1. Cel ćwiczenia:

• Zapoznanie się z ideą smarowania hydrostatycznego

• Zapoznanie się z podstawami pomiarów z wykorzystaniem komputera

• Wyznaczenie nośności hydrostatycznego filmu olejowego modelu łożyska stopowego na drodze analitycznej i doświadczalnej

2. Opis stanowiska:

Rys. 1. Schemat stanowiska badawczego.

Wykaz elementów na schemacie stanowiska badawczego (rys. 1):

1. Badany segment

2. Płyta pomiarowa

3. Płyta nośna

4. Śruba pociągowa

5. Pompy zasilające

6. Zawory

7. Zbiornik oleju

8. Misa spływowa

9. Siłownik membranowy

10. Siłownik nurnikowy z nagwintowaną powierzchnią zewnętrzną (regulacja obciążenia)

11. Kulka

12. Manometr (odczyt wartości zadanego obciążenia)

13. Czujnik ciśnienia

14. Czujnik położenia liniowego

Opis stanowiska badawczego:

Głównym elementem stanowiska jest przesuwna płyta pomiarowa (2), na której umieszczony jest model łożyska stopowego (1), (rys. 2) z kanałem doprowadzającym olej do kieszeni smarowej.

Płyta pomiarowa (2) posiada kanał, łączący otwór pomiarowy, znajdujący się na powierzchni płyty z czujnikiem ciśnienia (13). Posuw płyty pomiarowej realizowany jest za pomocą śruby (4), a kontrolowany za pomocą przetwornika położenia (14).

Do modelu (1) przymocowane są czujniki zegarowe do pomiaru grubości filmu olejowego.

Obciążenie wywierane jest za pomocą układu obciążającego (9-12).

Olej do badanego filmu olejowego, oraz do filmu olejowego pomiędzy płytą nośną (3) a pomiarową (2) dostarczany jest za pomocą zespołu pomp zębatych (5). Rama stanowiska ustawiona jest w misie spływowej (8), zbierającej olej wypływający ze szczelin smarowych.

Przemieszczenie płyty pomiarowej (2) względem modelu łożyska stopowego (1) umożliwia pomiar ciśnienia filmu olejowego w wybranych punktach na promieniu badanej powierzchni.

Sygnały z przetwornika ciśnienia (13) i położenia (14) kierowane są do układu kondycjonowania sygnału (wzmacniacza). Wzmacniacz zasila przetworniki, oraz przetwarza sygnały pomiarowe na standardowy sygnał 0 - 10 V, który jest rejestrowany za pomocą karty pomiarowej zainstalowanej w komputerze.

Rys. 2. Model łożyska stopowego (1), będącego przedmiotem badania

3. Opis stanowiska:

Pomiar został przeprowadzony przez prowadzącego ćwiczenie zgodnie z instrukcją.

Przebieg pomiaru:

1. Sprawdzić przewody hydrauliczne. Upewnić się, że:

1. Zawory spustowe (6) są otwarte

2. Wolne końce przewodów zasilających pompy (5) są zanurzone w oleju w dolnej wannie olejowej

2. Uruchomić komputer i program MULT. Uruchomić układ zasilania (MPL-102).

3. Uruchomić pompę oleju (5).

4. Wyzerować czujniki zegarowe.

5. Zamknąć zawory spustowe (6) na przewodach zasilających układ.

6. Obracając nakrętkę układu obciążenia (10), wywrzeć na segment żądany nacisk. Wartość nacisku odczytywać z manometru (12), korzystając z widocznego na nim przelicznika MPa-kN. Wartość odczytaną wpisano w komórce 4.3 tabeli 1.

7. Ustawić płytę pomiarową tak, aby otwór pomiarowy znajdował się poza obrysem modelu łożyska

8. W programi MULT ustawić parametry pomiaru:

1. Rodzaj pracy: wielokanałowa

2. Liczba próbek: 256

3. Okres próbkowania: 200 µs

4. Czas pomiaru: 51.2 s

9. Uruchomić procedurę pomiarową.

10. Obracając śrubą (4) przemieszczać płytę pomiarową względem badanego modelu łożyska. Prędkość posuwu dostosować tak, aby pod koniec czasu pomiaru otwór pomiarowy znalazł się w środku modelu łożyska - sygnał z przetwornika przemieszczenia (14) powinien wskazywać zero.

11. Po zakończeniu pomiaru otworzyć zawory spustowe, zdjąć obciążenie modelu łożyska, oraz wyłączyć pompę oleju.

12. Wyniki pomiarów zapisano na dyskietkę.

4. Opracowanie wyników badań:

Przedstawienie rozkładu ciśnienia filmu olejowego na powierzchni łożyska:

Rys. 3. Rozkład ciśnienia filmu olejowego na powierzchni łożyska - p(r)

Teoretyczny rozkład ciśnienia wyznaczono ze wzoru:

, gdzie:

p(r) - ciśnienie lokalne filmu olejowego na promieniu r

- ciśnienie w komorze smarowej

- promień komory smarowej

- zewnętrzny promień łożyska

Wyznaczenie nośności badanego filmu olejowego:

• Z pomiaru:

, gdzie:

W - nośność łożyska

i - numer próbki

n - liczba próbek

- długość promieni dla każdej próbki

- wartości ciśnienia dla każdej próbki

• Z modelu teoretycznego:

Otrzymane wyniki przedstawiono w tabeli 1.:

L.p.	Opis	Oznaczenie	Jednostka	Wartość
1.	Wartość odczytana z manometru układu obciążenia	Q	kN	40000
2.	Wartość wyznaczona na podstawie pomiarów	W	kN	37203
3.	Wartość wyznaczona z modelu teoretycznego		kN	37161

Tab. 1. Porównanie wartości nośności otrzymanych różnymi sposobami.

5. Wnioski:

Obserwując przebieg ciśnienia na powierzchni łożyska uzyskany poprzez pomiar i porównując go z obliczonym z zależności teoretycznej można wywnioskować, że wzór teoretyczny zapewnia dość dobry model zachowania rzeczywistego układu. Wyższa wartość ciśnienia teoretycznego w stosunku do rzeczywistego w samej komorze smarowej może być wywołana stratami w przewodach, nieszczelnościami układu, błędami pomiarowymi i pozostałymi czynnikami odróżniającymi układ rzeczywisty od teoretycznego.

Również obliczenie nośności drogą teoretyczną oraz wyznaczenie jej przez pomiar daje bardzo zbliżony rezultat, co pozwala stwierdzić, że wzory analityczne do obliczania hydrostatycznych łożysk wzdłużnych również pozwalają na otrzymanie stosunkowo dokładnego wyniku w prosty sposób i nawet przy znajomości tylko najprostszych do zmierzenia wielkości. Wielkość obciążenia odbiega nieznacznie od wartości nośności wyznaczonych powyższymi metodami, co może być spowodowane błędem pomiaru obciążenia, oraz zgrubnym charakterem jego zadawania.

Niestety ze względu na ograniczony czas trwania laboratorium nie udało się zrealizować pomiaru przybliżonych parametrów filmu olejowego.

- 1 -

---