Sprawozdanie z ćwiczeń laboratoryjnych : „Badanie łożysk hydrostatycznych i hydrodynamicznych”

Autor : Dominik Stachura

Grupa : 9B

1. Badanie nośności hydrostatycznego łożyska wzdłużnego

1. Schemat stanowiska

Rys. Schemat stanowiska badawczego

1- rama

2- hydrauliczna płyta nośna

3- płyta pomiarowa

4- przetwornik ciśnienia

5- śruba

6- przetwornik położenia

7- panwia łożyska stopowego

8- układ obciążający

9- wzmacniacz

10- karta pomiarowa

11- komputer

2. Przebieg ćwiczenia.

Pierwszym krokiem w przeprowadzaniu badania było zadanie danego nacisku przy pomocy układu obciążenia. . Następnie ustawiono płytę pomiarową, aby otwór smarowniczy znajdował się na środku komory smarowej. Kolejnym krokiem było rozpoczęcie pomiaru. Podczas, gdy komputer rejestrował wyniki, przesuwano płytę pomiarową względem badanego łożyska. Pomiar zakończono, gdy przemieszczenie płyty pomiarowej wynosiło 100 mm.

3 .Opracowanie wyników

• Podczas sporządzania wykresu (Rys. 2) posłużono się wzorem:

$$p\left( r \right) = \left\{ \begin{matrix} P_{o\ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ gdy\ r < r_{k}} \\ P_{o}\left\lbrack \frac{\ln\left( \frac{r_{z}}{r} \right)}{\ln\left( \frac{r_{z}}{r_{k}} \right)} \right\rbrack\ \ \ \ \ \ gdy\ r > r_{k} \\ \end{matrix} \right.\ $$

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

P_o=2,1 MPa - ciśnienie w komorze smarowej

r_k=0,1m - promień komory smarowej

r_z=0,025 m - zewnętrzny promień łożyska

• Nośność badanego filmu olejowego wyznaczoną na podstawie pomiarów uzyskano całkując metodą prostokątów według wzoru:

$$W = 2 \pi \sum_{i = 1}^{n}{r_{i} p_{i} \left( r_{i} - r_{i - 1} \right)}$$

W- nośność próbki

i- numer pomiaru

n- liczba pomiarów

ri- długość promienia dla każdej pomiaru

pi- wartość ciśnienia dla każdego pomiaru

• Teoretyczna nośność filmu olejowego

$$W_{F} = \frac{\pi \bullet P_{o}}{2} \bullet \frac{r_{z}^{2} - r_{k}^{2}}{\ln\left( \frac{r_{z}}{r_{k}} \right)} = \frac{\pi \bullet 2,2 \bullet 10^{6}}{2} \bullet \frac{\left( 0,1 \right)^{2} - \left( 0,025 \right)^{2}}{\ln\left( \frac{0,1}{0,025} \right)} = 23,369\ \lbrack kN\rbrack$$

4. Wyniki.

Oznaczenie	Opis	Wynik
Q	Wartość odczytana z manometru układu obciążenia	22,073[kN]
W	Wartość wyznaczona na podstawie pomiarów	20,720[kN]
WF	Wartość wyznaczona z modelu teoretycznego	23,369[kN]
P0	Ciśnienie zasilania	2,2[Mpa]

5.Wykres

II Badanie łożyska hydrodynamicznego .

1. Przebieg ćwiczenia

Na początku odczytano wysokość ciśnienia odniesienia. Następnie uruchomiono silnik, na wale którego umieszczone było łożysko hydrodynamiczne. Po ustabilizowaniu się pomiarów odczytano wysokości ciśnień w poszczególnych punktach łożyska. Ciśnienie mierzono za pomocą manometru cieczowego, w którym znajdował się olej.

1. Wyniki pomiarów

gęstość oleju ρ=900 kg/m³

Nr	Początkowa wysokość cieczy[mm]	Wysokość cieczy podczas pracy silnika[mm]	Wysokość względna cieczy[mm]	Ciśnienie [Mpa]
1	650	725	0,075	662,18
2	650	925	0,275	2427,98
3	650	890	0,24	2118,96
4	650	850	0,2	1765,8
5	650	725	0,075	662,18
6	650	1100	0,45	3973,05
7	650	720	0,07	618,03
8	650	570	-0,08	-706,32
9	650	480	-0,17	-1500,93
10	650	360	-0,29	-2560,41
11	650	355	-0,295	-2604,56
12	650	560	-0,09	-794,61
13	650	705	0,055	485,595
14	650	650	0	0
15	650	660	0,01	88,29
16	650	625	-0,025	-220,725

Wykresy.

Wnioski.

Na pierwszym wykresie można zauważyć różnice między rozkładem ciśnienia teoretycznym a rozkładem rzeczywistym. Czynniki powodujące tą różnicę to przede wszystkim: - sposób przesuwania płyty pomiarowej podczas rejestrowania wyników; zmiana temperatury cieczy przez co zmieniła się lepkość ( nie jest to uwzględnione we wzorze). Kolejnym wnioskiem jest różnica miedzy nośnością teoretyczną a tą wyznaczoną doświadczalnie. Powodem różnicy jest to, że wzór teoretyczny nie uwzględnia wielu czynników które zmieniają sie podczas pomiarów. Jednak wartości są na tyle zbliżone, że można uznać je za poprawne w celu pokazania jaką przybliżoną wartość obciążenia może przenieść łożysko hydrostatyczne wzdłużne.

Na podstawie wykresów z drugiej części zajęć można zauważyć, że w punkcie pomiarowym VI olej ma największe ciśnienie. Powodem tego jest kierunek obrotu wału silnika oraz powstanie klina smarowniczego. Podstawową różnicą pomiędzy łożyskiem hydrostatycznym a hydrodynamicznym jest to, że w pierwszym smarowanie odbywa się z udziałem pompy, natomiast w drugim wytwarza się klin smarowniczy wywołany ruchem obrotowym łożyska. Dodatkową wnioskiem z obserwacji podczas badania łożyska jest zmiana temperatury oleju podczas pracy wału silnika. Związane to jest z tarciem cieczy o powierzchnie łożyska oraz wzajemnego tarcia cząsteczek. Wyczuwalna była zmiana temperatury obudowy łożyska. Dodatkową obserwacją jest problem z uszczelnianiem łożyska hydrodynamicznego. Zauważalne były delikatne ślady na powierzchni pod łożyskiem świadczące o przeciekaniu oleju mimo, iż uszczelnienie było bardzo dobre.