Smarowanie łożysk ślizgowych hydrodynamicznych za pomocą ...

ZACHODNIOPOMORSKI UNIWERSYTET

TECHNOLOGICZNY

w Szczecinie

KATEDRA MECHANIKI I PODSTAW KONSTRUKCJI MASZYN

ZAKŁAD PODSTAW KONSTRUKCJI MASZYN

Instrukcja do ćwiczeń laboratoryjnych z Podstaw Konstrukcji Maszyn

nr 1

Smarowanie łożysk ślizgowych hydrodynamicznych za pomocą pierścienia luźnego

Opracował: dr inż. Rafał Grzejda

Szczecin 2015

MOPOINDOHC

AZ

OR

KI

S

UN

IWE

RS

YT

CH

E

T

T

ENO OL GICZNY

WS

ZC

ZE

CIN

IE

Laboratorium Zakładu Podstaw Konstrukcji Maszyn

Smarowanie łożysk ślizgowych hydrodynamicznych za pomocą pierścienia luźnego 3

Spis treści

1 Cel ćwiczenia ......................................................................................... 4

2 Wprowadzenie ....................................................................................... 4

2.1 Tarcie ..................................................................................................... 4

2.2 Środki smarne ........................................................................................ 6

2.2.1 Lepkość ................................................................................................... 7

2.2.2 Smarność ................................................................................................ 9

2.3 Technika smarowania ............................................................................ 9

2.3.1 Smarowanie pierścieniem luźnym ............................................................ 10

2.3.2 Smarowanie pierścieniem stałym ............................................................ 13

2.3.3 Smarowanie łańcuchem .......................................................................... 15

3 Przebieg ćwiczeń laboratoryjnych ........................................................ 15

Bibliografia ..................................................................................................... 17

Wykaz norm ................................................................................................... 18

4

1 Cel ćwiczenia

Zapoznanie się z pracą poprzecznego łożyska ślizgowego hydrodynamicznego, smarowanego

zanurzeniowo za pomocą pierścienia luźnego.

2 Wprowadzenie

2.1 Tarcie

Tarcie jest to zespół zjawisk opisujących występowanie oporu pomiędzy elementami tego

samego ciała lub na styku różnych ciał. Ogólny podział rodzajów tarcia pokazano na rys. 1.

Rys. l. Rodzaje tarcia (na podstawie [11, 12, 18])

Podczas pracy łożyska ślizgowego smarowanego hydraulicznie można wyróżnić trzy etapy

pracy: rozruch, pracę w stanie ustalonym i wybieg. Poniżej przedstawiono rodzaje tarcia

występujące w czasie tych etapów.

= 0, = stat, hmin = 0

Rys. 2. Schemat łożyska ślizgowego na początku rozruchu

TARCIE

TARCIE ZEWNĘTRZNE

TARCIE RUCHOWE (KINETYCZNE)

TARCIE TOCZNE

TARCIE ŚLIZGOWE

TARCIE TOCZNE

TARCIE ŚLIZGOWE

TARCIE PŁYNNE

TARCIE MIESZANE

TARCIE GRANICZNE

TARCIE PRZY ODKSZTAŁCENIACH

PLASTYCZNYCH

TARCIE PRZY ODKSZTAŁCENIACH

SPRĘŻYSTYCH

TARCIE SPOCZYNKOWE (STATYCZNE)

TARCIE W PŁYNACH

TARCIEW CIAŁACH STAŁYCH

TARCIE WEWNĘTRZNE

Kierunek działania obciążenia

F

Panewka

Czop



Rozruch rozpoczyna się od stanu, w którym nieruchomy czop łożyskowy ( = 0) spoczywa na

panewce łożyskowej (wysokość filmu olejowego hmin = 0). Łożysko w tym stanie pokazano na

rys. 2. W tym przypadku w połączeniu między czopem a panewką występuje tarcie spoczynkowe.

Wartość współczynnika tarcia zależy m. in. od rodzaju materiału, z którego wykonano stykające się

elementy (tab. 1).

