마찰 손실로 인해 베어링에서 열이 발생합니다. 열 세기는 베어링에서 전도된 열과 균형을 이룹니다. 베어링 하우징 표면 및 샤프트에서 앰비언트 환경으로 전달함으로써 베어링에서 열이 전이됩니다. 전도 및 방출로 인해 열 통로가 만들어지고 주로 흐르는 윤활제로 전달됩니다.
발생한 열의 상당 부분(75% 이상으로 예상)은 윤활제에 의해 베어링에서 전도됩니다. 따라서 자연히 베어링을 통과하는 동안 주입 온도에서 베어링 출구의 온도로 상승합니다. 베어링 열 평형 작업은 선택한 윤활제가 베어링에서 전도된 열로 마찰에 의해 발생한 열과 평형을 이루는 베어링 출구의 평균 윤활제 온도를 찾아내는 것입니다.
윤활제에 의해 베어링에서 전도된 열의 양은 윤활제 밀도 및 점도에 따라 달라집니다. 윤활제 밀도 및 점성이 단지 온도 변화에 따라 분명하게 변하기 때문에 연속적인 출구 윤활제 온도를 대략적으로 찾아내는 방법을 사용해야 합니다. 사용자가 제시한 예상 출구 윤활제 온도는 반복적인 계산 절차의 기준으로 사용됩니다. 설계된 온도와 계산된 온도 간의 차이가 2°C 이하이면 반복 계산은 종료됩니다. 오일 점도와 오일층의 하중 용량에 상당한 영향을 미치므로 이보다 더 큰 차이는 무시할 수 없습니다.
베어링 열 평형을 위해 사용되는 모든 계산 등식은 다음 텍스트에 제시되어 있습니다.
유체 압력으로 인한 측면의 오일 유출
베어링의 가장자리가 조여져 있지 않으면 유체 압력으로 인해 오일이 가장자리 윤활 틈새를 통해 누출됩니다. 오일 누출량은 다음과 같습니다.
V z = 0.125 R * 1 ε d 3 φω 10 -3 [cm 3 s -1 ]
여기서 R * 1 유출 특성 수는 베어링의 상대 폭, 상대 저널 베어링 편심 및 윤활제 주입구 각도에 따라 각 다이어그램에서 결정됩니다.
주입구 압력으로 인한 오일 유출
주입구 압력이 있는 베어링에 오일이 공급되면 개별 값에 따라 오일 유출이 증가합니다. 주입구 압력으로 인해 유출된 오일의 양은 다음의 방정식과 같이 반지름(즉, 원주) 슬롯에 의해 윤활된 베어링에서 결정됩니다.
윤활 구멍 또는 축 윤활 슬롯을 통해 윤활 처리된 베어링에서:
순환 오일량
진공 층에 있던 오일의 일부는 압력 층으로 다시 돌아가서 순환 상태에 있습니다. 오일의 양
V z = 0.125 R * 2 ε d 3 φω 10 -3 [cm 3 s -1 ]
R * 2 특성 재순환 수에 따라 달라집니다. 이 수는 베어링 상대 폭과 상대 저널 베어링 편심에 따라 다이어그램에서 찾을 수 있습니다.
베어링으로 공급되는 윤활제의 총량
윤활제의 총량은 다음 조건에 따라 결정됩니다.
- 압력이 없고 재순환된 윤활제 공급 측면 유출로 인한 손실만 추가됩니다.
V = V z [cm 3 s -1 ]
- 압력이 없고 재순환되지 않은 윤활제 공급 냉각으로 인해 윤활층을 통해 전달된 오일이 세척되거나 흘러나옵니다.
V = V z + V u [cm 3 s -1 ]
- 재순환 압력 오일 주입구
V = V z + V p [cm 3 s -1 ]
- 가열된 오일을 세척 또는 유출한 압력 오일 주입구
V = V z + V p + u [cm 3 s -1 ]
슬롯의 진공 부분 채우기
윤활층의 압력 부분에서 연속된 얇은 오일 층이 분해되기 시작하고 베어링 슬롯이 동시에 오일에서 배출되고 베어링 가장자리에서 흡입된 공기로 채워지기 시작하며 오일 증기로 채워지기도 합니다. 얇은 오일 층이 진공 부분에서 증발될수록 마찰 손실이 더 많이 줄어듭니다. 하중을 받지 않는 부시 부분을 완화하거나 제거하면 얇은 오일 층이 분해됩니다. 반대로 다음의 두 가지 조건이 충족되면 윤활 슬롯이 완전히 채워집니다.
p o > 0.4 [MPa]
이 조건에서 마찰 손실이 가장 높습니다.
마찰계수
윤활 슬롯을 부분적으로 채울 경우:
μ = φΜ * 1 [-]
윤활 슬롯을 완전히 채울 경우:
μ = φΜ * 2 [-]
여기서 M * 1 , M * 2 특성 마찰 수는 상대 베어링 폭 및 상대 저널 베어링 편심에 따라 다이어그램에서 결정됩니다.
베어링에서 마찰에 의한 동력 손실
주변으로 전도된 마찰력
P U = 3.5 π d L α W (T V - T U ) 10 -6 [W]
여기에서 열 제거 계수는
α W = 12 + 8 ν V / 1.2 [W m -2 K -1 ](ν V ≤ 1.2 m s -1 의 경우)
ν V ≤ 1.2 m s -1 의 경우
베어링 출구의 평균 윤활제 온도에 대한 윤활제의 특정 열 용량
c T = 4.588 T V - 5.024.10 -3 ρ 2 20 + 7.1156 ρ 20 - 619.646 [J kg -1 K -1 ]
베어링 출구의 평균 윤활제 온도에 대한 윤활제 밀도
ρ T = ρ 20 - 0.65 (T - 20) [kg m -3 ]
주입구와 출구 간 윤활제 가열
여기에서 내부 냉각 계수는 베어링에서 전도된 상대적 열을 나타냅니다.
베어링 출구의 평균 윤활제 온도 계산
T v = T o + ΔT [°C]
사용된 변수의 의미:
|
b k |
축 윤활 그루브의 윤활 구멍 지름 또는 길이 [mm] |
|
d |
저널 베어링 지름 [mm] |
|
Δd |
지름 틈새 [mm] |
|
F |
하중력 [N] |
|
L |
베어링 폭 [mm] |
|
L f |
활성 베어링 폭 [mm] |
|
p 0 |
윤활제 입력 압력 [MPa] |
|
T U |
베어링 주변 온도 [°C] |
|
T V |
베어링 출구의 윤활제 평균 온도 [°C] |
|
T 0 |
윤활제 주입 온도 [°C] |
|
v H |
베어링 저널 원주 속도 [m s -1 ] |
|
v V |
환기 속도 [m s -1 ] |
|
α W |
열 제거 계수 [W m -2 K -1 ] |
| ε |
상대 저널 베어링 편심 [-] |
| η |
베어링 출구의 평균 온도에 대한 윤활제 다이나믹 점도 [Pa s] |
|
ρ 20 |
온도가 20°C인 경우 윤활제 밀도[Kg m -3 ]입니다. |
| χ |
내부 냉각 계수 [-] |
| φ |
상대 지름 틈새 [mm] |
| ω |
베어링 저널의 유체 역학 효과 각 속도[s -1 ] |