К вопросу о трении поршня Текст научной статьи по специальности «Механика и машиностроение»

Вл. Г. Карпенко,

инженеръ-механикъ, лаборантъ Томскаго Технологическаго Института.

КЪ ВОПРОСУ

О ТРЕНІИ Н ОРШНЯ.

Опытное изслѣдованіе тренія поршня, произведенное въ Лабораторіи Тепловыхъ Машинъ Томскаго Технологическаго Института Императора Николая 11.

Съ 13 чертежами въ текстѣ и 4 діаграммами въ приложеніи.

I

1

ТОМСКЪ.

Типолитографія Сибирскаго Товарищества Печатнаго Дѣла.

1813.

ПРЕДИСЛОВІЕ.

„ ... въ настоящее время нѣтъ возмож-ности опредѣлить съ точностью вели я и чу силы тренія, которая разовьется въ томъ или другомъ случаѣ, если только не будутъ произведены нѣкоторые предварительные опыты'. Н. Петровъ. Треніе въ . машинахъ. 1886 г. Стр. 430.

Опыты многочисленныхъ авторовъ, работавшихъ но изслѣдованію тренія смазанныхъ тѣлъ, не привели еще до сихъ поръ къ вполнѣ опредѣленнымъ и точнымъ законамъ тренія. Причиною этому, несомнѣнно, является природа самаго явленія. Всякій, кто только сталкивался съ изслѣдованіемъ тренія смазанныхъ тѣлъ, знаетъ, какъ измѣнчива сила тренія отъ ничтожныхъ сравнительно измѣненій условій. Несомнѣнно, это и служитъ причиною того, что до сихъ поръ многіе авторы не могутъ сойтись во взглядахъ о вліяніи на треніе того или иного фактора, и до сихъ поръ этотъ вопросъ рѣшается опытнымъ путемъ даже въ такихъ случаяхъ, какъ треніе въ цапфахъ, которое много разъ изслѣдовалось разними лицами.

Производя въ Лабораторіи Тепловыхъ Машинъ Томскаго Технологическаго Института опыты по изслѣдованію работы машины завода „Огго-Депцъ“, автору между прочимъ пришлось столкнуться съ вопросомъ о величинѣ тренія поршня этой машины. Рѣшеніе всіцюса на основаніи тѣхъ данныхъ, которыя имѣются относительно тренія въ цапфахъ, оказалось невозможнымъ, поэтому пришлось приступить къ спеціальному изслѣдованію тренія поршня у названной машины. Опыты съ этой машиной дали столь интересные результаты, что побудили автора приступить къ дальнѣйшему изслѣдованію тренія поршня у другихъ машинъ лабораторіи. Тема сдѣлалась шире. Потребовалось всестоіюнпее освѣщепіе вопроса, а потому пришлось коснуться вообще тренія смазанныхъ тѣлъ. Пришлось координировать вопросъ но отношенію къ опытамъ но изслѣдованію тренія различныхъ авторовъ. Все это сильно увеличило количество матеріала; работа сдѣлалась интересной какъ самостоятельная тема; это іи побудило автора напечатать весь опытный матеріалъ и результаты опытовъ въ видѣ вопроса о треніи поршня.

Предлагая настоящую работу вниманію читающей публики, авторъ •считаетъ необходимымъ указать на нѣкоторыя ея особенности.

Величина силы тренія поршня не можетъ быть измѣрена какими либо приборами непосредственно, поэтому при изслѣдованіи приходится опредѣлять не силу тренія, а ея функцію—работу тренія. Но работа тренія также не можетъ быть измѣрена; она можетъ быть только вычислена па основаніи ряда наблюденій; ошибки же отдѣльныхъ наблюденій, измѣреній и вычисленій накопляются въ конечномъ выводѣ и понижаютъ точность результатовъ. Въ этомъ заключается большое отличіе наппіхъ опытовъ отъ опытовъ, которые были поставлены для изслѣдованія тренія въ цапфахъ, и въ которыхъ непосредственно измѣрялась сила тренія.

Авторъ держится того мнѣнія, что даже при сравнительно большихъ ошибкахъ въ отдѣльныхъ наблюденіяхъ и вычисленіяхъ, результаты изслѣдованія можно считать достигающими своей цѣли, если только удастся указать всѣ ошибки и вычислить вѣроятную ихъ величину. На основаніи этихъ соображеній авторъ обращалъ особенное вниманіе на критическое отношеніе ко всѣму опытному матеріалу, на вычисленіе среднихъ ошибокъ и всему этому посвящаетъ отдѣльную главу. Но разобраться въ такомъ сложномъ вопросѣ, какъ треніе поршня, происходящемъ при наличіи самыхъ разнообразныхъ, главнымъ образомъ температурныхъ, условій, крайне трудно; поэтому авторъ предвидитъ, съ своей стороны возможныя ошибки въ оцѣнкѣ того или иного явленія; а потому считаетъ, что дальнѣйшая критика, подтвержденная въ нѣкоторыхъ случаяхъ опытными данными со стоіютш интересующихся лицъ, весьма желательна въ интересахъ затронутаго вопроса. Въ настоящее же время авторъ сочтетъ себя удовлетвореннымъ, если ему удалось своей работой дать методы теоретическаго и практическаго изслѣдованія тренія поршня въ каждомъ отдѣльномъ случаѣ,.

Заканчивая предисловіе, авторъ не можетъ не выразить своей глубокой признательности профессорамъ В. Л. Малѣеву п Б. И. Вейнбергу за тѣ совѣты и указанія, которые огаі сдѣлали автору во время производства- опытовъ .и во время обработки матеріала. Авторъ приноситъ также свою благодарность всѣмъ тѣмъ лицамъ, которыя такъ или иначе содѣйствовали выполненію работы, а также механику лабораторіи А. Я. Ткаченко, нс мало потрудившемуся по перестановкѣ и разборкѣ машинъ.

Томскъ. Мартъ 1013 г.

Вл. Г. Карпенко.

Стр.

Предисловіе................................................. I

ВВЕДЕНІЕ.

1. Методы изслѣдованія тренія поршня.......................... 1

2. Калориметрическій методъ................................... 2

3. Механическій методъ........................................ 4

Г л а в а I.

О внутреннемъ треніи смизки.

