Regimul de ungere hidrostatic (hs) - miscare de rotatie - elementele geometrice ale unui lagar axial hidrostatic

Ungerea in regim hidrostatic se realizeaza prin introducerea sub presiune a lubrifiantului intre suprafetele unei cuple de frecare. Se realizeaza astfel un film portant capabil sa preia sarcina normala pe suprafetele cuplei chiar si in situatia in care suprafetele nu sunt in miscare. In timpul miscarii, functie de geometria cuplei, poate apare si un efect hidrodinamic care se suprapune peste efectul hidrostatic.

Avantajele pe care le ofera acest regim de ungere se manifesta prin:

frecari reduse in cuple la viteze mici, porniri sau opriri;

realizarea unor filme portante atunci cand regimul hidrodinamic nu poate fi obtinut (suprafete plane sau viteze mici);

capacitate portana ridicata si independenta de viteza.

Totusi, utilizarea acestui regim de ungere este limitata de o constructie mai complicata ce necesita echipament hidraulic pentru realizarea presiunii, de un consum de putere suplimentar, de un grad ridicat de puritate a lubrifiantului etc.

Totodata, realizarea unui regim de ungere hidrostatic presupune construirea, pe una din suprafetele cuplei, a unor buzunare de alimentare cu adancime mult mai mare decat grosimea filmului rezultat. In aceste buzunare presiunea lubrifiantului este practic constanta si scade, pana la presiunea atmosferica, la exteriorul cuplei. Regimul hidrostatic presupune deci, o circulatie continua de lubrifiant, de la instalatia de alimentare la buzunare, prin interstitiile laterale, pana la exteriorul cuplei, cu asigurarea filmului hidrostatic si apoi reluarea acestui ciclu.

1. Regimul de ungere hidrostatic pentru suprafeTe plane aflate In miscare de rotatie - lagAre axiale hidrostatice

Un asemenea lagar este prezentat schematic in figura 5.10 .

Lubrifiantul este introdus prin orificiul central in zona buzunarului circular cu presiunea p₀ iar pe toata circumferinta are loc scurgerea pe directie radiala.

Pentru un element de volum de lubrifiant dV care se scurge numai pe directie radiala relatia (5.2) devine :

(5.65)

Introducand relatia lui Newton pentru , se obtine :

(5.66)

Figura 5.10. Elementele geometrice ale unui lagar axial hidrostatic

Prin integrare si impunand conditiile de contur pentru z = 0 , v = 0 si pentru z = h, v= 0, rezulta expresia vitezei de curgere a lubrifiantului pe directie radiala :

(5.67)

Debitul de lubrifiant ce se scurge pe toata circumferinta la distanta r de centru, are expresia :

(5.68)

Referat: Echipamente si instalatii de stingere a incendiului - prescriptii generale Referat: CAIET DE SARCINI Pentru executia pilotilor forati si a sapaturii

Considerand fluidul incompresibil (Q^* = const.), expresia de mai sus constituie ecuatia diferentiala ce permite determinarea presiunii :

(5.69)

Neglijand variatia presiunii pe inaltime, ecuatia (5.69) se poate integra si rezulta:

(5.70)

Atat constanta C cat si debitul Q^* pot fi determinate punand urmatoarele conditii de contur :

r = R₁ , p = p₀

r = R₂ , p = 0

Rezulta :

(5.71)

iar expresia presiunii devine :

(5.72)

Sarcina preluata pe directie axiala se obtine din relatia:

(5.73)

iar prin integrare rezulta :

(5.74)

Puterea consumata prin introducerea sub presiune a debitului de lubrifiant este :

(5.75)

In cazul in care una suprafetele cuplei execuaa o miscare de rotatie cu viteza unghiulara se consuma o putere suplimentara rezultata din frecarile in filmul de lubrifiant .

Puterea disipata prin frecare se poate pune sub forma :

(5.76)

Pentru un element de arie de lungime si grosime dr, momentul elementar de frecare rezulta :

(5.77)

Cum , expresia (3.86) devine :

(5.78)

Relatia (5.77) se integreaza pe cele doua zone ale cuplei si rezulta :

(5.79.)

Puterea consumata prin frecare rezulta :

(5.80)

Intrucat h₀ >> h, primul termen al expresiei de mai sus poate fi neglijat astfel incat puterea consumata prin frecare intr-un lagar axial hidrostatic are urmatoarea expresie:

(5.81)

Exemplu de calcul

Se considera un lagar axial incarcat cu o sarcina de 40000 N, functionand la turatia de 3000 rot/min, folosindu-se un ulei cu vascozitatea la temperatura de 50 .

Dimensiunile constructive ale lagarului sunt :

R₂= 80 mm

R₁ = 40 mm

Sa se determine presiunea de alimentare, debitul de lubrifiant, frecarea in lagar, astfel incat grosimea minima sa fie de 0.03 mm .

Presiunea p₀ se determina din relatia:

Debitul de ulei se determina cu relatia:

sau .

Puterea consumata pentru introducerea uleiului in lagar se determina cu relatia:

Puterea consumata prin frecare se calculeaza cu relatia: