ISO 12131-1-2001 Plain bearings - Hydrodynamic plain thrust pad bearings under steady-state conditions - Part 1 Calculation of thrust pad bearings《滑动轴承 稳态条件下液体动.pdf

1、Numro de rfrence ISO 12131-1:2001(F) ISO 2001 NORME INTERNATIONALE ISO 12131-1 Premire dition 2001-04-15 Paliers lisses Butes hydrodynamiques patins gomtrie fixe fonctionnant en rgime stationnaire Partie 1: Calcul des butes segments Plain bearings Hydrodynamic plain thrust pad bearings under steady-

2、state conditions Part 1: Calculation of thrust pad bearingsISO 12131-1:2001(F) PDF Exonration de responsabilit Le prsent fichier PDF peut contenir des polices de caractres intgres. Conformment aux conditions de licence dAdobe, ce fichier peut tre imprim ou visualis, mais ne doit pas tre modifimoins

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5、iss pour limpression. Toutes les mesures ont t prises pour garantir lexploitation de ce fichier par les comits membres de lISO. Dans le cas peu probable o surviendrait un problme dutilisation, veuillez en informer le Secrtariat central ladresse donne ci-dessous. ISO 2001 Droits de reproduction rserv

6、s. Sauf prescription diffrente, aucune partie de cette publication ne peut tre reproduite ni utilise sous quelque forme que ce soit et par aucun procd, lectronique ou mcanique, y compris la photocopie et les microfilms, sans laccord crit de lISO ladresse ci-aprso ud uco m i t membre de lISO dans le

7、pays du demandeur. ISO copyright office Case postale 56 CH-1211 Geneva 20 Tel. + 41 22 749 01 11 Fax. + 41 22 749 09 47 E-mail copyrightiso.ch Web www.iso.ch Imprim en Suisse ii ISO 2001 Tous droits rservsISO 12131-1:2001(F) ISO 2001 Tous droits rservs iii Sommaire Page Avant-proposiv 1 Domaine dapp

8、lication.1 2R frences normatives .1 3 Principes fondamentaux, hypothses et suppositions .2 4 Symboles et units 3 5M thode de calcul6 5.1 Oprations de charge6 5.2 Portance8 5.3 Puissance de frottement .8 5.4 Dbit de lubrifiant 9 5.5 Bilan thermique10 5.6 paisseur minimale du film dhuile et charge spc

9、ifique du palier13 5.7 Conditions de fonctionnement.13 5.8 Autres facteurs dinfluence.14 Annexe A (normative) Exemples de calcul.15 Bibliographie .25ISO 12131-1:2001(F) iv ISO 2001 Tous droits rservs Avant-propos LISO (Organisation internationale de normalisation) est une fdration mondiale dorganism

10、es nationaux de normalisation (comits membres de lISO). Llaboration des Normes internationales est en gnral confiea u x comits techniques de lISO. Chaque comit membre intress par une t u d eal ed r o i td ef a i r ep a r t i ed uc o m i t technique cr cet effet. Les organisations internationales, go

11、uvernementales et non gouvernementales, en liaison avec lISO participent galement aux travaux. LISO collabore troitement avec la Commission lectrotechnique internationale (CEI) en ce qui concerne la normalisation lectrotechnique. Les Normes internationales sont rdiges conformment aux rgles donnes da

12、ns les Directives ISO/CEI, Partie 3. Les projets de Normes internationales adopts par les comits techniques sont soumis aux comits membres pour vote. Leur publication comme Normes internationales requiert lapprobation de 75 % au moins des comits membres votants. Lattention est appele sur le fait que

13、 certains des lm e n t sd el ap r sente partie de lISO 12131 peuvent faire lobjet de droits de proprit intellectuelle ou de droits analogues. LISO ne saurait tre tenue pour responsable de ne pas avoir identifi de tels droits de proprit et averti de leur existence. La Norme internationale ISO 12131-1

