1. Akademia Górniczo-Hutnicza

   im. Stanisława Staszica w Krakowie

PODSTAWY KONSTRUKCJI MASZYN

Sprawozdanie z laboratoriów:

„Badanie parametrów hydrostatycznego łożyska

wzdłużnego oraz analiza rozkładu ciśnienia w

hydrodynamicznym filmie olejowym”

Łożysko hydrostatyczne

1. Wprowadzenie

Łożyska hydrodynamiczne i hydrostatyczne należą do kategorii łożysk ślizgowych, czyli takich gdzie powierzchnia czopa ślizga się po obejmującej go powierzchni panwi. Od doboru i obróbki wału i panwi oraz doboru smaru i warunków pracy zależy efektywność łożyska w zmniejszeniu oporów ruchu i rozproszeniu energii mechanicznej na ciepło. Najlepsze właściwości uzyskuje się w przypadku tarcia płynnego gdzie smar całkowicie oddziela powierzchnie wału od wewnętrznej powierzchni panwi.

Łożyska hydrostatyczne, dzięki wyposażeniu w pompę smaru niezależną od pracy wału pozwalają na uzyskanie ciśnienia potrzebnego do zapewnienia tarcia płynnego dla każdej prędkości obrotowej w jakiej może pracować wał. Dodatkowo poprzez ciągy przepływ oleju następuje odprowadzenie ciepła z wnętrzna łożyska do zbiornika umieszczonego w temperaturze otoczenia.
Ich wadą nad łożyskiem hydrodynamicznym jest większa złożoność i konieczność zapewnienia zasilania pompie.

1. Opis przeprowadzania pomiaru

Schemat stanowiska badawczego: 1 – rama, 2 – płyta nośna, 3 – płyta pomiarowa,
4 – przetwornik ciśnienia, 5 – śruba, 6 – przetwornik położenia, 7 – panwia łożyska stopowego, 8 – układ obciążający, 9 – zespół pomp zębatych, 10 – misa spływowa,
11 – wzmacniacz

Procedura przeprowadzania badania

1. Sprawdzić przewody hydrauliczne. Upewnić się, że:
-zawory spustowe są otwarte
-wolne końce przewodów zasilających są zanurzone w oleju w dolnej wannie olejowej
2. Uruchomić komputer (poz. 11) i aplikację LabView. Uruchomić układ zasilania (poz. 9).
3. Uruchomić pompę oleju.
4. Wyzerować czujniki zegarowe.
5. Zamknąć zawory spustowe na przewodach zasilających
6. Obracając nakrętkę układu obciążenia (poz. 8), wywrzeć na segment żądany nacisk. Wartość nacisku odczytywać z manometru nr 1, korzystając z widocznego na nim przelicznika MpakN.
7. Ustawić płytę pomiarową tak, aby otwór pomiarowy znajdował się na środku komory smarowej modelu łożyska. Będzie to miało miejsce, gdy wskazanie woltomierza w układzie kondycjonowania sygnałów wynosić będzie 0,00 V.
8. Uruchomić procedurę pomiarową.
9. Obracając śrubą (poz. 5) przemieszczać płytę pomiarową względem badanego modelu łożyska.
10. Odczytać wskazania czujników zegarowych.
11. Po zakończeniu pomiaru otworzyć zawory spustowe, zdjąć obciążenie łożyska, oraz wyłączyć pompę oleju.
12. W oknie aplikacji LabView wyświetlić na wykresach wartości sygnałów przetwornika przemieszczenia i przetwornika ciśnienia.
13. Zapisać wyniki pomiarów w pliku. Zamknąć program.

