные проблемы двигате-

. лестроения":Тезисы- докладов, Владимир, 1987. - С. 191 - 193.

5. Белобоков Б.Г.Гидродинамический расчет распределения давления в смазочном слое деформированного подшипника // Международная конференция "Концепция развития и высокие технологии индустрии ремонта транспортных, средств": Тезисы докладов, Оренбург,1993. С.147 - 149.

6.Гоц А.Н. .Белобоков Б.Г. Программа расчета подшипников скольжения коленчатого вала двигателей внутреннего сгорания. Информационный листок N 248-94. Владимирский межотраслевой"" территориальный центр научно-технической информации и пропа-

• ганды. Владимир, 1994, 4 с.

7.Гоц А.Н. .Белобоков Б.Г.Методика и программа расчета подшипников скольжения коленчатого вала двигателей внутреннего сгорания. Информационный листок N 88-95. Владимирский межотраслевой территориальный центр научно-технической информации и пропаганды. Владимир, 1995, 4 с.

8.Белобоков Б.Г. ,Гои А.Н. Совершенствование методов расчета подшипников скольжения ДВС /V Научно-практический семинар "Совершенствование мощностных,экономических и экологических показателей ДВС": Тезисы докладов, Владимир, 1995. С.175 -176. ,