Tab. 1. Wartości współczynnika tarcia spoczynkowego w funkcji materiału łączonych elementów [12]

Rodzaj materiału stat

Czop Panewka

Stal

Brąz ołowiowy 0,12

Metal biały 0,20

Żeliwo 0,14

Przy nieznacznym zwiększeniu prędkości czopa, warstwy przyścienne (graniczne) łączonych

powierzchni czopa i panewki stykają się i nie są rozdzielone warstwą oleju. Ponieważ są to

powierzchnie chropowate, w obszarze ich styku dochodzi do odkształceń sprężystych lub

plastycznych. W tym przypadku w łożysku występuje tarcie graniczne, a wartość współczynnika

tarcia granicznego 20,008,0gr [12].

Podczas dalszego zwiększania prędkości czopa (lub podczas wybiegu łożyska) łączone

powierzchnie czopa i panewki częściowo są rozdzielone. Wówczas w łożysku występuje tarcie

mieszane (rys. 3). Obserwuje się przy tym ciągłą zmianę udziału tarcia suchego (pomiędzy

stykającymi się powierzchniami) i tarcia płynnego (w miejscach, w których czop i panewka

rozdzielone są warstwą oleju). Dlatego dokładne określenie współczynnika tarcia mieszanego jest

trudne. Przyjmuje się, że jego wartość 10,002,0m [12].

<< rob, = m, hmin = 0

Rys. 3. Schemat łożyska ślizgowego podczas rozruchu (lub wybiegu)

W trakcie pracy ustalonej łożyska hydrodynamicznego pomiędzy powierzchniami czopa

i panewki występuje warstwa oleju. Powierzchnie te są od siebie całkowicie oddzielone (hmin > 0).

Grubość warstwy oleju wielokrotnie przekracza sumaryczną chropowatość obu łączonych

powierzchni (dla porównania zobacz [7]). W tym przypadku w łożysku, w całym zakresie


F

Panewka

Czop

6

roboczym prędkości kątowej czopa rob, występuje tarcie płynne (rys. 4). Wartość współczynnika

tarcia płynnego 02,0005,0pł [12].

= rob, = pł, hmin > 0

Rys. 4. Schemat łożyska ślizgowego podczas pracy ustalonej

Czytelników bardziej zainteresowanych teorią hydrodynamicznego smarowania (równaniami

równowagi elementu płynu i ciągłości przepływu) autor odsyła do podręcznika [8].

2.2 Środki smarne

Podstawowymi celami stosowania smarowania są [10]:

- zmniejszenie tarcia,

- wyeliminowanie lub zmniejszenie zużycia,

- polepszenie odprowadzania ciepła z obszarów styku,

- zapewnienie odprowadzania zanieczyszczeń z obszarów styku,

- umożliwienie czasowej ochrony antykorozyjnej elementów układu tribomechanicznego

podczas postojów.

Rys. 5. Podział środków smarnych (na podstawie [5, 13])


F

Panewka

Czop

hm

in

GAZOWE

ŚRO

DK

I SM

AR

NE

PŁYNNE

PLASTYCZNE

STAŁE

MINERALNE

SYNTETYCZNE

NATURALNE

ZWIĄZKI O STRUKTURZE WARSTWOWEJ (np. GRAFIT)

ZWIĄZKI METALI O NISKIEJ TWARDOŚCI BEZ STRUKTURY WARSTWOWEJ

MIĘKKIE METALE

ORGANICZNE CIAŁA STAŁE



Cele te osiąga się poprzez wprowadzenie między powierzchnie trących się ciał substancji

zwanych środkami smarnymi. Do smarowania elementów par ślizgowych stosuje się różnego

rodzaju środków smarnych. Ogólny ich podział przedstawiono na rys. 5.

Podstawowe właściwości środków smarnych, to [17]:

- lepkość,

- smarność,

- gęstość,

- odporność na starzenie,

- opór przepływu.

Poniżej scharakteryzowano niektóre z tych właściwości.

2.2.1 Lepkość

Lepkość jest to wskaźnik oporu wewnętrznego powstającego między parą warstw cieczy

podczas ich wzajemnego przemieszczania. Lepkość jest podstawową właściwością reologiczną

środków smarnych oraz podstawowym miernikiem ich przydatności w określonych warunkach

użytkowania (prędkości względnej, temperatury i ciśnienia).

