Опора гідродинамічна

Реферат: Опора гідродинамічна містить цапфу вала та втулку з профільованою робочою поверхнею, що охоплює вал. Робоча поверхня втулки підшипника має два різних профілі. Профілі робочих поверхонь нижньої та верхньої половин втулок виконано зі змінними радіусами. UA 71595 U (12) UA 71595 U UA 71595 U 5 10 15 20 25 30 Корисна модель належить до галузі машинобудування, зокрема до підшипників ковзання. Опора гідродинамічна може бути використана у вузлах тертя машин і механізмів для сприйняття підвищеного навантаження у радіальному напрямку, а також вона має підвищену демпферну здатність. Відомо, що принцип дії підшипника ковзання базується на положеннях гідродинамічної теорії змащування (Петров Н.П. Гидродинамическая теория смазки. Избранные работы. Изд-во Академии наук СССР, 1948. - С. 128). Зокрема, в процесі роботи радіального підшипника ковзання, вісь вала не співпадає з віссю втулки, що призводить до створення масляного клина, який забезпечує несучу здатність підшипника. Величина несучої здатності залежить від діаметрів вала та втулки, в'язкісних характеристик мастильного матеріалу та форми масляного клина. Збільшення діаметра опори ковзання є найбільш ефективним засобом збільшення несучої здатності опори. Але найчастіше це не є можливим з конструкторських міркувань. Покращення в'язкісних характеристик теж не є можливим. Іншим шляхом підвищення несучої здатності є профілювання поверхні втулки підшипника з метою штучного створення масляного клина оптимальної форми. Найближчим аналогом корисної моделі є опора гідродинамічна (а.с. СРСР № 1336766 від 8.12.1987 г.), яка містить цапфу вала та втулку, що охоплює його. Охоплююча втулка має профільовану поверхню з метою підвищення вантажопідйомності опори. Але у існуючої опори відсутня демпферна здатність. Це означає, що при знакозмінному навантаженні можливе порушення умов рідинного тертя через неоптимальний профіль масляного клина. Це обумовлено тим, що профіль даної опори розраховувався тільки для одного напрямку навантаження. В основу корисної моделі поставлено задачу удосконалення опори гідродинамічної, у якій шляхом зміни профілю робочої поверхні втулки забезпечують несучу здатність опори у напрямку, протилежному навантаженню, та за рахунок цього - підвищення демпферної здатності опори. Поставлену задачу вирішують тим, що опора гідродинамічна, що містить цапфу вала та втулку з профільованою робочою поверхнею, згідно з корисною моделлю, робоча поверхня втулки підшипника має два різних профілі. Профіль робочої поверхні нижньої половини втулки виконано зі змінним радіусом, який визначають за залежністю:   tg  4 h m p  1 m RB , а профіль поверхні верхньої половини втулки виконано зі змінним радіусом, який визначають за залежністю:   sin  2 h m p  1 m RB 35 , де p - відносний радіус кривої поверхні в точці з кутовою координатою φ; RB - номінальний розмір радіусу вала, мм; hm - максимальний радіальний зазор, мм; m hm - коефіцієнт звуження радіального зазору; h0 h 0 - мінімальний радіальний зазор, мм; 40   - відносна кутова координата точки на робочій поверхні профілю; 2 φ - кутова координата точки робочого профілю, рад.   tg  4 Профільований за законом p  1  hmm RB нижній масляний шар забезпечує суттєве підвищення несучої здатності такої опори порівняно з традиційною. Профільований за іншим   sin  2 законом p  1  hmm RB 45 верхній масляний шар забезпечує істотно меншу несучу здатність. Таким чином, створюється два масляних клини. Нижній клин сприймає робоче навантаження підшипника, а верхній виконує демпфуючу функцію, яка потрібна у випадку нерівномірного навантаження. 1 UA 71595 U 5 10 На кресленнях зображено: фіг. 1 - повздовжній переріз опори; фіг. 2 - переріз по А-А. Опора гідродинамічна містить вал 1 радіусом RB, розміщений у профільованій втулці 2 довжиною L. При обертанні вала 1 у нижній частині втулки 2 виникає масляний клин товщиною h, який залежить від кутової координати φ. Даний масляний клин змінюється від hm до h0, що забезпечує несучу здатність опори. При знакозмінному навантаженні у верхній половині втулки виникає сила, що пригружає вал, забезпечуючи тим самим демпфуючу функцію. Основні характеристики опори можуть бути знайдені з епюри розподілу гідродинамічного тиску у мастильному шарі. Цей розподіл визначається з рівняння, яке враховує в'язкість мастильного матеріалу та форму мастильного шару (Галлеев A.M. Влияние сил инерции на распределение давления в коническом подшипнике скольжения / Галлеев A.M., Поспелов Г.А. // Сб. трудов КХТИ. - Казань, 1969. - Сер.13. - С.6-12.): Z  1   J 3 P   (Z  1) (Z  1)H Z   2    2 2  2 Z       Z  12 H3    H3 P   (Z  1)2 H . Z        15 20 Вирішення цього рівняння при запропонованих формах мастильного шару показує, що несуча здатність підвищується в 1,6 рази порівняно з традиційною опорою, та дещо знижується порівняно з найближчим аналогом. Але також отримано, що несуча здатність у протилежному напрямку підвищується в 2,3 рази порівняно з найближчим аналогом, що свідчить про значне підвищення демпферної властивості опори. Ця якість дуже цінна для опорних вузлів технологічного устаткування, наприклад шпинделів верстатів, а також енергетичного обладнання, наприклад валів турбін і валів редукторів. Пропонована конструкція дозволяє забезпечити самовстановлення вала опори з сприйняттям підвищених знакозмінних навантажень. Сучасний стан вітчизняного машинобудування дозволяє серійно виготовляти вкладиші підшипників з такими профілями за допомогою фрезерних верстатів з ЧПУ. 25 ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 30 Опора гідродинамічна, яка містить цапфу вала та втулку з профільованою робочою поверхнею, що охоплює вал, яка відрізняється тим, що робоча поверхня втулки підшипника має два різних профілі, при цьому профіль робочої поверхні нижньої половини втулки виконано зі змінним радіусом, який визначають за залежністю:   1 35 hm   tg  4 m RB , а профіль поверхні верхньої половини втулки виконано зі змінним радіусом, який визначають за залежністю:   sin  2 h m   1 m RB , де  - відносний радіус кривої поверхні в точці з кутовою координатою  ; RB - номінальний розмір радіусу вала, мм; 40 hm - максимальний радіальний зазор, мм; m hm - коефіцієнт звуження радіального зазору; h0 h 0 - мінімальний радіальний зазор, мм;   - відносна кутова координата точки на робочій поверхні профілю; 2  - кутова координата точки робочого профілю, рад. 2 UA 71595 U Комп’ютерна верстка В. Мацело Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 3