1. Сила внутренняго тренія. Коэффиціентъ внутренняго тренія. Угловая скорость сдииганія .................................... 5

2. Критическая окорость движенія жидкости..................... о

3. Измѣненіе коэффиціента внутренняго тренія отъ температуры . 6

4. УдЬльвая вязкость по Энглѳру............................... 8

б. Данныя нашихъ изслѣдованій вязкости смаэокъ................ 8

О треніи смазанныхъ тѣлъ.

6. Сила сопротивленія трущихся поверхностей...................12

7. Коэффиціентъ тренія........................................13

8. Различіе между коэффиціентами тренія смазанныхъ и не смаван-

ныхъ тѣлъ..................................................13

9. Непригодность коэффиціента тренія для характеристики тренія

поршня..........................................• . . . . 14

ДО. Удѣльное сопротивленіе тренія.............................15

11. Завиоимооть удѣльнаго сопротивленія тренія отъ угловой скорости <р....................................................... 16

Глава II.

Постановка и производство опытовъ.

1. Опиоаніе машины завода „Отто-Дей цъ“....................21

2. Удѣльное давленіе отъ воѣса поршня и отъ силы н.іжааія колецъ.

Нормальныя давленія.......................................22

8. Описаніе компрессора завода „Гуд. Мейера**...............28

4. Удѣльное давленіе отъ вѣса поршня и отъ силы пажатія колецъ 24

5. Описаніе машины „ Горнсби Акройдъ** .....................24

6 Удѣльное давленіе отъ вѣса поршня п отъ силы нажатія колецъ. 25

7. Мѣняющіеся факюры при наслѣдованіи тренія поршня . . . . 2Ь

8. Продолжительность опытовъ................................25

9. Производство наблюденій..................................26

10. Образецъ записи наблюденій...............................27

11. Механическій методъ. Производство наблюденій и продолжительность опытовъ.............................................27

12. Перемѣнные факторы...................................... 28

13. Работа врачіенія маховика, вала и распредѣлительнаго механизма 29

Глава Г Г Г.

Обработка и критика оіштпаго матеріала.

1. Опредѣленіе работы тренія поршня по калориметрическому методу.

Средняя ошибка опредѣленія...................................31

2. Дѣйствительное отклоненіе результатовъ отъ средней величины

работы тренія. Причины, обусловливающія отклоненія...........32

3. Вліяніе перемѣнной температуры, смазывающаго олоя на откло-

■ ненія......................................................33

4. вліяніе внутренняго теплообмѣна на результаты калориметрическихъ опытовъ.............................................34

5. Вліяніе внѣшняго теплообмѣна на результаты калорпметрвчеокихъ

опытовъ . . . . '....................•.....................37

6. Вліявіе тепла сжатія на результаты калориметрическихъ опытовъ 41

7. Вліяніе высокихъ 'температуръ на треніе поршня .■..........45

8. Дополнительный опытъ къ каломѳтрическимъ опытамъ для выяонія

вліянія высокихъ температуръ на треніе норшвя................47

9. Механическій методъ изслѣдованія тренія поршня...............49

10. Средняя ошибка при опредѣленіи эффективной мощности . . . . *50

11. Средняя ошибка при опредѣленіи индикаторной мощности ... 51

12. Средняя ошибка при опредѣленіи индикаторной работы машины въ качествѣ насоса (засасывающій и выталкивающій ходы) ... 61 18. Средняя ошибка при опредѣленіи работы вращенія маховика, вала

и распредѣлительнаго механизма............................51

14. Средняя ошибка опредѣленія тренія поршня...................54

16. Указаніе къ таблицѣ X......................................56

16. Указаніе къ таблицѣ XJ.....................................56

17. Треніе въ шатунномъ механизмѣ..............................57

18. Обзоръ колориметрическихъ опытомъ..........................58

Глава IV*.

Результаты опытовъ.

1. Вліяніе давленія на треніе поршня..........................61

2. Вліяніе на треніе поршневыхъ колецъ........................62

3. Вліяніе величины поверхности тренія на величину о илы тренія . 64

4. Вліяніе скорости на треніе поршня.............’..........64

5. Вліяніе вязкости смавки на треніе поршня...................68

6. Вліяніе температуры на треніе поршня.......................70

7. Работа тренія поршня у машины «Отто-Дейці *................71

8. Практическіе выводы изъ результатовъ опытовъ...............72

9. Формула приблизительнаго вычисленія работы тренія поршня . . 76

10. Заключеніе.................................................77

Методы изслѣдованія тренія поршня.

1. Въ настоящее ремя нѣтъ спеціальныхъ работъ по изслѣдованію тренія поршня, поэтому этотъ вопросъ остается до сихъ поръ совершенно не изученнымъ, а между тѣмъ рѣшеніе его является насущнымъ не только въ лабораторной практикѣ, но и вообще въ техникѣ. Причиною такого положенія вопроса являются тѣ затрудненія, которыя сопряжены съ постановки» опытовъ по изслѣдованію тренія поршня. Главное затрудненіе заключается въ томъ, что величину трёнія поршня невозможно измѣрить во время опытовъ какими-либо приборами ни въ видѣ силы тренія, ни въ видѣ работы тренія. Приходится подходить къ опредѣленію тренія издалека, что сопряжено съ цѣлымъ рядомъ затрудненій и возможныхъ ошибокъ. Несомнѣнно также, что причиною того, что треніе поршня до сихъ поръ пе изучено, является затрудненіе въ постройкѣ такой испытательной машины, которая дала бы возможность изслѣдовать треніе въ условіяхъ, возможно близкихъ къ дѣйствительнымъ условіямъ работы поршня. Между тѣмъ условія, въ которыхъ приходится работать порпішо, весьма разнообразны. У тепловыхъ машинъ внутри цилиндра происходитъ горѣніе, а поверхность цилиндра охлаждается водою различной температуры; у паровыхъ машинъ происходитъ въ цилиндрѣ конденсація пара и перемѣшиваніе воды со смазкою, при чемъ цилиндры нѣкоторыхъ машинъ обогрѣваются паромъ; въ водяныхъ насосахъ цилиндръ заполненъ водою, а въ компрессорахъ происходитъ циркуляція воздуха.

Все это указываетъ на то, что вопросъ о треніи поршня не можетъ быть рѣшенъ въ общемъ видѣ. Рѣшеніе же частныхъ случаевъ требуетъ указанія методовъ изслѣдованія наиболѣе простыхъ и точныхъ, прп томъ такихъ, которыми можно было бы воспользоваться или непосредственно при испытаніи машины или въ видѣ добавочныхъ опытовъ.

При своемъ изслѣдованіи тренія поршня у машинъ лабораторіи, мы пользовались двумя методами; калориметрическимъ и методомъ, примѣненнымъ проф. В. Л. Малѣевымъ при изслѣдованіи работы двухтактной машины1). Въ дальнѣйшемъ изложеніи работы мы этотъ методъ будемъ называть для простоты механическимъ.

') В. Л. МалЬевъ. „Опытное наслѣдованіе работы двухтактной машины*. 1912 г. Стр. 83.

і.

2. Калориметрическій методъ примѣненъ авторомъ впервые. Идея его взята на основаніи тѣхъ тепловыхъ изслѣдованій, которымъ подвергаются машины внутренняго горѣнія. Какъ извѣстно, при изслѣдованіи этихъ .машинъ составляется тепловой балансъ, въ которомт» балансируется тепло, сообщенное машинѣ, со всѣми статьями расхода его. Этотъ балансъ можно представить въ видѣ уравненія

U=Ul + tfb+*7.p—ff„+Uu, (1)

гдѣ U—тепло, сообщенное машинѣ, Vі—тепло, соотвѣтствующее индикаторной работѣ, Ѵь—тепло, унесенное охлаждающей водой, Uap— тепло, унесенное продуктами горѣнія, UD—тепло, соотвѣтствующее работѣ тренія поршня, 1\-—тепло, соотвѣтствующее невязкѣ и цѣлому ряду величинъ потерь тепла, которыя бываетъ трудно опредѣлить съ достаточной точностью, напр., потери оть неполноты горѣнія, отъ лучеиспусканія и проч.

Изъ уравненія (1) мы видимъ, что всѣ величины правой части ра-венства имѣютъ зпакъ плюсъ, кромѣ величины тепла тренія поршня, которая вошла въ равенство со знакомъ мипусъ. Введена эта величина со злакомъ минусъ па основаніи слѣдующихъ соображеній. Индикаторную работу составляютъ эффективная работа и всѣ потери, которыя происходятъ отъ тренія поршня, шатуннаго механизма и вала. Иначе индикаторную работу мы не можемъ опредѣлить, между тѣмъ, тепло, которое разовьется отъ тренія поршня, уносится охлаждающей водой и входитъ въ величину Ub. Слѣдовательно, вставляя въ уравненіе (1) величины Ui и Ѵъ, мы тѣмъ самымъ два раза вводимъ въ уравненіе (1) величину работы тренія поршня со знакомъ плюсъ; поэтому для составленія правильнаго тепловато баланса, мы должны ввести величину Un со знакомъ минусъ.

Работа тренія поршня, какъ это мы увидимъ дальше, въ неблагопріятныхъ случаяхъ можетъ доходить до 25% оть индикаторной мощности машины, а потому пренебречь ею при составленіи теплового баланса невозможно.

Калориметрическій методъ основанъ на отводѣ тепла тренія охлаждающей водой. Постановка опыта заключается въ томъ, что приводятъ испытуемую машину въ дѣйствіе отъ внѣшняго источника энергіи, а черезъ рубашку пропускаютъ воду. Какъ только температура охлаждающей воды сдѣлается постоянной, то начинаютъ наблюденія; записываютъ температуру входящей и выходящей воды черезъ опредѣленные промежутки времени и расходъ воды. Количество отведеннаго тепла можно вычислить по уравненію

Г/П=(#і—t2)w, (2)

гдѣ и t2 температура входящей и выходящей изъ рубашки цилиндра воды, а w—количество воды въ единицу времени.

ІТо количеству тепла Un можно опредѣлить работу тренія поршня, яа основаніи уравненія

ин

632,3

(3)

гдѣ величина 632,3 есть тепло-вой эквивалентъ одной лошадиной силы въ часъ.

Калориметрическій методъ связанъ съ ошибками вслѣдствіе теплообмѣна съ воздухомъ помѣщенія, поэтому этотъ методъ даетъ хорошіе результаты при низкихъ температурныхъ условіяхъ опыта; но какъ только температура отходящей воды становится выше тевпературы помѣщенія, то потери тепла вслѣдствіе лучеиспусканія начинаютъ увеличивается и становятся замѣтными при температурѣ 50°—55° Ц.

Вопросъ о треніи при высокихъ температурахъ приходится рѣшать инымъ путемъ. Изъ ряда калориметрическихъ опытовъ при низкой температурѣ можно съ достаточной точностью опредѣлить работу тренія поршня и параллельно съ тѣмъ расходъ энергіи по распредѣлительной доскѣ. Разность между этими величинами представляетъ потери энергіи въ проводахъ, въ реостатѣ, въ электродвигателѣ, въ ременной передачѣ и такъ до самаго поршня. Если послѣ этого поставить опыты съ высокой температурой цилиндра и отмѣтить энергію для приведенія машины въ движеніе, то можпо будетъ опредѣлить треніе поршня простымъ расчетомъ по уравненію

Вп=Е—г

(4)

гдѣ Е энергія по распредѣлительной доскѣ въ лошадиныхъ силахъ, а г потери при передачѣ энергіи къ поршню.

Въ своихъ опытахъ мы поступили такъ. Сначала пустили машину работать на свѣтильномъ газѣ, и, когда цилиндръ прогрѣлся до наивыс-шей температуры, какую только можно встрѣтить въ практикѣ, перевели ее на внѣшнюю энергію. Переходъ этотъ можно было сдѣлать очень легко, потому что во время работы на свѣтильномъ газѣ машина въ холостую вертѣла электродвигатель, слѣдовательно, стоило только прекратить доступъ газа и включить въ цѣпь электродвигатель, какъ передача энергіи начинала происходить въ обратномъ порядкѣ. Машина послѣ этого начинала остывать подъ вліяніемъ охлаждающей воды, и треніе поршня, вслѣдствіе увеличенія вязкости масла, увеличиваться.

Запись энергіи по распредѣлительной доскѣ дала памъ законъ измѣненія тренія, а вычисленіе по уравненію (4) дало величины тренія при различныхъ температурахъ цилиндра.

Какъ показалъ опытъ, съ этимъ методомъ можно очень близко подойти къ истиннымъ величинамъ работы тренія поршня при высокихъ температурахъ.