Na podstawie normy PN-EN ISO 3104: 2004 [N-1] wyróżnia się:

- lepkość kinematyczną,

- lepkość dynamiczną.

Lepkość kinematyczna () jest to opór przepływu cieczy pod wpływem sił grawitacyjnych. Aby

wyznaczyć lepkość kinematyczną mierzy się czas swobodnego przepływu stałej objętości cieczy

pod wpływem sił grawitacyjnych przez kapilarę lepkościomierza [1], w powtarzalnych warunkach

i w znanej, ściśle kontrolowanej temperaturze. Lepkość kinematyczną oblicza się mnożąc średni

czas przepływu t [s] przez stałą kalibracji lepkościomierza C [mm2/s

2], zgodnie ze wzorem [N-1, N-3]

tCν (1)

Jednostką podstawową lepkości kinematycznej w układzie SI jest [m2/s]. W układzie CGS

jednostką lepkości kinematycznej jest [St – stokes]. Zależność między tymi jednostkami jest

następująca

St10s

m 42

(2)

Lepkość dynamiczna ( ) jest to stosunek przyłożonego naprężenia ścinającego do szybkości

ścinania cieczy. Lepkość dynamiczna jest miarą oporu przepływu lub deformacji cieczy. Lepkość

dynamiczną można określić korzystając z równania Newtona [3]

dh

dvητ (3)

gdzie:

– naprężenia styczne wywołujące przepływ warstw płynu względem siebie [Pa],

dh

dv – gradient prędkości przepływu [1/s],

– współczynnik proporcjonalności (lepkość dynamiczna) [Pa·s].

Lepkość dynamiczną określa się również według wzoru (dla porównania zobacz [2, 4])

(4)

gdzie przez oznaczono gęstość [kg/m3] wyznaczoną w tej samej temperaturze, co lepkość

kinematyczną.

8

Jednostką podstawową lepkości dynamicznej w układzie SI jest [Pa·s – paskalosekunda]

sPa

m

sN

m

skg

s

m

m

kg

s

m

2223

2

η (5)

W układzie CGS jednostką lepkości dynamicznej jest [P – puaz]. Zależność między tymi

jednostkami jest następująca

1-10PsPa (6)

Pomiaru lepkości dynamicznej dokonuje się w czasie przepływu danej cieczy wywołanego stałą

różnicą ciśnień.

Odwrotnością lepkości dynamicznej jest płynność [14]

1

(7)

Ocenę jakości cieczy używanych jako środek smarny i ich porównania przeprowadza się

z wykorzystaniem bezwymiarowych jednostek lepkości względnej [3]. W przypadku większości

krajów europejskich (w tym również Polski) jest to lepkość wyrażona w stopniach Englera [°E],

definiowana jako iloraz czasu wypływu 200 cm3 badanej cieczy w danej temperaturze i czasu

wypływu tej samej ilości wody destylowanej w temperaturze 20 °C przez znormalizowaną kapilarę

typu Englera.

Do określenia odporności cieczy smarnych na zmiany temperatury stosuje się tzw. wskaźnik

lepkości VI, zdefiniowany w normie PN-ISO 2909:2009 [N-2] jako

100

HL

ULVI (8)

gdzie:

U – lepkość kinematyczna badanej cieczy w temperaturze 40 °C [mm2/s],

L – lepkość kinematyczna dla cieczy o wskaźniku lepkości 0, w temperaturze 40 °C, który

ma taką samą lepkość kinematyczną, jak ciecz, której wskaźnik lepkości jest oznaczony

w temperaturze 100 °C [mm2/s],

H – lepkość kinematyczna dla cieczy o wskaźniku lepkości 100, w temperaturze 40 °C, który

ma taką samą lepkość kinematyczną, jak ciecz, której wskaźnik lepkości jest oznaczony

w temperaturze 100 °C [mm2/s].

Rys. 6. Schemat wyznaczania wskaźnika lepkości (na podstawie [3, 15])

T [ C] o

T [mm /s] 2

40 100

VI

0

100

L

U

H

2

3

1



Istota wskaźnika lepkości VI została przedstawiona na rys. 6. Polega ona na porównaniu

przebiegu lepkości kinematycznej w funkcji temperatury badanego oleju (oznaczonego cyfrą 3)

z analogicznymi krzywymi lepkości kinematycznej dwóch olejów wzorcowych (oznaczonymi

cyframi 1 i 2).

