Навигация
Обчислення витоків та втрат потужності на тертя
29871
знак
0
таблиц
13
изображений
2 Обчислення витоків та втрат потужності на тертя
Витоки через гідравлічно гладкий зазор h0 між двома плоскими кільцевими пластинами при ламінарній течії визначаються виразом [4]
(11)
якщо 
. Для механічних торцевих ущільнень наведену формулу не можна використовувати, оскільки значення шорсткості порівняне з невідомим середнім зазором h; крім того, на витоки впливає колова швидкість кільця, що обертається. Тому за формулою (11) можна оцінювати витоки тільки в гідростатичних торцевих ущільненнях з гарантованим саморегульованим зазором, значення якого визначається з умови осьової рівноваги кільця.
Для ущільнень, що працюють в оптимальному режимі граничного змащення (область X на рисунку 8), запропонована формула [1]
яка виправдала себе в різноманітних умовах. Коефіцієнт 
залежить від середньої колової швидкості 
та визначається за графіком рисунка 9. Зазор між шорсткими поверхнями необхідно обчислювати за формулами (9) або (10).
Сила тертя на поверхнях торців дорівнює fpcSc, а втрати потужності на тертя
(13).
Рисунок 9 - Функція q(v)
Для режиму рідинного змащення коефіцієнт тертя визначається за (2), а втрати потужності на тертя
(14)
У режимі граничного змащення коефіцієнт тертя можна визначити лише експериментально для кожної пари матеріалів та умов роботи. За даними [1], одержаними у результаті випробувань декількох сотень пар тертя при контактному тиску 0,15-20 МПа та колових швидкостях 0,01-50 м/с, коефіцієнт тертя різко зменшується при зростанні контактного тиску від 0,15 до 0,65 МПа. Для значень рс > 0,65 МПа коефіцієнт тертя даної пари матеріалів стає постійним та не залежить від колової швидкості, тиску, ширини контактних поверхонь за умови, що деформації ущільнювальних кілець малі 
та температура в контакті не перевищує температури випаровування граничної плівки, тобто зберігаються умови граничного змащення. При цьому для різних пар матеріалів та властивостей ущільнювальної рідини стале значення коефіцієнта тертя знаходиться в межах 0,03-0,15.
У роботі [8] подібні результати одержані для силіційованого графіту СГ-Т: при збільшенні контактного тиску до 0,9 МПа коефіцієнт тертя зменшується, а потім стабілізується у межах 
, до того ж ці значення зберігаються не тільки для пари СГ-Т по СГ-Т, але і для металокерамічного твердого сплаву ВК-4, мінералокераміки ЦН-332 та сталі 9X18, що працюють у парі з графітом СГ-Т.
На жаль, поки доводиться обмежуватися лише цими загальними зауваженнями про коефіцієнт тертя та за відсутності для кожного окремого випадку точніших експериментальних даних використовувати наближені значення із вказаного діапазону або проводити оціночні розрахунки витрат на тертя для граничних значень 
та 
, якщо забезпечуються умови граничного змащення.
Сумарна потужність, що витрачається на роботу ущільнень, збільшується за рахунок втрат, пов'язаних з витоками рідини 
, та за рахунок втрат на дискове тертя. Якщо витоки відводять частину тепла від контактних поверхонь, то дискові втрати підвищують температуру рідини в камері ущільнення і тим самим збільшують загальну теплову напруженість вузла. Потужність рідинного тертя торцевої поверхні та циліндрової поверхні, що обертаються, виразимо через коефіцієнти дискового тертя [9]
(15)
де R1, l - радіус та довжина циліндра; R2, R1 - зовнішній та внутрішній радіуси диска; 
- густина рідини; c1 та с2 – коефіцієнти дискового тертя, формули для обчислення яких наведені в таблиці 4.
Коефіцієнти тертя для диска в кожусі менші, ніж для вільного диска, оскільки ядро рідини між диском та кожухом обертається з частотою, приблизно в два рази меншою, ніж частота обертання диска. Відповідно за наявності кожуха менше градієнт швидкості та сили тертя. При малій ширині торцевої камери, коли прилеглі шари на диску та кожусі стуляються, втрати на тертя збільшуються із зменшенням зазору.
Коефіцієнт втрат на тертя циліндра, що співвісно обертається усередині нерухомого циліндрового кожуха, при ламінарній течії визначається формулою Н.П. Петрова, з якої як окремий випадок можна одержати відповідні формули для малого радіального зазору та для вільного циліндра. Для циліндрів, що швидко обертаються, коли перебіг рідини навколо них стає турбулентним, значення дотичних напруг та відповідно коефіцієнтів втрат на тертя можна отримати, використовуючи закон ступені 1/7 або універсальний закон розподілу швидкостей у прилеглому шарі.
Слід зазначити, що втрати потужності на дискове тертя (15) пропорційні кубу частоти обертання ротора та при низьких частотах (до 3000 об/хв) вимірюються частками кіловата, тому облік цих втрат необхідний перш за все для високообертових машин.
Таблиця 4
Похожие работы
... граничного змащення (ділянка ІІІ) визначається антифрикційними властивостями матеріалів та фізико-хімічною структурою адсорбованих плівок мастила. Граничне тертя - найхарактерніший режим тертя механічних торцевих ущільнень. При цьому ущільнення зберігають високу герметичність: видимі витоки або взагалі відсутні (встигають випаруватися), або спостерігаються лише краплинні витоки. При сухому терті ...
... ї роботи можна обчислити середнє напрацювання повністю: (35) та функцію розподілу часу відмови q(t)=1-F(t). Таким чином, задача розрахунку основних характеристик надійності автоматичних врівноважуючих пристроїв зводиться до визначення функцій розподілу F1 та F2. Графіки швидкості зносу (рис. 22), одержані у процесі експлуатації живильних насосів для сталей 303X13 та хромомолібденової сталі ...
... ірної або охолоджуючої води. Необхідний ресурс - не менше 10 тис. год. Рисунок 15 - Схема установки для випробувань натурних вузлів ущільнень: 1 - фільтр; 2 - бак; 3 - насос; 4 - гідроакумулятор; 5 - компресор; 6 - витратомірний пристрій; 7-теплообмінник; 8 - гідроциклон; 9 - прилад; 10, 11 та 12 - ступені основного ущільнення; 13 - плаваюче ущільнення; 14 - допоміжна ступень ущільнення; ...
... рад/с; - на валу 2 редуктора: рад/с; - на валу 3 редуктора: рад/с; - на валу 4 трансмісії:рад/с. Отримані результати зводимо до таблиці 1.1: Таблиця 1.1. Результати розрахунку основних параметрів приводу трансмісії. Пара- Метр Вал Частота обертання, об/хв Кутова швидкість, рад/с Крутний момент, Н·мм Потужність, кВт 1 1458 152,6 72·103 11 2 650,9 68,1 161,5·103 ...
0 комментариев