3,. Механическій методъ опредѣленія трепія поршня основанъ на слѣдующихъ выводахъ. Какъ извѣстно, работа тренія движущихся частей въ машинахъ двигателяхъ можетъ быть вычислена по уравненію

R=Nl~Ne, (5)

гдѣ Nі—индикаторная работа и Ne—дѣйствительная работа; для машинъ внутренняго горѣнія это уравненіе напишется такъ

R=Ni—Nt'—Ne, (5а)

куда входитъ еще величина индикаторной работы насоса N/.

Въ работу сопротивленій В входитъ работа вращенія маховиковъ, кривошипнаго вала и распредѣлительнаго механизма, работа тренія поршня и работа тренія въ крейцкопфномъ болтѣ и головкѣ шатуна. Изъ этой работы сопротивленій возможно выдѣлить работу вращенія маховиковъ, кривошиппаго вала и распредѣлительнаго механизма А'к, если эту работу опредѣлить дополнительными опытами. Разность R—Rn будетъ представлять работу тренія поршня и работу тренія шатуннаго механизма -Rmp.

Итакъ, порядокъ изслѣдованія тренія поршня по механическому методу будетъ такой.

Предварительно опредѣляется работа вращенія маховиковъ, кривошипнаго вала и распредѣлительнаго механизма при различныхъ числахъ оборотовъ. Для этого разъединяютъ колѣно вала съ шатуномъ и вращаютъ маховики съ помощью ременной передачи отъ электромотора По распредѣлительной доскѣ опредѣляютъ электрическую энергію, вычитаютъ изъ послѣдней потери въ электромоторѣ и ременной передачѣ и опредѣляютъ такимъ образомъ работу вращепія маховиковъ. Для того, чтобы удобнѣе было пользоваться результатами изслѣдованія работы вращенія маховиковъ, эти результаты представляютъ на діаграммѣ въ видѣ кривой, при чемъ по оси абсциссъ наносятъ числа оборотовъ, а по оси ординатъ работу. Съ помощью этой діаграммы мы можемъ вычислить работу тренія поршня для любого опыта съ машиной.

Мы здѣсь не будемъ останавливаться на разсмотрѣніи точности того и другого метода, все это будетъ видно изъ дальнѣйшаго обзора нашихъ опытовъ въ III главѣ, здѣсь мы лишь скажемъ, что каждый изъ этихъ методовъ имѣетъ свои преимущества и недостатки; поэтому мы думаемъ, что во всякомъ опытномъ изслѣдованіи тренія поршня параллельное проведеніе опытовъ по двумъ методамъ можетъ послужить только къ лучшему выясненію вопроса.

О внутреннемъ треніи смазки.

1. Относительно каждой смазки въ техникѣ даются три указанія: о температурѣ вспышки, о вязкости и объ удѣльномъ вѣсѣ. При изслѣдованіи тренія смазапныхъ тѣлъ самое существенное значеніе имѣетъ вязкость, такъ какъ по вязкости мы можемъ судить о величинѣ коэффиціента внутренняго тренія, отъ котораго зависятъ какъ сила, такъ и работа тренія.

Силою внутренняго тренія считаютъ то сопротивленіе, которое оказываетъ жадность, когда различные ея слои сдвигаются относительно другъ друга съ постоянною скоростью. Сила эта будетъ пропорціональна поверхности слоя Q, разности скоростей двухъ слоевъ ѵг—ѵ2 и обратно пропорціональна разстоянію I этихъ слоевъ другъ отъ друга. Зависимость эта представится уравненіемъ

F=rQv’J*; (6)

гдѣ [л коэффиціентъ пропорціональности, выражающій силу тренія при —ѵ, и I равныхъ единицѣ и носящій названіе коэффиціента внутренняго тренія. Какъ только начинается перемѣщеніе слоевъ, такъ начинается и увеличеніе угла сдвига съ опредѣленною угловою скоростью.

Съ переходомъ предѣла упругости нарушается связь между частицами: онѣ начинаютъ перемѣщаться относительно другъ друга, а тѣла въ это время разслабляться или рслаксировать. Слѣдовательно, вслѣдствіе релаксаціи сила внутренняго сопротивленія тѣла будетъ убывать. При постоянной же внѣшней силѣ должна рости угловая скорость, по это будетъ происходить только до извѣстнаго предѣла, такъ какъ по уравненію (С) сила внутренняго сопротивленія растетъ съ увеличеніемъ угловой скорости, а, слѣдовательно, убывапіе силы сопротивленія вслѣдствіе релаксаціи и увеличеніе ея съ приращеніемъ угловой скорости должны въ извѣстный моментъ уравновѣситься, и тогда опредѣленной угловой скорости будетъ отвѣчать опредѣленная сила сопротивленія или сила внутренняго тренія, и, обратно, всякой сгоіѣ сопротивленія будетъ отвѣчать опредѣленная угловая скорость точно такъ же, какъ при упругой деформаціи опредѣленной силѣ отвѣчаетъ опредѣленный уголъ сдвига. Итакъ, мы можемъ уравненіе (6) представить въ видѣ уравненія (7) р={(7)

гдѣ о угловая скорость.

2. Въ настоящее время изучено движеніе жидкостей въ трубкахъ. При этомъ обнаружено, что явленіе сдвига можно наблюдать только до

извѣстнаго предѣла скорости. Начиная съ извѣстной скорости въ слоѣ появляются вихревыя движенія частицъ, которыя создаютъ совершенно иныя зависимости величины силы внутренняго тренія отъ скорости. Скорость, при которой начинаются вихревыя движенія частицъ, называется критическою скоростью, которая тѣмъ больше, чѣмъ больше вязкость вещества и чѣмъ меньше радіусъ трубки1).

До критической скорости жидкости подчиняются закону Пуазел# (Poseuille), (1842) выраженному уравненіемъ

8 [xL

t,

(8)

гдѣ Q—количество вытекшей жидкости, Р—давленіе, L—длина трубки, R—радіусъ трубки, t—время и р. коэффиціентъ внутренняго тренія. При скоростяхъ большихъ критической законъ истеченія жидкости иной; по опытамъ Osborne Reynolds' а и по послѣднимъ опытамъ Е. Bose и D. ВаиегРа2) слѣдуетъ, что дли различныхъ тѣлъ законъ истеченія различенъ и что съ переходомъ критической скорости вязкость не для всѣхъ тѣлъ увеличивается.