14、 a t labore par le comit technique ISO/TC 123, Paliers lisses, sous- comit SC 4, Mthodes de calcul des paliers lisses. LISO 12131 comprend les parties suivantes, prsentes sous le titre gnral Paliers lisses Butes hydrodynamiques patins gomtrie fixe fonctionnant en rgime stationnaire: Partie 1: Calcul

15、 des butes segments Partie 2: Fonctions pour le calcul des butes segments Partie 3: Paramtres oprationnels admissibles pour le calcul des butes segments Lannexe A constitue un lment normatif de la prse n t epa r t i ed el ISO 12131.NORME INTERNATIONALE ISO 12131-1:2001(F) ISO 2001 Tous droits rservs

16、 1 Paliers lisses Butes hydrodynamiques patins gomtrie fixe fonctionnant en rgime stationnaire Partie 1: Calcul des butes segments 1 Domaine dapplication Lobjet de la prsente partie de lISO 12131 est de raliser des modles de paliers lisses qui soient fiables en fonctionnement par lapplication dune m

17、thode de calcul pour les paliers lisses hydrodynamiques lubrifis lhuile avec sparation complte du collet de bute et des surfaces du palier lisse par un film de lubrifiant 1 . La prsente partie de lISO 12131 sapplique aux paliers de bute lisses cale intgre et surfaces dappui, qui ont un rapport de lo

18、ngueur de surface de cale l wed et de longueur de patin L quelconque. Elle traite de prfr e n cedela valeur l wed /L = 0,75 dans la mesure o cette valeur reprsente le rapport optimum 2 . Le rapport de la largeur et de la longueur dun patin peut varier dans la plage B/L=0 , 5 2. La mthode de calcul d

19、c r i t ed a n sl ap r s e n t ep a r t i ed el ISO 12131 peut tre utilise pour dautres formes de jeu intgr, par exemple paliers de butel i s s e sa v e cd flecteur intgr, lorsquil existe des solutions numriques de lquation diffrentielle de Reynolds pour ces types de formes. La mthode de calcul perm

20、et de concevoir et doptimiser les paliers de bute lisses, par exemple pour les ventilateurs, groupes dengrenages, pompes, turbines, machines lectriques, compresseurs et machines-outils. Elle se limite aux conditions de rgime permanent, cest-dire que la charge et la vitesse angulaire de toutes les pa

21、rties tournantes sont constantes dans des conditions de fonctionnement continu. Les conditions de fonctionnement dynamique ne sont pas incluses. 2R frences normatives Les documents normatifs suivants contiennent des dispositions qui, par suite de la rfrence qui y est faite, constituent des dispositi

22、ons valables pour la prsente partie de lISO 12131. Pour les rfrences dates, les amendements ultrieurs ou les rvisions de ces publications ne sappliquent pas. Toutefois, les parties prenantes aux accords fonds sur la prsente partie de lISO 12131 sont invites rechercher la possibilit dappliquer les di

23、tions les plus rcentes des documents normatifs indiqus ci-aprs. Pour les rfrences non dates, la dernire dition du document normatif en rfrence sapplique. Les membres de lISO et de la CEI possdent le registre des Normes internationales en vigueur. ISO 3448:1992, Lubrifiants liquides industriels Class

24、ification ISO selon la viscosit ISO 12131-2:2001, Paliers lisses Butes hydrodynamiques patins gomtrie fixe fonctionnant en rgime stationnaire Partie 2: Fonctions pour le calcul des butes segments ISO 12131-3, Paliers lisses Butes hydrodynamiques patins gomtrie fixe fonctionnant en rgime stationnaire

25、 Partie 3: Paramtres oprationnels admissibles pour le calcul des butes segmentsISO 12131-1:2001(F) 2 ISO 2001 Tous droits rservs 3 Principes fondamentaux, hypothses et suppositions Le calcul est toujours effectu avec les solutions numriques de lquation diffrentielle de Reynolds pour les surfaces gli

