ŁOŻYSKA ŚLIZGOWE

Tarcie zależy od materiałów trących, stanu powierzchni trących, siły docisku.

T=μ*N T=F*R_t F- Powierzchnia R_t- granica na ścinanie

N=P_a*F μ=R_t/P_a

Materiał o małym μ Powinien mieć małą wytrzymałość na ścinanie oraz dużą twardość.

Tarcie w warunkach braku zanieczyszczeń lub elementów korozji między stykającymi się powierzchniami nazywamy tarciem suchym (fizycznie).

Tarcie w obecności nieznacznej ilości tlenków nazywamy tarciem suchym technicznym.

Tarcie płynne zachodzi wtedy gdy powierzchnie współpracujące przedzielone są warstewką płynu (opory tarcia to tylko opory wewnątrz płynu).

Tarcie mieszane jest to takie tarcie w którym zachodzi jednocześnie tarcie płynne, graniczne, a nawet suche.

Przy przemieszczaniu powierzchni rozdzielonych cieczą występuje siła będąca miarom oporów tarcia wewnętrznego lub naprężeń stykowych, jest ona wprost proporcjonalna do pola powierzchni oraz prędkości względnej oraz odwrotnie proporcjonalna do odległości względnej.

T=k*A*V/h=η*A*dV/dh η-lepkość dynamiczna [P] [1mPas=1cP]

Materiały łożyskowe:

1.Dobra odkształcalność.

2.Odporność na zatarcia.

3.Wytrzymałość na naciski.

4.Wytrzymałość zmęczeniowa.

5.Odporność na korozję.

6.Dobre przewodnictwo ciepła.

7.Odpowiednią rozszerzalność cieplną.

8.Korzystna struktura materiału (niskie μ)

9.Dodra obrabialność.

10.Niska cena.

Babbit 89.3%Sn, 8.9% Sb, 1.8% Cu

Ł83 83% Sn, 11%Sb, 6%Cu

Ł16 16%Sb, 1.75%Cu,16%Sn, reszta Pb

Sposoby uzyskania tarcia płynnego: na zasadzie hydrodynamicznej, oraz hydrostatycznej

Warunki uzyskania tarcia płynnego (HYDROSTATYCZZNIE):

Wywołanie ciśnienia w warstewce smaru oddzielającego czop od panewki, przez pompowanie smaru pompą znajdującą się na zewnątrz łożyska.

Rozkład nacisków (ciśnienia) w łożysku ślizgowym

β-kąt opasania

α-kąt pomiędzy kierunkiem obciążenia, a początkiem klina smarnego

φ-kąt określający miejsce najmniejszej grubości warstewki olejowej

θ(teta)-współrzędna kątowa mierzona w kierunku obrotów

θa(tetaa)- współrzędna kątowa mierzona od linii środków czopa i panewki do początku klina smarnego

Q_pmax- kąt określający miejsce maksymalnego ciśnienia

Q_po- kąt określający koniec klina smarnego

Warunki uzyskania tarcia płynnego (HYDRODYNAMICZNIE):

a)klin smarny

1.istnienie prędkości poślizgu większej od pewnej prędkości granicznej

2.spełnienie warunku geometrycznego tzn. istnienie pomiędzy ślizgającymi się po sobie powierzchniami przestrzeni zawężającej się w kierunku ruchu

3.ciągłego dostarczenia do tej przestrzeni wystarczającej ilości smaru

b)efekt wyciskania smaru

1.istnienia odpowiedniej wartości składowej prędkości ruchu czopa o kierunku normalnym do powierzchni nośnych

2.instnienie możliwie silnego dławienia smaru na wypływie z łożyska

3.ciągłego dostarczania wystarczającej ilości smaru na miejsce wyciśniętego z łożyska

Liczba Somerfelda- istnieje kryterium podobieństwa hydrodynamicznego łożysk ślizgowych. Dla cylindrycznych łożysk poprzecznych jest nim liczba Somerfelda

S=η*n''/(p_śr*ψ²) n''- prędkość obrotowa w obr/s, η- lepkość kinematyczna smaru Pa*s, P_śr=P/(l*d)-nacisk średni, Ψ-względny luz łożyskowy