По мнѣнію Б. П. Вейнберга, высказанному мнѣ лично, явленіе критической скорости должно существовать и во всякомъ слоѣ жидкости, при чемъ критическая скорость будетъ тѣмъ больше, чѣмъ больше вязкость вещества, и чѣмъ больше толщина слоя. Зависимость между силою тренія и скоростью до критической скорости по мнѣнію Б. П. Вейнберга можно выразить уравненіемъ.

' { F^k^v, (9)

гдѣ 1с і—коэффиціентъ пропорціональности. Во время переходнаго состоянія, когда начинаются вихревыя движенія, уравненіемъ

F=k1v-\-Jc2v* *, (10)

при скоростяхъ выше критической скорости

F=k2v2. (11)

Этимъ мнѣніемъ примиряется существовавшее прежде разногласіе между физиками, изъ которыхъ одни придерживались мнѣнія Ньютона, выраженнаго уравненіемъ (9), а другіе мнѣнія Куломба, выраженнаго уравненіемъ (10). Для насъ же имѣетъ значеніе уравненіе (9), потому что вязкость смазочныхъ .маселъ и очень малая толщина слоя даютъ основанія предполагать, что въ нашихъ опытахъ изслѣдованія работы тренія поршня мы имѣемъ дѣло съ скоростями гораздо ниже критической скорости.

3. Для опредѣленія коэффиціента внутренняго тренія тѣлъ пользуются различными способами деформацій тѣла, при которыхъ форма измѣняется съ постоянною скоростью. Для болѣе вязкихъ тѣлъ упо-

J) Б. ГГ. Вейвбергъ. „Общій курсъ физики" 1908 г., стр. 339.

*) Е. Bose u. D. Rauert. Pliysik. Zeitschr. 1911, S. 12G.

требляютъ сдвиганіе, продавливаніе черезъ трубку и проч. *); для жидкихъ тѣлъ пропусканіе ихъ черезъ трубки различнаго діаметра. Методовъ сравнительно много, но результаты, полученные до сихъ поръ, нельзя признать совершенно точными, а потому обычно указываютъ лишь порядокъ величинъ значенія коэффиціентовъ внутренняго тренія {а. Съ этой стороны для насъ интересны опыты проф. И. Петрова надъ растительными и минеральными маслами, опубликованные еще въ 1885 году въ „Извѣст. Петерб. Технол. Инст.“.

Для опредѣленія коэффиціента внутренняго тренія II. Петровъ бралъ стеклянныя трубки очень малаго діаметра, такъ какъ велъ опыты при коростяхъ ниже критической. Для точности опытовъ требовалась большая точность опредѣленія размѣровъ трубокъ и совершенно одинаковый внутренній діаметръ трубокъ по всей ихъ длинѣ.

Все это, конечно, не могло быть достигнуто съ абсолютной точностью, а потому при малыхъ діаметрахъ трубокъ (приблизительно отъ 2,5 до 0,5 мм.), вліяніе этихъ ошибокъ, по нашему млѣнію, должно бытъ таково, что величины коэффиціентовъ тренія по опредѣленіямъ проф. Петрова имѣютъ значенія только какъ показатели порядка этихъ величинъ. Изъ слѣдующей таблицы, составленной по даннымъ опытовъ проф. Петрова2), мы можемъ видѣть, какое громадное значеніе имѣетъ измѣненіе температуры на величину коэффиціента внутренняго тренія смазки. Пользуясь методомъ графическаго интерполированія, мы на основаніи графическихъ таблицъ проф. Петрова вычислили измѣненіе въ процентахъ коэффиціента внутренняго тренія при повышеніи температуры отъ 20° и 40° Ц. на одинъ градусъ.

Таблица I.

Названіе маселъ. Коэффиц. ввутр. тренія. Измѣнія 1° въ °/0 па П. - Удѣль- ный вѣсъ.

ори 20° Ц. при 40° Ц. при 20° Ц. ири 40й Ц.

Растительныя масла:

Спермацетовое 0,0036 0,0018 4,4 2,8 , —

Оливковое 0,0086 0,0036 4.3 3,3 —

Сурѣпное 0,0094 0,0041 4,3 3,4 —

Минеральныя масла:

Прозрачныя:

Олеонафтъ Л? 3 - • 0,0113 0,0040 4,5 3,0 0.900

Паровозное завода Ропса . . . 0,0184 0,0054 6.0 3,7 0.903

Бакуинъ, машинное 0,0205 0,0064 7,3 6,7 0,902

Черныя:

Завода Ропса 0,0305 0.0090 1 6.7 5,6 0,910

Бакинскаго Нефт. О-ва .... 0,0840 0,0200 | 10,0 5,0 0,917

і) Опыты проф. Б. П. Вѳйнберга ,Къ изученію тѣлъ съ большими значеніями коэффиціента внутренняго тренія*'.

*) Н. Петровъ. „Описаніе и результаты опытовъ надъ треніемъ жидкостей н машинъ". С.-Петербургъ, 1886.

Коэффиціентъ внутренняго тренія выраженъ въ этой таблицѣ въ миллиграммахъ на 1 мм2 въ 1 сек.

Изъ таблицы видно, что измѣненія коэффиціента внутренняго тренія различны для различныхъ маселъ и различныхъ температуръ. Чѣмъ большею вязкостью отличается масло, тѣмъ сильнѣе измѣняется съ температурою и коэффиціентъ внутренняго тренія;. Насколько можетъ вліять измѣненіе температуры на коэффиціентъ внутренняго тренія тѣлъ, то это можно видѣть изъ опытовъ проф. Б. 11. Вейнберга1). Онъ нашелъ, что для вара при 20° Ц. измѣненіе это выражается при повыше, ніи на Г въ 38%, а при 40°Ц.—въ 23%, для асфальта при 20°Ц.—въ 44%, а при 40°Ц.—въ 30%.

Интересныя данныя опытовъ проф. Н. Петрова надъ опредѣленіемъ коэффиціента внутренняго тренія маселъ не могутъ быть использованы въ нашихъ цѣляхъ, потому что они относятся къ тѣмъ сортамъ смазки, которыхъ въ нашемъ распоряженіи не было. Съ другой стороны, нужно вообще отмѣтить, что нельзя составить для практическаго пользованія общихъ таблицъ коэффиціентовъ внутренняго тренія различныхъ смазокъ, въ особенности минеральныхъ, такъ какъ всѣ эти масла не обладаютъ большею устойчивостью своихъ свойствъ. Это и побудило насъ прибѣгнуть къ самостоятельному изслѣдованію свойствъ смазочныхъ матеріаловъ, употребляемыхъ нами при работѣ съ машинами.