2.2.2 Smarność

Smarność jest to zdolność środka smarnego do tworzenia warstw granicznych na powierzchni

materiału łączonych elementów w określonych warunkach tarcia granicznego [5]. Miarą smarności

jest trwałość warstwy granicznej, czyli trwałość związania (sorpcja, chemisorpcja) środka smarnego

z danym elementem. Praktycznie, właściwość tą można określić poprzez ustalenie warunków,

w których warstwa graniczna ulega przerwaniu (zniszczeniu). Oceny trwałości warstwy granicznej

można też dokonać w sposób pośredni – na podstawie zjawisk związanych ściśle ze smarnością,

czyli procesów zużycia, czy skłonności do zacierania.

2.3 Technika smarowania

Podział rodzajów smarowania, według przyjętych kryteriów, zestawiono w tab. 2.

Tab. 2. Rodzaje smarowania (na podstawie [3, 9])

Kryterium Rodzaje smarowania

Na podstawie podziału przedstawionego w tab. 2, można w pełni scharakteryzować każdy

sposób smarowania. I tak, na przykład, smarowanie olejowe poprzecznego łożyska ślizgowego

OBJĘTOŚĆ ŚRODKA SMARNEGOOKRESOWE

CIĄGŁE

DOPŁYW ŚRODKA SMARNEGOBEZCIŚNIENIOWE

GRAWITACYJNE

KAPILARNE

POWIELACZOWE

ZANURZENIOWE

ROZBRYZGOWE

INNE

CIŚNIENIOWE

OBIEG ŚRODKA SMARNEGOPRZELOTOWE

OBIEGOWE

ZESPOŁOWOŚĆINDYWIDUALNE

CENTRALNE

OBSŁUGA

RĘCZNE

PÓŁAUTOMATYCZNE

ZAUTOMATYZOWANE

10

hydrodynamicznego za pomocą pierścienia luźnego jest smarowaniem ciągłym, zanurzeniowym,

obiegowym, indywidualnym i zautomatyzowanym.

W przypadku łożysk ślizgowych stosowanych w łożyskowaniu wałów poziomych, typowymi

sposobami smarowania zanurzeniowego są:

- smarowanie pierścieniem luźnym,

- smarowanie pierścieniem stałym,

- smarowanie łańcuchem.

2.3.1 Smarowanie pierścieniem luźnym

Schemat działania pierścienia luźnego pokazano na rys. 7. Pierścienie luźne mają średnicę

większą od średnicy czopa. Dzięki tarciu na styku górnej powierzchni czopa z pierścieniem,

pierścień wiruje razem z czopem. Dolna część pierścienia zanurzona jest w misce olejowej, górna

porusza się w specjalnym kanale górnej panwi lub swobodnie (jeżeli w łożysku zastosowano tylko

dolną półpanew). Olej przenoszony jest z miski olejowej do górnej części łożyska dzięki

przyczepności do pierścienia. W górnej części łożyska olej rozpływa się po powierzchni czopa

i przedostaje się do szczeliny smarowej.

Rys. 7. Działanie pierścienia smarującego luźnego (źródło [9])

Przy niskich prędkościach obrotowych wału, pierścień obraca się razem z czopem z taką samą

prędkością liniową. Natomiast jego prędkość obrotowa jest odwrotnie proporcjonalna do jego

średnicy, przy założeniu, że poślizg pomiędzy pierścieniem a czopem jest minimalny. Wraz ze

wzrostem prędkości obrotowej wału, między pierścieniem a czopem zaczyna tworzyć się warstwa

oleju (patrz p. 2.1). Początkowo w łączonej parze elementów zachodzi tarcie mieszane o przewadze

tarcia suchego, a przy dużych prędkościach obrotowych wału – tarcie płynne. Wówczas następuje

silny wzrost poślizgu pierścienia po czopie wału i może dojść do tego, że pierścień na skutek oporu

oleju, w którym jest częściowo zanurzony, zacznie się obracać ze stałą prędkością (równą około 3,3

obr/s [6]), bez względu na wzrost prędkości obrotowej wału. Dlatego też zastosowanie pierścieni

luźnych limitowane jest prędkością obrotową wału. W praktyce stosuje się je dla prędkości

obrotowych wału obr/s 1wn [9]. Przy mniejszych prędkościach obrotowych, wydajność

pierścienia jest niska.