26、ssantes largeur finie, en tenant compte des conditions aux limites physiquement correctes pour la gnration de la pression. 33 6 pph hhU xxzz x (1) Il est fait rfrence par exemple 1 pour la drivation de lquation diffrentielle de Reynolds et 2 pour la solution numrique. Pour la solution de lquation (1

27、), on utilise les hypothses et suppositions idales suivantes, dont la fiabilit est suffisamment confirme par lexprience et la pratique 3 : a) le lubrifiant correspond un fluide newtonien; b) tous les coulements de lubrifiant sont laminaires; c) le lubrifiant adhre compltement aux surfaces de glissem

28、ent; d) le lubrifiant est incompressible; e) le jeu de lubrification est entirement rempli de lubrifiant; f) les effets dinertie, les forces de gravitation et magntiques du lubrifiant sont ngligeables; g) les composants constituant le jeu de lubrification sont rigides ou leur dformation est ngligeab

29、le; leurs surfaces sont entirement niveau; h) lpaisseur du film dhuile dans le sens radial (coordonne z) est constante; i) les variations de pression du film dhuile perpendiculaire aux surfaces de glissement (coordonne y) sont ngligeables; j) absence de dplacement perpendiculairement aux surfaces de

30、 glissement (coordonne y); k) le lubrifiant est isovisqueux sur tout le jeu de lubrification; l) le lubrifiant est inject dans le jeu de lubrification le plus grand; la grandeur de la pression dalimentation du lubrifiant est ngligeable par comparaison aux pressions du film dhuile; m) la forme du pat

31、in des surfaces de glissement est remplace par des rectangles. Les conditions aux limites pour la rsolution de lquation diffrentielle de Reynolds sont les suivantes: 1) la pression au manomtre du lubrifiant au point dalimentation est p(x=0,z)=0; 2) lintroduction du lubrifiant seffectue de sorte quil

32、 ninterfre pas sur la gnration de la pression dans le jeu de lubrification 3) la pression au manomtre du lubrifiant au niveau des bords latraux du palier lisse est p(x, z=0,5B)=0; 4) la pression au manomtre du lubrifiant est p(x = L, z)=0 lextrmit du champ de pression. Lapplication du principe de si

33、milarit dans la thorie des paliers lisses hydrodynamiques produit des paramtres de similarit non dimensionns pour des caractristiques telles que la portance, le comportement au frottement et le dbit de lubrifiant.ISO 12131-1:2001(F) ISO 2001 Tous droits rservs 3 Lutilisation des paramtres de similar

34、it rduit le nombre de solutions numriques ncessaires de lquation diffrentielle de Reynolds, compiles dans lISO 12131-2. En principe, dautres solutions sont galement admises lorsquelles satisfont les conditions donnes dans la prsente partie de lISO 12131 et ont la prcision numrique correspondante. LI

35、SO 12131-3 contient les valeurs indicatives selon lesquelles le rsultat des calculs doit tre orient afin de garantir le fonctionnement des paliers lisses. Dans les cas particuliers, les valeurs indicatives qui scartent de lISO 12131-3 peuvent faire lobjet dun accord pour les applications spcifiques.

36、 4 Symboles et units Voir Tableau 1 et Figure 1. Tableau 1 Symboles et units Symbole Terme Unit A Surface mettrice de chaleur du corps du palier m 2 B Largeur dun patin m c p Chaleur massique du lubrifiant (p = constante) J/(kg . K) C wed Profondeur de la cale m D Diamtre moyen de glissement (diamt

37、r edelab agu edupal ierd eb ut e) m D i Diamtre intrieur de la bague du palier de butem D o Diamtre extrieur de la bague du palier de butem f * Valeur caractristique de frottement 1 f B * Valeur caractristique de frottement du palier de bute patin 1 F Force du palier (charge nominale) N F* Valeur ca