Ψ=0.8*10^-3V^1/4±30% V-prędkość obwodowa m/s

Kiedy +30%:

-gdy materiał panewki jest mało sprężysty ma duże E

-łożysko sztywne

-długie

-kierunek obciążenia stały

-prędkość obrotowa duża

Kiedy -30%

-gdy materiał panewki jest sprężysty ma małe E

-naciski duże

-łożysko samonastawne

-łożysko wąskie l/d<0.8

-kierunek obciążenia zmienny

-prędkość obrotowa mała

Łożyska na tarcie mieszane liczymy na dociski powierzchniowe P_śr=F/A<=P_dop i sprawdzamy na przegrzanie p_śr*V<(p*V)_dop

ŁOŻYSKA ŚLIZGOWE:gniazda ślizgowe(panewki)mogą być wykonane bezpośrednio w kadłubach lub w nierozłącznie z nimi związanymi tulejami wylanymi stopem łożyskowym albo w odrębnie osadzonych częściach panewki mogą być całkowite(tuleje łożyskowe dwudzielne lub segmentowe)

1)siła T jest prostopadła do N2)T jest niezależna od pola zetknięcia obu ciał 3)T jest zależna od rodzaju powierzchni trących4)T jest niezależna od prędkości poślizgu

materiał o małym powinien mieć małą wytrzymałość na ścinanie oraz dużą twardość

tarcie płynne powstaje gdy pow współpracujące są przedzielone warstwą smaru. Opory tarcia spowodowane są wówczas wyłącznie tarciem wewn smaru zjawisko takie występuje w łożyskach smarowanych hydrostatycznie lub hydrodyn .Tarcie mieszane=płynne+graniczne lub suche

lepkość i jej parametry:siła będąca miarą oporów tarcia wewnętrznego cieczy lub naprężeń stycznych cieczy jest wprostprop do pow ograniczającej warstwę cieczy ich prędkości względnej oraz odl między tymi pow

wsp proporcjonalności nazywany jest wsp lepkości lub lepkością dynamiczną. Lepkość kinematyczna w stopniach Englera dana jest stosunkiem czasu wypływu 200cm3 oleju w temp pomiaru do czasu wypływu 200cm3 wody destylowanej w temp o t=20C

MAT ŁOŻYSKOWE:powinny mieć:1)dobrą odkształcalność 2)zdolność do wchłaniania zanieczyszczeń3)odp na zatarcie4)wytrzymałość na naciski5)odp na korozję 6)niską cenę

7)dobre przew ciepła8)odpow rozszerz cieplną9)dobrą obrabialność10)korz strukturę materiał

1. Zadania łożysk ślizgowych. Zalety i wady. Rodzaje tarcia w łożyskach ślizgowych.

Zadania - umożliwienie względnego ruchu dwu elementów przy jednoczesnym zapewnieniu równoważenia obciążenia zewnętrznego działającego na jeden z tych elementów, zezwolenie na założony swobodny ruch łożyskowanych elementów przy równoczesnym ograniczaniu przemieszczeń w wyznaczonych kierunkach, przejmowanie sił starających się zmienić położenie lub tor ruchu łożyskowanych elementów

Zalety - 1)utrzymywanie niezmienionego położenia osi wirujących elementów lub przemieszczających się powierzchni, niezależnie od zmieniającego się obciążenia, 2) wysoka sprawność energetyczna, 3) duża trwałość i niezawodność, 4) ograniczenie szkodliwego oddziaływania produktów zużycia oraz substancji smarownych na środowisko, 5) ograniczenie szkodliwego oddziaływania szkodliwego, 6) ograniczenia dotyczące max. temp. 7) niska cena materiałów i technologii

Wady -

Tarcie w łożyskach ślizgowych.