4. Если мы теперь обратимся къ уравненію ІІуазеля (8), то изъ него можемъ видѣть, что время необходимое для протеканія жидкости черезъ одну и ту же трубку, при какой-либо температурѣ, прямо пропорціонально коэффиціенту внутренняго тренія, а, слѣдовательно, мы можемъ написать

= (12)

Эта пропорціональность даетъ намъ возможность судить о коэффиціентѣ внутренняго тренія даннаго масла по той вязкости, которая обычно указывается въ техникѣ по Элглеру. Методъ опредѣленія вязкости сводится къ опредѣленію времени протеканія смазки по трубкѣ въ вискозиметрѣ Эиглера. Найденное время, отнесенное ко времени протекапія въ томъ же аппаратѣ воды, даетъ удѣльную вязкость.

5. Нами составлена таблица ІГ, представляющая измѣненіе вяз кости смазки отъ температуры. Таблица имѣетъ данныя для трехъ смазокъ: для смѣси цилиндроваго масла № 1 съ машиннымъ масломъ № 6 въ объемномъ отношеніи 1:1, для одного машиннаго маета G и для вазелиноваго масла. Первая смѣсь употреблялась нами для емазыва-

1) Б. II. Нейнбергь. „Вліяніе тешіѳратурн на паутреннее треніе пара и асфальта.".

нія цилиндровъ двигателей внутренняго горѣнія, вторая для смазыванія цилиндровъ компрессора.

Таблица II.

Смѣсь. Машинное масло. Мазелановоб масло.

о* Но 11 родолж. истеч. • X д н х с; С £1 д Н 2 £ Си Ф С S . 0- Н о Ц рололж. истеч. • X д н X о 5 х й * •''» а. а. ф с • ®=? Н о П родолче. истеч. Удѣ.іьн. вязкость.

Мин. Сек. Мин Сек. Мин. Сек.

20° 50 130.4 20° 14 28,6 | 37,75 20° 52.7 2,29 I

29° 20 18 53.0 27° 11 — і 28,70 зо®! — 43.2 1,88 :

35° 12 15 32,0 33° 7 19 18,65 35° — 39.0 1,70

42° 8 13 21,4 47° 3 12,6 7,94 43° — 35,2 1,53 '

52° 4 49,4 12,6 53° 2 17 | 5,96 54° — 32,4 1,41

60° 2 52,4 7.5 66° Г 23.4 3,62 63° — 30,0 1,30 1

67° 2 05,8 5.5 ! 81° — 56 2,43 68° j — 29.2 1,27

77° I 35.6 4.16 j 89° — 48 2,09 82° — 27.4 1,19

83° і 13,6 3.20 К)8° — 36.6 1.59 105° — 26,0 1,13

93° і 2,6 2.71 120° — зз ; 1,44 124° — 25.4 1,10

100° — 52.4 2.28 149° — 28 : 1,22 —

103° — 39.6 1.72 1 — — — і . —

140° — 33,3 1,45 — -' і — — ~ і

Опредѣленіе вязкости производилось вискозиметромъ Энглера, при чемъ время опредѣлялось для 100 куб. саит. смазки,. Для пользованія графическимъ иіт■ ріюлиjюваніе.мъ но этой таблицѣ составлена діаграмма 1 (черт. 1). Въ этой діаграммѣ по оси абсциссъ отложена температура, а по оси ордината удѣльная вязкость отъ 0 до 150 и отъ 0 до 30. Числа внѣ сѣтки обозначаютъ удѣльный вѣсъ.

Изъ этой діаграммы видно, что кривыя удѣльной вязкости но формѣ тождественны съ кривыми измѣненія коэффиціента внутренняго тренія, полученныя профессоромъ II. Петровымъ. Кривыя эти гиперболическаго вида; вообще же это какія то тголитроішыя кривыя, выразить которыя уравненіемъ трудно, но по нимъ очень легко опредѣлить удѣльную вязкость при любой температурѣ. Зная вязкость, можно подсчитать и коэффиціентъ внутренняго тренія, такъ какъ извѣстно, что для воды онъ равенъ 0,0104 гр./см/.сек. при 20” Ц.

Пользуясь діаграммой 1, мы можетъ получить процентное измѣненіе вязкости съ измѣненіемъ температуры на Г Ц. для смѣси опо равно 9,2% при 20° Ц. и 6,5% при 40" Ц.; для машиннаго масла № 6 оно равно 5,3% при 20° Ц. и 5,8% при 40" Ц.

Кромѣ указанныхъ маселъ, при изслѣдованіи работы тренія поршня нами были испытаны различныя смѣси. Онѣ составлялись изъ смѣси Уі съ керосиномъ. Слѣдующая таблица ТГГ характеризуетъ эти смѣси по отношенію къ вязкости и удѣльному вѣсу при 20" Ц.

На основаніи этой таблицы составлена діаграмма № 2, гдѣ но оси абсциссъ отложена вязкость, а но оси ординатъ удѣльный вѣсъ. Эта діаграмма интересна въ томъ отношеніи, что опа совершенно тождествеп-

на съ діаграммой зависимости между удѣльпымъ вѣсомъ и вязкостью для смѣси Ѵг при различныхъ температурахъ. Послѣднюю кривую

Черт. 1.

можно построить, пользуясь діаграммой № 1, гдѣ измѣненіе удѣльнаго вѣса съ температурой представлено наклонной линіей. Обѣ указанныя кривыя совпадаютъ другъ съ другомъ всѣми точками. Это даетъ

намъ основаніе заключатъ, что примѣсь керосина къ смѣси 1/1 цилиндроваго и машиннаго маселъ оказываетъ на данныя свойства смазки то же вліяніе, какое оказываетъ на смѣсь повышеніе температуры. Эта

Таблица Ш.

і № № смѣси. 1 Бремя въ сек. Удѣльная вязкость Удѣльный вѣс ь.