Ogólną zależność prędkości obrotowej pierścienia smarującego np od prędkości obrotowej wału

nw pokazano na rys. 8.



Rys. 8. Przykładowe wykresy funkcji )( wp nfn (na podstawie [15])

Prędkość graniczna, przy której ma miejsce tarcie płynne między czopem a pierścieniem, wynosi

od 2 do 3 obr/s, w zależności od lepkości oleju, pola powierzchni styku między czopem

i pierścieniem oraz od ciężaru pierścienia [15]. W celu przerwania warstwy oleju tworzącej się

pomiędzy pierścieniem i czopem stosuje się pierścienie o rowkowanej powierzchni wewnętrznej.

W tym przypadku tworzenie się tarcia płynnego między parą elementów łączonych zachodzi

trudniej, następuje wzrost siły tarcia między pierścieniem i czopem, a na skutek tego – wzrost

prędkości obrotowej pierścienia i ilości podawanego oleju. Podobne zjawiska występują

w przypadku zastosowania dociskania pierścienia do czopa za pomocą obrotowego krążka oraz

stosowania ciężkich pierścieni ze stali lub mosiądzu. Dzięki przedstawionym zabiegom

konstrukcyjnym możliwe jest przesunięcie górnej granicy stosowania smarowania pierścieniem

luźnym, nawet do poziomu 8,3 obr/s [9]).

Kształty przekroju luźnych pierścieni smarujących pokazano na rys. 9.

a) b) c) d)

Rys. 9. Przekroje luźnych pierścieni smarujących [6, 9]: a) pierścień gładki, b) ÷ d) pierścienie rowkowane

Mechanizm transportu smaru pierścieniem zależy od prędkości obrotowej wału. Przy niskich

prędkościach obrotowych głównym źródłem oleju spływającego na czop są boczne powierzchnie

pierścienia oraz powierzchnia wewnętrzna, z której olej jest wyciskany na styku pierścienia i czopa.

W tym przypadku grubość pierścienia ma bardzo duży wpływ na ilość podawanego oleju, natomiast

szerokość pierścienia ma wpływ znikomy. Przy wysokich prędkościach obrotowych olej jest

odrzucany pod wpływem siły odśrodkowej na zewnątrz. W tym przypadku konieczne jest

stosowanie wewnątrz korpusu łożyska odpowiednich chwytaków i rynien, kierujących olej na

powierzchnie nośne. Przy wysokich prędkościach obrotowych, na ilość podawanego oleju wpływa

głównie szerokość pierścienia, natomiast grubość pierścienia ma w tym przypadku niewielkie

n [obr/s] w2 3

n [obr/s] p

Pierścień rowkowany

Pierścień gładki

12

znaczenie. Ilość oleju podawanego przez pierścienie luźne Q w zależności od prędkości obrotowej

wału nw zobrazowano na rys. 10.

Rys. 10. Ilość oleju podawanego przez pierścienie luźne (na podstawie [6]): 1 –pierścień gładki, olej średni,

2 – pierścień gładki, olej lekki, 3 – pierścień rowkowany, olej średni, 4 – pierścień rowkowany,

olej lekki

Ilość transportowanego za pomocą pierścieni luźnych oleju zależy również od jego lepkości. Ze

wzrostem lepkości oleju ilość ta zwykle rośnie [6].

Wymiary pierścieni luźnych – zdefiniowane na rys. 11 – można przyjąć według poniższych

zależności [9]:

- średnica wewnętrzna dw = 1,35∙d + 10 mm,

- szerokość b = 0,05∙dw,

- grubość s = 0,015∙dw.

