Öljykalvon vähimmäispaksuus on tärkein arvo suunniteltaessa tasaisen aksiaalisen kaulan nestekalvolaakereita. Jos olet väärässä, metalli koskettaa metallia. Sitten teet maalin ja laakerit hajoavat nopeasti. Jos teet sen oikein, laakerit voivat toimia sujuvasti pitkään. Tässä artikkelissa kerrotaan, mitä kalvon vähimmäispaksuus tarkoittaa, miten kalvon vähimmäispaksuus lasketaan, miten kalvon vähimmäispaksuus muuttuu ja miksi useimmat insinöörit eivät kiinnitä tarpeeksi huomiota kalvon vähimmäispaksuuteen.
Miksi kalvon vähimmäispaksuus on tärkeämpi kuin luulet
Tavallisessa aksiaalisessa kaula-fluid-kalvolaakerissa akseli ei kosketa laakeripintaa normaalisti käydessään. Kahden pinnan välissä on ohut öljykerros. Tämän kerroksen paksuus ei ole aina sama. Pohja on paksuin ja kuormitus suurin. Öljy on ohuinta sinne, missä se kerääntyy.
Ohuin kohta on öljykalvon vähimmäispaksuus. He kutsuvat sitä Huminiksi.
Jos h_min on pienempi kuin kahden pinnan karheus, molemmilla pinnoilla olevat pienet kohoumat alkavat törmätä. Tämä on raja hyvän ja huonon öljykalvon välillä. Sen jälkeen laakerin käyttöikä lyhenee nopeasti.
Siellä on vanha sanonta tribologian kirjat:
h_min Suurempi tai yhtä suuri kuin 3 × (W + S)
Tässä Sigma on kunkin osan pinnan karheus. Numero 3 on turvallisuus. Se tulee vuosien mittaan kerätyistä testitiedoista. Löydät tämän säännön tavallisista konesuunnittelukäsikirjoista.
Kuinka lasket öljykalvon vähimmäispaksuuden?
Matematiikka tulee Reynoldsin yhtälöstä. Tämä yhtälö kuvaa kuinka paine toimii ohuessa öljykalvossa. TavallisillePlain Journal Fluid Film Bearinghomeostaasissa voit löytää h _ min käyttämällä Raimondi-Boyd-kaavioiden matematiikkaa tai Sommerfeld-lukua.
Sommerfeld (S) on:
S = (μ × N × r2) / (P × c2)
Sijainti:
mu=öljyn viskositeetti (Pa.
N=akselin nopeus (kierros/s)
r=päiväkirjan säde (m)
P=Kuorma aluetta kohti (Pa)
c=säteittäinen välys (m)
Kun saat S, etsi epäkeskisyyssuhde (epsilon) vakiokaaviosta. Sitten:
h_min=c × (1 − ε)
Yhtälö näyttää koko kuvan. Jos rako on pienempi tai jos epsilon on lähellä 1:tä (akseli melkein koskettaa laakeria), h_min putoaa hyvin nopeasti.
Tämä lähestymistapa on peräisin Raimondilta ja Boydilta (1958). Heidän työnsä, joka on julkaistu Journal Lubrication Technology -lehdessä, on edelleen keskeinen referenssi laakerien suunnittelussa kouluissa ja tehtaissa.
Mikä ohjaa kalvon vähimmäispaksuutta?
Tässä on viisi tärkeintä asiaa:
| Tekijä | Mitä tapahtuu kohteelle h_min |
|---|---|
| Öljyn viskositeetti (μ) | Korkeampi viskositeetti → paksumpi kalvo |
| Akselin nopeus (N) | Suurempi nopeus → paksumpi kalvo |
| Säteittäinen välys (c) | Suurempi välys → paksumpi kalvo |
| Kuorma (P) | Suurempi kuorma → ohuempi kalvo |
| Pinnan karheus (σ) | Karheammat pinnat → tarvitsevat paksumman kalvon |
Viskositeetti ja nopeus ovat vahvimmat vivut. Monissa tapauksissa 50 %:n viskositeetin nousu voi saavuttaa kaksinkertaisen nopeuden h _min. Siksi laakerivauriot johtuvat usein väärästä öljystä tai äkillisistä lämpötilan laskuista (joka ohenee öljyä).
Lämpötila on iso ongelma. Öljy on ohuempaa kuumana. Laakeri on ehjä 40 asteessa ja 80 asteessa h_min putoaa turvallisen tason alapuolelle. Joten kun tarkistat kalvon paksuutta, muista kiinnittää huomiota lämpötilaan.
Tyypilliset arvot ja mitä "laiha" todella tarkoittaa
Tavallisille teollisuustasoisille aksiaalikalvolaakereille, joiden halkaisija on 50 mm, välys 0,1 mm, nopeus 1500 RPM ja kohtalainen kuormitus, kalvon vähimmäispaksuus on yleensä 5-20 mikronia.
Ihmisen hiukset ovat noin 70 mikronia paksuja. Joten kalvo on ohuempi kuin hiukset. Yleensä vain murto-osa hiusten leveydestä.
Mutta tämä kerros voi kuljettaa tonnia kuormaa. Näin toimii hydrodynaaminen voitelu.
Yleisiä virheitä käytännössä
Unohda lämpötila. Monet suunnittelijat laskevat h_min huoneenlämmössä. Mutta laakerit kuumenevat käydessään. Kalvon paksuus on todellisessa käyttölämpötilassa 30–50 % pienempi kuin kylmätilavuus.
Käytä nimellistä pääntilaa todellisen pääntilan sijaan. Toleranssi, lämpölaajeneminen ja kuluminen muuttavat todellista aukkoa ajan myötä. Jos suunnittelet aPlain Journal Fluid Film Bearingnimellisnumerolla sinulla ei ole marginaalia.
Jätä huomioimatta pinnan kiillotus. Akseli, jonka Ra=0.8 μm ja laakerit, joiden Ra=0.4 μm, vaativat vähintään 3,6 mikronia h _ min törmäyskosketuksen välttämiseksi. Jos matematiikkasi antaa sinulle 3,0 μm, olet jo vaikeuksissa.
Nämä ajatukset toistuvat tribologian ja konesuunnittelun oppikirjoissa, mukaan lukien yliopiston kursseilla käytetyt ja suurten insinööriyhdistysten julkaisemat oppikirjat. OikeaPlain Journal Fluid Film Bearingsuunnittelu perustuu näiden periaatteiden ymmärtämiseen.