скорость относительного движения как условие существования

МЕХАНИКА
УДК 531.1:621.979
А. П. Перекрестов, А. Ю. Митин
СКОРОСТЬ ОТНОСИТЕЛЬНОГО ДВИЖЕНИЯ
КАК УСЛОВИЕ СУЩЕСТВОВАНИЯ МАСЛЯНОГО КЛИНА В ШАРНИРАХ
ДЛЯ МЕХАНИЗМОВ С КРУГОВЫМИ ЗВЕНЬЯМИ
Механизмы, звенья которых выполнены в форме круговых звеньев, нашли применение в различных областях машиностроения, например в прессостроении. Достоинствами таких механизмов
являются компактность, простота конструкции, звенья выдерживают значительные нагрузки.
В большинстве своем вращательные кинематические пары таких механизмов выполнены
в форме пары скольжения. Оптимальный случай эксплуатации механизма обеспечивается наличием жидкостного трения в парах скольжения. Жидкостное трение возникает при отсутствии
прямого контакта сопрягаемых деталей, которые разделяет слой жидкого смазочного материала –
масляный клин [1].
Существует множество условий существования масляного клина: вязкость и давление
масла; температура звеньев; скорость относительного движения сопрягаемых поверхностей;
материал контактирующих тел и др. [1, 2].
Для расчетов механизмов, работающих при различных режимах, большое значение имеет
зависимость силы трения от скорости, относительного движения движущихся поверхностей
в условиях вязкого трения [3].
Важность изучения пар скольжения в механизмах с круговыми звеньями очевидна. Механизмы с круговыми звеньями имеют большие шарниры, размеры которых превышают размеры
длин звеньев, и при этом воспринимают значительные нагрузки. Так как размеры шарниров
значительны, возможно обеспечить более значительную величину скорости относительного
движения в шарнире по сравнению со звеньями в стержневом исполнении. Важно значение
данной скорости в том месте контакта, где возникает повышенный износ деталей.
Из расчетной схемы на рис. 1 значение скорости в произвольной точке на поверхности
пары определяется из разности проекций скоростей на касательную в исследуемой точке.
Pv
ω2
τ2
VA
V_M2
ψ2
A
τ2
α
V_M1
ψ1
V_M1
V_M2
V_A
OM
PvM
OA
β
Ø
B
O
ω1
Рис. 1. Определение значения скорости относительного движения трущихся поверхностей
в кинематической паре кривошип-шатун
51
ISSN 1812-9498. ВЕСТНИК АГТУ. 2008. № 2 (43)
Vотн М = VM1 cos( ) – VM2 cos( ),
где VM1 – скорость точки М со стороны кривошипа; VM2 – скорость точки М со стороны шатуна;
углы   и  2 – углы наклона векторов скоростей к касательной в точке М;
VM1 = ОМ ,
где  – угловая скорость кривошипа; ОМ – расстояние от центра вращения кривошипа до точки М;
VM2 = PvМ ,
где 2– угловая скорость шатуна; PvM – расстояние от мгновенного центра вращения шатуна Pv
до точки М.
На рис. 2, 3 представлена схема распределения скорости относительного движения в паре
кривошип-шатун для одного из положений механизма в рабочем режиме. Пара шатун-ползун
показана в виде стержневого звена.
–20
–15
–10
A
–5
–5
M
VотнM

–10
O
–15
Рис. 2. Распределение скоростей относительного движения в кинематической паре кривошип-шатун
А
В
t = 1,400
О
Рис. 3. Распределение скоростей относительного движения в кинематической паре кирвошип-шатун
при работе механизма с круговыми звеньями
При проведении силового расчета необходимо определить место контакта, затем для рабочего цикла рассчитать скорость относительного движения и по ее величине судить о возможности
существования там масляного клина. Расчет дает представление об общей картине распределения
скорости относительного движения одной контактирующей поверхности относительно другой.
52
МЕХАНИКА
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1.
2.
3.
Шарков О. В. Определение приведенного коэффициента трения в эксцентриковых механизмах свободного хода // Инженерные проблемы трения, смазки, изнашивания: Сб. науч. тр. – Вып. 48. –
Калининград, 2001. – С. 16–27.
Бахшалиев В. И. Определение температурного режима подшипника скольжения с жидкостным
трением // Трение и износ. – 2007. – Т. 28. – С. 257–260.
Теория механизмов и машин / Под ред. К. В. Фролова. – М.: Высш. шк., 1987. – 496 с.
Статья поступила в редакцию 1.02.2008
THE SPEED OF RELATIVE MOTION
AS CONDITION OF EXISTENCE OF THE OIL WEDGE
IN HINGES FOR MECHANISMS WITH CIRCULAR PARTS
A. P. Perekrestov, A. Yu. Mitin
The processes of friction in kinematic pairs of mechanisms with circular
parts are studied. The rotation couples have big hinges, sizes of which exceed
the size of length of parts that helps to get the optimal case of operation
with the presence of liquid friction in sliding couples. One of the conditions of oil
wedge existence in friction pair, i. e. the value of the relative motion speed of one
contact surface relatively to another is fully investigated. The given calculation
shows the general picture of distribution of the relative motion speed
in kinematic pair.
Key words: circular link mechanism, fluid wedge, runout of joints,
friction, the speed of relative motion.
53