Rys. 11. Wymiarowanie pierścieni smarujących (na podstawie [15, 16])

n [obr/min] w100 300 500 700

Q [cm /obr. czopa] 3

4

61

51

41

31

21

1 2

31



Przykładowy zestaw wymiarów pierścieni smarujących podano w tab. 3.

Tab. 3. Wymiary pierścieni smarujących [mm] (na podstawie [15])

D b s r d Wycięcie B

t wąskie szerokie

25 5

2 0,3

10÷11 6 8

6

30 12÷13 7

35

6

14÷17

7 10

8

40 18÷20 9

45 21÷23 10

50

8

3

0,5

24÷28

9 12 55 30 11

60 32÷34

65

10

35÷36

11 14

12 70 38÷40

75 42÷44 13

80 45÷48 14

90

12 4

50÷55

13 16

15

100 58÷62 16

105 65÷68 18

120 70÷75 20

130 78÷82 22

135

15 5

0,8

85÷90

18 20

23

155 92÷98 25

165 100÷105 27

175 110÷120 30

190 125÷130 35

215

18 6

135÷145

20 24

37

240 150÷160 40

270 165÷185 45

330 21 7 1

190÷220 24 28

52

350 225÷250 60

W normie PN-M-87011:1974 [N-4] podano wymiary korpusów łożysk ślizgowych z żeliwa

szarego, z pierścieniem smarującym, przeznaczonych do ogólnego stosowania.

2.3.2 Smarowanie pierścieniem stałym

Smarowanie pierścieniem stałym (rys. 12) polega na przenoszeniu oleju na powierzchniach

pierścienia umocowanego na stałe na czopie, z miski olejowej do górnej części łożyska. W górnej

części łożyska olej zgarniany jest za pomocą zgarniacza, a następnie poprzez odpowiednie rowki

i otwory, pod własnym ciężarem, przedostaje się do szczeliny smarowej.

14

Pierścienie stałe mogą być wykonane w formie kołnierza na czopie lub w postaci nakładek

mocowanych na wał.

Rys. 12. Działanie pierścienia smarującego stałego (źródło [9])

Wydatek pierścienia stałego jest znacznie większy od wydatku pierścienia luźnego o tej samej

szerokości, zwłaszcza przy niskich prędkościach obrotowych (rys. 13).

Rys. 13. Przykładowe przebiegi natężenia przepływu oleju przez łożysko dla pierścienia luźnego i stałego

o dw = 40 mm (na podstawie [15])

W praktyce pierścienie stałe można stosować również dla prędkości obrotowych wału

obr/s 1wn [9], w odróżnieniu od pierścieni luźnych.

Ilość transportowanego za pomocą pierścieni stałych oleju zależy od prędkości obrotowej wału

oraz od lepkości oleju. Ze wzrostem lepkości oleju ilość ta rośnie [9]. Natomiast

z przeprowadzonych badań [9] wynika, że ilość podawanego oleju rośnie do prędkości obrotowych

wału na poziomie 5 ÷ 6,6 obr/s, w zależności od lepkości oleju, a powyżej tego poziomu – zaczyna

spadać.

Wadą smarowania pierścieniem stałym jest konieczność dzielenia łożyska na dwie części.

Pierścień luźny

n [obr/s] w0 1 2 3 4 5

[cm /min] 3

401

51

301

31

201

31

101W

yp

ływ

bo

czn

y z

ło

żyska

Pierścień stały ze zgarniaczem



2.3.3 Smarowanie łańcuchem

Schemat łożyska ślizgowego smarowanego łańcuchem pokazano na rys. 14.

Rys. 14. Łożysko ślizgowe smarowane łańcuchem (źródło [9])

W swojej istocie ten typ smarowania podobny jest do smarowania pierścieniem luźnym. Do

smarowania stosuje się łańcuchy drobnoogniwowe. Dzięki dużej elastyczności łańcuchów i szeregu

przegubów w ich budowie, za pomocą łańcuchów przenoszone są duże ilości oleju. Można je

jednak stosować tylko przy niskich prędkościach obrotowych wału (nie większych niż 1,5 ÷ 2,5

obr/s [15]). Przy większych prędkościach, siła odśrodkowa odrzuca łańcuch na ścianki łożyska

i łańcuch styka się z czopem na małej powierzchni. Spada wówczas wydatek oleju i powstaje

możliwość pękania łańcucha. Przy wysokich prędkościach obrotowych wału, łańcuchy wywołują

również niekorzystne zjawisko pienienia oleju.