1. Opracowanie wyników

Temperatura oleju	T[degC]	Nie mierzone
Lepkość dynamiczna oleju	η [Pa * s]	Nie mierzone
Grubość filmu olejowego	h1[µm]	0.87
	h1[µm]	0.86
	h1[µm]	0.81
	h1[µm]	0.84
	średnia	0.845

1	2	3	4
2	Oznaczenie	Opis	Wartość
3	Q[kN]	Wartość odczytana z manometru układu obciążenia	25
4	W[kN]	Wartość wyznaczona na podstawie pomiarów	30
5	WF[kN]	Wartość wyznaczona z modelu teoretycznego	25
6	Po[Mpa]	Ciśnienie zasilania	2,4

(Wartości W i W_F oraz przebieg teoretyczny wyznaczone z wzorów podanych w materiałach do ćwiczeń laboratoryjnych)

1. Wnioski

- Początkowe wartości zmierzonego ciśnienia są obarczone błędem, najprawodpodobniej z powodu występowania tam dużego przepływu oleju przez kanalik doprowadzający.

- Wartości zmierzone są mniejsze od teoretycznych z powodu występującego przepływu oleju. Z tego samego powodu wartości ciśnienia poza łożyskiem ( r > 100 mm) są dodatnie.

- Zgodnie z wartością teoretyczną, ciśnienie zaczna spadać gdy olej opuści komorę smarową, jednak w przypadku wartości zmierzonych ciśnienie spada dopiero w penwej odległości od komory smarowej.

Łożysko hydrodynamiczne

1. Wprowadzenie

Łożyska hydrodynamiczne są tańszym odpowiednikiem łożysk hydrostatycznych, niestety w związku z ograniczeniem skomplikowania oraz ceny wiążą się istotne wady. Najważniejszą z nich jest brak zapewnienia tarcia płynnego podczas rozruchu urządzenia oraz zmiany kierunku. Polegając na ciśnieniu pochodzącego wyłącznie od ruchu obrotowego, przy małych prędkościach, pojawia się też większe ograniczenie w maksymalnym obciążeniu pod jakim łożysko może pracować.

1. Opis przeprowadzania pomiaru
   

Przed uruchomieniem stanowiska odczytać początkową wysokość słupa cieczy h0 (jednakowa dla wszystkich rurek pomiarowych) oraz zanotować masę odważników umieszczonych na szalce. Po uruchomieniu silnika i ustawieniu na falowniku zadanej częstotliwości odczekać do ustalenia się poziomu cieczy w rurkach pomiarowych, następnie odczytać i zanotować poziom hi w każdej rurce. Prędkość obrotową wału zmierzyć tachometrem laserowym lub oszacować na podstawie ustawionej częstotliwości

1. Opracowanie wyników

Dane stanowiska:

Klasa lepkości oleju: VG 46
Gęstość oleju: 878 kg/m3
Średnica czopa: 60 mm
Luz promieniowy: 0,25mm
Prędkość obrotowa: 1039 obr/min
Obciążenie: 5 kg
Wysokość początkowa słupa cieczy (h0): 810 mm

Tabela z wynikami pomiaru ciśnienia

Nr rurki	wysokosć słupa cieczy [mm]	względna wysokość słupa cieczy [mm]	Ciśnienie
1	810	0	0
2	1350	540	4651.117
3	1210	400	3445.272
4	1100	290	2497.822
5	850	40	344.5272
6	1350	540	4651.117
7	790	-20	-172.264
8	590	-220	-1894.9
9	605	-205	-1765.7
10	355	-455	-3919
11	235	-575	-4952.58
12	660	-150	-1291.98
13	860	50	430.659
14	835	25	215.3295
15	945	135	1162.779
16	915	105	904.3839
3=17	1210	400	3445.272

1. Wnioski

- Ciśnienie rozłożyło się zgodnie z założeniami teoretycznymi dla tego rodzaju łożyska co oznacza prawidłowy montaż i zastosowanie.

- Ciśnienie względne o wartości zerowej przy końcu wału (rurka nr 1) było spowodowane przerwą miedzy wałem a komorą łożyska gdzie na olej nie działały siły od wału. Także, rozkład ciśnień pokazuje, że nastąpiła kumulacja ciśnienia w punkcie pomiarowym nr 2 co oznacza przepływ oleju był tam największy. Wynika to ze sposobu umieszczenia obciążenia. Największe obciążenia będą w tylnej części wału więc tam reakcja oleju musi być największa.