- suche - przy których współpracujące powierzchnie nie są smarowane

- płynne - gdy między powierzchniami czopa i panwi stale występuje warstewka smaru

- mieszane - przy którym powierzchnie współpracujące częściowo stykają się (głównie na wierzchołkach nierówności), na pozostałym zaś obszarze są oddzielone warstewką smaru

2. Cechy dobrego materiału łożyskowego. Wymienić kilka przykładów skojarzeń materiałów łożyskowych

Dobra odkształcalność, Odporność na zatarcia, Wytrzymałość na naciski, Wytrzymałość zmęczeniowa, Odporność na korozję, Dobre przewodnictwo ciepła, Odpowiednią rozszerzalność cieplną, Korzystna struktura materiału (niskie μ), Dodra obrabialność, Niska cena

45-Ł89; St5- Ł16; 35-B101

3. Skojarzenia materiałów na czop i panew

- w temp. otoczenia i w warunkach normalnych St6 - Ł16

- w wodzie morskiej OH13 - MC62

- w podwyzszonych temp. 38HMJ - BO30

4. Sposoby i warunki uzyskania tarcia płynnego w łożyskach ślizgowych.

a)klin smarny

1.istnienie prędkości poślizgu większej od pewnej prędkości granicznej

2.spełnienie warunku geometrycznego tzn. istnienie pomiędzy ślizgającymi się po sobie powierzchniami przestrzeni zawężającej się w kierunku ruchu

3.ciągłego dostarczenia do tej przestrzeni wystarczającej ilości smaru

b)efekt wyciskania smaru

1.istnienia odpowiedniej wartości składowej prędkości ruchu czopa o kierunku normalnym do powierzchni nośnych

2.instnienie możliwie silnego dławienia smaru na wypływie z łożyska

3.ciągłego dostarczania wystarczającej ilości smaru na miejsce wyciśniętego z łożyska

5. Podać kryteria zachowania ciaglosci filmu olejowego w łożysku slizgowym

1.istnienie prędkości poślizgu większej od pewnej prędkości granicznej

2.spełnienie warunku geometrycznego tzn. istnienie pomiędzy ślizgającymi się po sobie powierzchniami przestrzeni zawężającej się w kierunku ruchu

3.ciągłego dostarczenia do tej przestrzeni wystarczającej ilości smaru

6. Sposoby smarowania łożysk ślizgowych

- smarowanie obiegowe - smar znajduje się stale obiegu tzn. po wypłynięciu z łożyska wpływa do niego z powrotem

- smarowanie przelotowe - smar spływa do zbiornika zużytego smaru

- smarowanie zanurzeniowe - występuje w przypadku gdy czop i panewka są stale zalane smarem ( najczęściej w łożyskach wzdłużnych )

7. Liczba Somerfelda- istnieje kryterium podobieństwa hydrodynamicznego łożysk ślizgowych. Dla cylindrycznych łożysk poprzecznych jest nim liczba Somerfelda

S=η*n''/(p_śr*ψ²) n''- prędkość obrotowa w obr/s, η- lepkość kinematyczna smaru Pa*s, P_śr=P/(l*d)-nacisk średni, Ψ-względny luz łożyskowy

Ψ=0.8*10^-3V^1/4±30% V-prędkość obwodowa m/s

Kiedy +30%:

-gdy materiał panewki jest mało sprężysty ma duże E

-łożysko sztywne

-długie

-kierunek obciążenia stały

-prędkość obrotowa duża

Kiedy -30%

-gdy materiał panewki jest sprężysty ma małe E

-naciski duże

-łożysko samonastawne

-łożysko wąskie l/d<0.8

-kierunek obciążenia zmienny

-prędkość obrotowa mała

Łożyska na tarcie mieszane liczymy na dociski powierzchniowe P_śr=F/A<=P_dop i sprawdzamy na przegrzanie p_śr*V<(p*V)_dop

8.Klasyfikacja i charakterystyka lozysk slizgowych

W zaleznosci od kierunku obciazen, dzialajacych na lozysko, istnieja lozyska slizgowe: - poprzeczne, przeznaczone do przejmowania obciazen prostopadlych do osi obrotu walu; - wzdluzne, obciazone silami dzialajacymi zgodnie z kierunkiem osi obrotu walu; - poprzeczno wzdluzne, przeznaczone do przejmowania obciazen zarówno prostopadlych, jak i zgodnych z kierunkiem osi obrotu. W zaleznosci od sposoby podawania smaru rozroznia się lozyska: - hydrostatyczne, w których warstwa nosna smaru jest podawana pod cisnieniem - hydrodynamiczne, w których warstwa nosna smaru powstaje na skutek ruchu obrotowego czopu względem panwi i wzajemnego poslizgu miedzy ich powierzchniami slizgowymi

9. Narysować w dwóch rzutach rozkład ciśnienia smaru w łożysku ślizgowym poprzecznym i nanieść charakterystyczne wielkości.