3 Przebieg ćwiczeń laboratoryjnych

Ćwiczenia prowadzone będą na stanowisku laboratoryjnym przedstawionym na rys. 15. Przebieg

zajęć podzielono na trzy etapy:

Etap I. Badanie zależności między prędkością obrotową wału a prędkością obrotową

pierścienia smarującego

Końcowym efektem tego etapu jest wykreślenie charakterystyki

)( wp nfn (9)

gdzie:

np – prędkość obrotowa pierścienia [obr/s],

nw – prędkość obrotowa wału [obr/s].

W celu zrealizowania pierwszego etapu ćwiczeń, wykonać należy następujące czynności:

- poprzez opornik suwakowy (9) zmieniać prędkość obrotową wału co 100 obr/min

w zakresie 300 ÷ 1400 obr/min,

- pomiar prędkości obrotowej wału przeprowadzić za pomocą obrotomierza (10) na lewym

końcu wału silnika (3),

16

- dokonać pomiaru prędkości obrotowej pierścienia poprzez zliczanie obrotów pierścienia

w jednostce czasu, mierząc czas stoperem dla każdej nastawionej wartości prędkości

obrotowej wału,

- sporządzić wykres )( wp nfn ,

- na podstawie literatury przeprowadzić dyskusję nad wykresem oraz opracować wnioski.

Rys. 15. Stanowisko laboratoryjne: 1 – autotransformator, 2 – układ Gretza, 3 – silnik, 4 – łożysko, 5 – koło

zamachowe, 6 – łożysko badane, 7 – lejek, 8 – rurka ściekowa oleju, 9 – opornik suwakowy, 10 –

obrotomierz, 11 – skala milimetrowa, 12 – rurka spustowa oleju

Etap II. Badanie wpływu głębokości zanurzenia pierścienia na prędkość obrotową pierścienia


)(tfnp (10)

gdzie z oznacza głębokość zanurzenia pierścienia [mm].

W celu zrealizowania drugiego etapu ćwiczeń, wykonać należy następujące czynności:

- ustalić prędkość obrotową wału na wartość z przedziału 10 ÷ 16 obr/s,

- przez lejek (7) dolać oleju do komory badanego łożyska do poziomu 35 mm, sprawdzając

poziom oleju za pomocą skali milimetrowej (11),

- obniżając poziom oleju za pomocą rurki spustowej (12) co 2 mm, dokonać pomiaru

prędkości obrotowej pierścienia,

- sporządzić wykres )(tfnp ,


Etap III. Badanie wpływu prędkości obrotowej wału na ilość podawanego oleju do łożyska


)( wnfQ (11)

gdzie Q oznacza ilość oleju podawanego do łożyska [kropla/min].

W celu zrealizowania trzeciego etapu ćwiczeń, wykonać należy następujące czynności:

- poprzez opornik suwakowy (9) zmieniać prędkość obrotową wału co 100 obr/min

w zakresie 500 ÷ 1400 obr/min,

1 2 3 4 5 6

9 10

7

8

11 12



- po ustaleniu się stabilnego wycieku, dokonać pomiaru liczby kropel oleju wypływającego

przez rurkę ściekową (8) w czasie 1 min,

- sporządzić wykres )( wnfQ ,


W sprawozdaniu do ćwiczenia należy zamieścić:

- kartę pomiarową,

- krótką informację na temat budowy panewek i półpanewek łożysk ślizgowych

hydrodynamicznych średnio i wysoko obciążonych,

- schemat stanowiska pomiarowego,

- sporządzone podczas ćwiczeń trzy wykresy oraz ich analizę.

Bibliografia

1. Barwell F. T.: Łożyskowanie. Warszawa: WNT, 1984.

2. Caines A. J., Haycock R. F., Hillier J. E.: Automotive lubricants reference book. Londyn:

Professional Engineering Publishing, 2004.

3. Czarny R.: Smary plastyczne. Warszawa: WNT, 2004.

4. Juvinall R. C., Marshek K. M.: Fundamentals of machine component design. Hoboken: John

Wiley & Sons, 2006.