38、ractristique de la portance 1 F B * Valeur caractristique de la portance du palier de bute patin 1 F st Force du palier (charge) dans des conditions de rgime stationnaire N h paisseur locale du film dhuile (hauteur de jeu) m h lim paisseur minimale admissible du film dhuile en cours de fonctionnemen

39、t m h lim, tr paisseur minimale admissible du film dhuile dans la transition vers une lubrification mixte m h min paisseur minimale du film dhuile (hauteur minimale de jeu) m k Coefficient de transmission thermique li au produit B L Z W/(m 2. K) k A Coefficient de transmission thermique externe (sur

40、face de rfrence A) W/(m 2. K) l wed Longueur de la cale m L Longueur dun patin dans le sens priphrique m M Facteur de mlange 1ISO 12131-1:2001(F) 4 ISO 2001 Tous droits rservs Tableau 1 (Suite) Symbole Terme Unit N Frquence de rotation (vitesse) du collet de bute s 1 p Pression locale du film dhuile

41、 Pa p Charge spcifique du palier p = F/(B L Z) Pa P f Puissance de frottement sur le palier ou flux thermique engendr par celle-ci W lim p Charge spcifique maximale admissible du palier Pa P th, amb Flux thermique dans lenvironnement W P th, L Flux thermique dans le lubrifiant W Q Dbit de lubrifiant

42、 m 3 /s Q* Valeur caractristique du dbit de lubrifiant m 3 /s Q 0 Dbit relatif de lubrifiant 0m i n QBhUZ m 3 /s Q 1 Dbit de lubrifiant lentre du jeu (sens priphrique) m 3 /s Q* 1 Valeur caractristique du dbit de lubrifiant lentreduj eu 1 Q 2 Dbit de lubrifiant la sortie du jeu (sens priphrique) m 3

43、 /s Q* 2 Valeur caractristique du dbit de lubrifiant * 13 QQ la sortie du jeu 1 Q 3 Dbit de lubrifiant sur les cts (perpendiculaire au sens priphrique) m 3 /s Q* 3 Valeur caractristique du dbit de lubrifiant sur les cts1 Re Nombre de Reynolds 1 Rz Hauteur de la rugosit moyenne crte-creux du collet d

44、e bute m T amb Temprature ambiante C T B Temprature du palier C T eff Temprature effective du film dhuile C T en Temprature du lubrifiant lentred upa lier C T ex Temprature du lubrifiant la sortie du palier C T lim Temprature maximale admissible du palier C T 1 Temprature du lubrifiant lentred uje u

45、 C T 2 Temprature du lubrifiant la sortie de jeu C U Vitesse de glissement par rapport au diamtre moyen de la bague du palier m/s w amb Vitesse de lair environnant le corps du palier m/s x Coordonne dans le sens du mouvement (sens priphrique) m y Coordonne dans le sens du jeu de lubrification (sens

46、axial) m z Coordonne perpendiculaire au sens du mouvement (sens radial) m Z Nombre de patins 1 Viscosit dynamique du lubrifiant Pa s eff Viscosit dynamique effective du lubrifiant Pa s Masse volumique du lubrifiant kg/m 3ISO 12131-1:2001(F) ISO 2001 Tous droits rservs 5 Lgende 1 Surface de la cale 2

47、 Collet de bute 3 Surface dappui 4 Rainure de lubrification 5 Bague de palier de bute Figure 1 Reprsentation schmatique dun palier de bute patin (palier cale intgre et surfaces dappui)ISO 12131-1:2001(F) 6 ISO 2001 Tous droits rservs 5M thode de calcul 5.1 Oprations de charge 5.1.1 Gnralits Le calcul signifie la dtermination mathmatique du bon fonctionnement laide des paramtres de fonctionnement (voir Figure 2) qui peuvent tre compars aux vale