2). Rodzaje tarcia:

- tarcie suche - gdyby powierzchnia panewki i czopa współpracowały bez smaru opory tarcia SA wtedy bardzo duże, następuje intensywne rozgrzewanie się materiału pod wpływem wydzielonego ciepła,

- tarcie graniczne - ze względu na nierówności powierzchni czopa i panewki występuje tu kontakt grzbietów nierówności i ich zużywanie to tarcie typowe dla ciągłej pracy łożyska.

- tarcie mieszane - przy sile wyporu nie równoważącej całkowicie obciążenia, czop i panewka stykają się grzbietami nierówności. Występuje tu zużycie stykających się powierzchni

3). Sposoby smarowania łożysk ślizgowych

1) Sposób zależy od stanu skupienia smaru

- smarowanie smarami stałymi

- smarowanie smarami płynnymi

2) sposób ze względu na ilość smaru podawanego:

- ciągłe, okresowe,

3) sposób ze względu na dopływ smaru:

- grawitacyjne - dopływ smaru odbywa się pod jego ciśnieniem hydrostatycznym własnym

- pod ciśnieniem - z wykorzystaniem różnicy ciśnień

Urządzenia smarownicze:

- ręczne smarowanie olejarkami

- smarowanie igłowe, knotowe, kropelkowe

- paski smarne o napędzie mechanicznym

- smarowanie mgłą olejową

- za pomocą pierścienia luźnego

- za pomocą łańcucha …

-za pomocą pierścienia stałego

- za pomocą pompy utłaczającej olej

4). Sposoby uzyskiwania tarcia płynnego:

Tarcie płynne w łożyskach ślizgowych można uzyskać na zasadzie hydrodynamicznej lub hydrostatycznej. W metodzie hydrodynamicznej mamy do czynienia z klinem smarnym lub efektem wyciskania smaru. Klin smarny wymaga realizacji trzech warunków:

- istnienia prędkości poślizgu większej od prędkości granicznej

- ciągłego dostarczania do przestrzeni wystarczającej ilości smaru

5). Materiały łożyskowe

- białe metale na bazie cynowej np. Ł83, babit;

- białe metale na bazie ołowiowej Ł16

- białe metale kadmowe

- brązy ołowiowe

- stopy aluminiowe

- cienkie powłoki z cynowego białego metalu

- brązy ołowiowe z powłoką z cyny lub srebra

- brązy cynowe

6). Cechy optymalnego materiału łożyskowego:

- dobra odkształcalność

- odporność na zatarcia

- dobre przewodzenie ciepła

- odpowiednia rozszerzalność cieplna

- korzystna struktura materiału

- dobra obrabialność

- niska cena

7). Liczba Sommerfielda:

S = ηn” / p_srψ² [wielkość bezwymiarowa]

n” - prędkość obwodowa czopa [obr/s]

p_sr - nacisk średni [kG/m²]

η - lepkość smaru [kG Kg/m²]

ψ - luz względny [bez wymiaru]

10). Opisać zasadę pracy łożyska hydrostatycznego:

Łożysko hydrostatyczne pracuje na zasadzie tarcia płynnego. Ciśnienie w warstwie smaru oddzielającej czop od panewki wywołujemy poprzez pompowanie pod ciśnieniem smaru pompą znajdującą się na zewnątrz łożyska.

11). Opisać zasadę działania łożyska hydrodynamicznego

Łożysko hydrodynamiczne pracuje na zasadzie tarcia płynnego. Mamy tu do czynienia z klinem smarnym lub efektem wyciskania smaru. Klin smarny wymaga realizacji trzech warunków:

- istnienia prędkości poślizgu większej od prędkości granicznej

- spełnienia warunku geometrycznego

- ciągłego dostarczania do przestrzeni wystarczającej ilości smaru

ciągłego dostarczania wystarczającej ilości smaru w miejsce wyciśniętego z łożyska

---