1 41.0 1,78 0,853

2 79,0 3.40 0,870

3 98,0 4.20 0.873

4 111,1 4,83 0,874

5 153,0 6.65 0.876

в 161,0 7,00 0,879

7 181,1 7.87 0,882

8 232,3 10,11 0,885

9 274,0 11,90 0,887

10 418,3 18.20 0,890

! п 1072,8 46,70 0,899

1 12 3000,0 130,40 0,905

же подмѣтилъ и проф. Н. Петровъ. Онъ говоритъ, что примѣсь сола-роваго масла къ черному вагонному уменьшаетъ внутренне треніе гакъ

бгъС'Ь-

же, какъ и нагрѣвайіе, при чемъ прибавленіе п % солароваго масла* равносильно приблизительно п° нагрѣванія. Дѣйствіе керосина такое же, какъ и солароваго масла, по взятаго въ вдвое меньшемъ количествѣ,, чѣмъ послѣднеех).

Указанныя смѣси имѣли для насъ значеніе только при изслѣдованіи вліянія вязкости смазки на величину работы тренія. Какъ смазочный матеріалъ для цилиндровъ машины внутренняго горѣнія эти смѣси не имѣютъ значепія, такъ какъ керосинъ легко испаряется и выгораетъ, поэтому при составленіи смѣсей съ керосиномъ мы не интересовались процентнымъ соотношеніемъ составныхъ частей, какъ неимѣющихъ никакого практическаго значенія.

О треніи смазанныхъ тѣлъ.

6. Самымъ важнымъ вопросомъ при изслѣдованія тренія машинныхъ частей есть вопросъ о величинѣ сопротивленія, которое оказываютъ трущіяся части. Пока между ними находится слой смазки, достаточный для того, чтобы изолировать другъ отъ друга металлическія поверхности, мы имѣемъ Дѣло съ силою внутренняго трепія въ слоѣ масла. Величина этой силы выразится по формулѣ (6) предыдущей главы въ видѣ уравненія.

F=?Q-J, (13)

гдѣ ѵ—относительная скорость трущихся частей, I—толщина смазки.

Изъ этой формулы не видно однако ни вліянія давленія, ни вліянія

температуры. Между тѣмъ оба фактора имѣютъ громадное значеніе для

величины силы тренія. Вводя въ формулу (13) величину давленія на

единицу поверхности р, мы можемъ получить выраженіе зависимости

F отъ давленія .. „

F^pvQP = ±vP_ (U)

I}) Ip

гдѣ V—полное давленіе на трущіяся поверхности.

Однако зависимость между силою тренія и давленіемъ не такъ проста, какъ это изображается уравненіемъ (14). Въ это уравненіе входитъ величина толщины слоя смазки I, которая зависитъ'отъ давленія. Какова эта зависимость, въ настоящее время сказать съ увѣренностью ,іце нельзя. ІТо даннымъ ироф. IT. Петрова она обратно пропорціональна квадратнымъ корнямъ изъ давленій. Зависимость между температурою и силою тренія обусловливается, съ одной стороны, измѣненіемъ коэффиціента внутренняго трепія р., съ другой, измѣненіемъ толщипы слоя смазки. Объ измѣненіи р. съ температурою мы знаемъ уже изъ § 3; объ измѣненіи же толщины слоя смазки мы можемъ говорить только предположительно, что, чѣмъ болѣе густа смазка тѣмъ труднѣе она должна выдавливаться изъ промежутка между твердыми тѣлами. Чѣмъ выше температура, тѣмъ жиже смазка, и тѣмъ тоньше смазывающій слой. Опыты и вычисленія ироф. Н. Петрова идутъ въ разрѣзъ этому представленію1). Объясненіе этому проф>. И.

Петровъ находитъ въ измѣненіи кривизны трущихся поверхностей. Какъ бы тамъ ни было, но вліяпіе измѣненія температуры на толщину слоя смазки несомнѣнно; а потому вліяніе измѣненія температуры на силу трепія крайне сложно и установить его пока можно только опытнымъ путемъ въ каждомъ отдѣльномъ случаѣ.

Разсматривая уравненіе (14), мы приходимъ къ заключенію, что входящія въ составъ его величины р. и I являются какими то функціями Г и Г. На основаніи гидродинамической теоріи тренія смазанныхъ тѣлъ толщина слоя масла зависитъ одновременно отъ силъ внутренняго трепія и отъ капиллярныхъ свойствъ масла. Если мы къ этому прибавимъ указаніе, что толщина слоя зависитъ отъ кривизны и отъ свойствъ поверхности твердыхъ тѣлъ, отъ способа смазки, то яспО' станетъ неопредѣленность величины I. Къ тому же величина I въ практикѣ не можетъ быть измѣрена, такъ какъ опа по вычисленіямъ проф. Н. Петрова при давленіи въ 1 атм. и скорости въ 1 м. въ сек. выражается .для цапфъ величиною въ 0,03—0,04 мм.

7. Итакъ, формула (14) для вычисленія силы сопротивленія F, вслѣдствіе неопредѣленности Величинъ входящихъ въ правую часть равенства, непригодна. Поэтому величину F въ опытахъ опредѣляютъ непосредственно измѣреніемъ, для характеристики же тренія пользуются отношеніемъ силы сопротивленія тренія къ полному давленію

Величина -р называется коэффиціентомъ тренія машинныхъ частей. Изъ всего ранѣе сказаннаго можно видѣть, что величина -р зависитъ отъ коэффиціента внутренняго тренія а, отъ величины площади поверхности Q, отъ скорости ѵ, толщины слоя I, отъ давленія Р и отъ температуры Т. Все это, кромѣ послѣдней зависимости, можно представить уравненіемъ, если подставимъ въ уравненіе (15) значеніе F изъ уравненія (14)

Зависимость величины коэффиціента трепія отъ всѣхъ указанныхъ факторовъ остается та же самая, какая указывается и для силы тренія. Поэтому, если не будутъ указаны всѣ условія, при которыхъ получена величина коэффиціента тренія, то она не имѣетъ никакого практическаго значенія.