5. Kajdas C.: Podstawy zasilania paliwem i smarowania samochodów. Warszawa: WKŁ, 1983.

6. Korewa W., Zygmunt K.: Podstawy konstrukcji maszyn, Część II. Warszawa: WNT, 1975.

7. Kozłowiecki H., Krzymień A.: Łożyska mechanizmu korbowego tłokowych silników

spalinowych i ich smarowanie. Poznań: Wydawnictwo Politechniki Poznańskiej, 1997.

8. Kyzioł L.: Podstawy konstrukcji maszyn, Część III. Gdynia: Akademia Marynarki Wojennej,

2009.

9. Lawrowski Z.: Technika smarowania. Warszawa: PWN, 1996.

10. Lawrowski Z.: Tribologia. Tarcie, zużywanie i smarowanie. Wrocław: Oficyna Wydawnicza

Politechniki Wrocławskiej, 2008.

11. Mazanek E., Kasprzycki A., Kania L.: Podstawy konstrukcji maszyn. Ćwiczenia laboratoryjne.

Częstochowa: Wydawnictwo Politechniki Częstochowskiej, 1995.

12. Mazurkow A.: Łożyskowanie ślizgowe. Rzeszów: Oficyna Wydawnicza Politechniki

Rzeszowskiej, 2013.

13. Płaza S., Margielewski L., Celichowski G.: Wstęp do tribologii i tribochemia. Łódź:

Wydawnictwo Uniwersytetu Łódzkiego, 2005.

14. Podniało A.: Oleje i smary w technice smarowania maszyn i pojazdów samochodowych.

Opole: Wydawnictwo RB, 2012.

15. Podstawy konstrukcji maszyn. Ćwiczenia laboratoryjne. Praca pod redakcją Cz. Jacyno.

Szczecin: Wydawnictwo Uczelniane Politechniki Szczecińskiej, 1984.

16. Skoć A., Spałek J., Markusik S.: Podstawy konstrukcji maszyn, Część II. Warszawa: WNT,

2008.

17. Systemy centralnego smarowania maszyn i urządzeń. Praca pod redakcją R. Czarnego.

Wrocław: Oficyna Wydawnicza Politechniki Wrocławskiej, 2000.

18. Walicki E.: Reodynamika smarowania łożysk ślizgowych. Zielona Góra: Oficyna Wydawnicza

Uniwersytetu Zielonogórskiego, 2005.

18

Wykaz norm

N-1. PN-EN ISO 3104: 2004. Przetwory naftowe. Ciecze przezroczyste i nieprzezroczyste.

Oznaczanie lepkości kinematycznej i obliczanie lepkości dynamicznej.

N-2. PN-ISO 2909:2009. Przetwory naftowe. Obliczanie wskaźnika lepkości na podstawie

lepkości kinematycznej.

N-3. PN-ISO 3105:2006. Lepkościomierze ze szklaną kapilarą do pomiaru lepkości

kinematycznej. Wymagania i zasady stosowania.

N-4. PN-M-87011:1974. Łożyska ślizgowe. Korpusy z pierścieniem smarującym. Główne

wymiary.



KATEDRA MECHANIKI I PODSTAW KONSTRUKCJI MASZYN

LABORATORIUM PKM

KARTA POMIAROWA

Smarowanie łożysk ślizgowych hydrodynamicznych za pomocą pierścienia luźnego

Prowadzący:

..........................................................................................................

Dane do ćwiczenia

Etap I Etap II Etap III

)( wp nfn dla wdt 25,0 )(tfnp dla nw = 900 obr/min )( wnfQ dla t = 33 mm

nw [obr/min] np [obr/min] t [mm] np [obr/min] nw [obr/min] Q [kropla/min]

300 35 500

400 33 600

500 31 700

600 29 800

700 27 900

800 25 1000

900 23 1100

1000 21 1200

1100 1300

1200

1400

1300

1400

Smarowanie łożysk ślizgowych hydrodynamicznych za pomocą ...

Documents

Transcript of Smarowanie łożysk ślizgowych hydrodynamicznych za pomocą ...