Применение ЭВМ при расчете подшипника скольжения

Для выполнения расчета необходимо загрузить файл «Расчет подшипника скольжения.xls» [22]. Программа написана на VBA в Excel [20]. После разгрузки файла на экране монитора появиться панель управления расчетом (рисунок 16).

Рисунок 16 – Панель управления расчетом. кнопки: 1 – выполнения расчета;

2 – очистки результатов расчета предыдущего пользователя;

3 – ввода примера; 4 – выполнения расчета выбранного режима работы;

5 – выбора типа масла

В соответствии с рисунком 2 необходимо ввести в ячейки следующие исходные данные: данные пользователя (ФИО, группу); диаметр шейки (d_ш), м; длина шейки L_ш, м; диаметр цилиндра (D_ц), м; среднее давление на шейку (p_ц), МПа; марку масла (используя выпадающий список при нажатии на кнопку 5; частоту вращения вала (n), об/мин; давление масла на входе в подшипник (р_м), МПа; монтажный зазор – диапазон (∆_min и ∆_max), мкм; температура масла на входе в подшипник (T₀), К.

Конструктивные параметры коленчатого вала принимаются на основании выполненных динамических расчетов дизеля и прочностного расчета коленчатого вала [1-17, 21]. Следуем внимательно вводить диапазон диаметрального зазора и температуры масла на входе в подшипник.

Для получения корректных и удобных для анализа результатов необходимо, чтобы количество интервалов расчета (расчетных точек) по зазору было 16. Это обеспечивается максимальным (минимальным) зазором и величиной шага.

Температурный интервал, на котором исследуется работа подшипника, должен составлять 60 К.

Далее нажатием левой кнопкой мыши по кнопке 1 выполняется расчет. Результаты расчета анализируются по полученному графику (на листе «Диаграмма»). Учитывая (1), выполняется расчет одного режима работы подшипника, принятого за номинальный (кнопка 4). В случае получения неудовлетворительных результатов, необходимо удалить результаты предыдущего расчета (кнопка 2) и повторить расчеты при других исходных параметрах. Имеется пример расчета конкретного подшипника (кнопка 3).

Результатами расчета являются: протокол расчета (приложение А), и график, отражающий поле режимов работы подшипника (приложение Б).

Вязкостные характеристики масел заданы в аналитическом виде и получены в ходе обработки графических зависимостей [27, 28].

Для каждого режима работы подшипника (температуры масла на входе и радиального зазора) расчет выполняется путем совместного решения уравнений расхода и теплового баланса методом последовательного приближения.

При расчете вязкости учтена зависимость последней от давления в масляном слое.

Анализ расчета

В ходе выполнения расчета будет получен график, отражающий поле рабочих режимов подшипника в исследуемых интервалах температуры и диаметрального зазора. График расположен на листе «Диаграмма». Необходимо назначить область допустимых параметров работы подшипника и выбрать режим работы. Пример полученных результатов расчета представлен в Приложении С. На рисунке 17 представлен элемент диаграммы с результатами обработки (для наглядности на рисунке видна только часть графика).

Первое. Необходимо ограничить работу подшипника в области высоких температур масляного слоя. Допускаемая температура масла выбирается на основании изучения документации по обслуживанию ДВС. Например, это 70 ^оС(343 К). Граница справа получена.

Второе. Необходимо ограничить работу подшипника в области недопустимых значений масляного клина.

Для чего используем результаты расчета допускаемой толщины масляного клина по формуле (1). Например, принято: критическая толщина масляного слоя h_кр = 3,5 мкм; толщина масла, обеспечивающего работоспособность h_р = 2 мкм; запас подшипника по толщине масляного слоя S_доп = 2…4; тогда h_min = (2+3,5)×2…4 = 11…22 мкм. Нижняя и верхняя граница получены (на рисунке указана только нижняя граница).

Рисунок 17 – Построение рабочей области подшипника скольжения

Третье. Необходимо назначить температуру масла на входе в подшипник, обеспечиваемую вспомогательным оборудованием ДВС. Искомая температура масла принимается на основании изучения документации по обслуживанию ДВС. Например это Т₀ = 323 К (50 ^оС). Получена граница слева.

Четвертое. Для получения замкнутого контура принимаем диапазон изменения диаметрального зазора коренного подшипника исследуемого ДВС. Этот диапазон должен входит в интервал по зазору в исходных данных. Искомые минимальный и максимальный диаметральный зазоры принимаются на основании изучения документации по обслуживанию ДВС. Например, это ∆_min = 240 мкм и ∆_max = 340 мкм. Область работы подшипника получена (на рисунке 3 отмечена штриховкой).

В построенной области назначается точка, характеризующая режим работы подшипника, принятый за номинальный. В примере это режим работы соответствующий температуре масла на входе Т₀ = 323 К (50 ^оС) и диаметральному зазору ∆ = 300 мкм. Данная точка указывается на графике (рисунок 17).

Данные для выбранной точки заносятся в нижнюю часть таблицы (рисунок 16) и выполняется расчет подшипника на выбранном режиме. Результатами расчетов являются распечатки листов «Печать» и «Рисунок». Комментарии к расчету и анализ графика (его обработка) выполняется вручную.