8. Понятіе о коэффиціентѣ тренія создалось въ то время, когда изслѣдовалось треніе для покоя и для скольженія тѣлъ совершенно сухихъ. Тамъ величина коэффиціента тренія для всякаго матеріала вполнѣ опредѣленная, потому что она не зависитъ ни отъ давленія, ни отъ площади поверхности, ни отъ скорости, ни отъ температуры (Сои-

или

(16)

(17)

ІотЪ). Тамъ коэффиціентъ тренія является характеристикой даннаго матеріала но отношенію къ тренію. Ііо треніе скольженія совершенно сухихъ тѣлъ на практикѣ встрѣчается сравнительно рѣдко, напримѣръ, при торможеніи, въ точильномъ и шлифовальномъ дѣлѣ, поэтому извѣстныя таблицы коэффиціентовъ тренія, составленныя ііо Репни и по Морену даютъ величины коэ(|к|шціеитовъ тренія тѣлъ смазанныхъ, но потомъ вытертыхъ такъ, чтобы не было слоя смазки между трущимися поверхностями (!?). Но это уже сразу рѣзко мѣняетъ дѣло, коэффиціентъ тренія оказывается зависящимъ отъ давленія, поэтому въ упомянутыхъ таблицахъ имѣются коэффиціенты для различныхъ давленій, при чемъ въ справочныхъ книгахъ (НіШе), хотя очень глухо, но прибавлено, что величипа сопротивленія тренія зависитъ также отъ скорости движенія и отъ температуры. Ясно, что какъ только появилась смазка между трущимися поверхностями, коэффиціентъ тренія теряетъ свою опредѣленность, онъ перестаетъ быть характеристикой тренія данныхъ матеріаловъ. Всякая величина коэффиціента тренія смазанныхъ тѣлъ, взятая въ отдѣльпости, безъ указанія цѣлаго ряда условій, при которыхъ она получена, не имѣетъ никакого значенія. По въ рядѣ другихъ величинъ коэффиціентовъ тренія, она получаетъ значеніе промежуточнаго члена и можетъ служить только указаніемъ того направленія, какое принимаетъ сила тренія подъ вліяніемъ измѣненія того шш иного фактора.

Несмотря на такую неопредѣленность, величшіа коэффиціента тренія, несомпѣпно, всегда будетъ интересовать техниковъ, такъ какъ въ практикѣ знаніе соотношенія силъ, дѣйствующихъ па тѣла, и силъ сопротивленія тренія имѣетъ первенствующее значеніе. Кромѣ знанія потерь, связанныхъ съ треніемъ, необходимо бываетъ знать допустимую нагрузку на поверхность трущихся тѣлъ, такъ какъ тѣ разрушенія, которыя вызываются вслѣдствіе чрезмѣрнаго увеличенія коэффиціента тренія, могутъ быть значительными. Валено бываетъ поэтому зпать то давленіе на единицу поверхности, при которомъ начинаетъ выдавливаться смазка, и происходить соприкасаніе твердыхъ тѣлъ. Конечно, на это можетъ указать только цѣлый рядъ величинъ коэффиціентовъ тренія, но здѣсь важно отмѣтить то, что подъ извѣстнымъ давленіемъ происходитъ соприкосновеніе твердыхъ тѣлъ, и что начало этого соприкосновенія всегда необходимо знать. Съ другой стороны, вліяніе давленія на коэффиціентъ трепія при большихъ нагрузкахъ велико сравнительно съ вліяніемъ другихъ величинъ, входящихъ въ формулу (16), т. е. F всегда гораздо меньше Р-

9. Какъ только мы перейдемъ къ малымъ давленіямъ при большой вязкости смазывающаго слоя, роли величинъ, входящихъ въ формулу (16), мѣняются, и самая величипа коэффиціента тренія теряетъ практическій смыслъ, что паглядно видно при вычисленіи коэффиціентовъ тренія по уравненіямъ (16) и (17) для поршневыхъ машинъ. Давле-

ніе на поверхность цилиндра въ ігихъ слагается изъ давленія поршневыхъ колецъ и вѣся поршня. Нажимное давлепіе колецъ, встрѣчающееся въ практикѣ, рѣдко превосходитъ 0,5 кгр./см.2; что касается давленія отъ вѣса поршня, то опо колеблется отъ 0,7 кгр./см.2 для тюршней, охлаждаемыхъ водою, и 0,05 кгр./см.2 для поршней, не охлаждаемыхъ водою. Во многихъ случаяхъ при сквозпомъ штокѣ вѣсъ поршня, по крайней мѣрѣ, теоретически, совершенно отпадаетъ, такъ какъ давленіе отъ вѣса передается на сальники. Въ случаяхъ же, коща кольца сняты при сквозномъ штокѣ, то давленіе на стѣнки цилиндра будетъ равно нулю; а такъ какъ при этомъ сопротивленіе трепія вслѣдствіе вязкости смазки не равно нулю, то коэффиціентъ тренія по формуламъ (16) и (17) получаетъ безконечно большую величину1). Такъ какъ колебанія давленія отъ вѣса поршня на стѣнки цилиндра происходятъ въ предѣлахъ отъ 1 кгр. до 0, то ясно, что соотвѣтственно и коэффиціенты тренія должны колебаться отъ нѣкоторой очень малой величины (меньше единицы) до безконечно большой;. Самыя ничтожныя ошибки въ опредѣленіи давленія на поверхность влекутъ за собой большія измѣненія коэффиціента тренія.

10. Все сказанное побуждаетъ насъ отказаться при папшхъ опытахъ отъ вычисленія коеффиціента тренія и пользоваться дня характеристики каждаго опыта силою сопротивленія трепія

гдѣ Ак_работа тренія, ѵ—средняя скорость поршня, Q—поверхность поршня.

Несомнѣнно, что всѣ свойства, присущія коэффиціенту тренія, также относятся къ удѣльному сопротивленію трепія. По измѣненію этой величины всегда можно судить о вліяніи всѣхъ тѣхъ факторовъ, которые вліяютъ и на коэффиціентъ тренія. Подставляя въ уравненіе U9) значеніе F изъ уравненія (13), мы получимъ

Это уравненіе намъ показываетъ, что удѣльное сопротивленіе зависитъ отъ давленія постольку, поскольку отъ него измѣняется только толщина слоя, такъ какъ коэффиціентъ внутренняго тренія по гипотезѣ Ньютона отъ давленія не зависитъ. Что касается вліянія температуры на уцѣльпое сопротивленіе, то оно таково же, какъ и на коэффиціентъ тренія, такъ какъ / иг; одинаково зависятъ отъ [лиі. (Сравн. форм. 16 съ 20-ой).

(18)

ѵ

и удѣльнымъ сопротивленіемъ тренія.

(19)

„ \іѵ ' I '

(20)

О Сравн. съ выводами О. Lasclie. Z. cl. V. d. J. 1902 S. 1935.

Преимуществами же употребленія удѣльнаго сопротивленія для характеристики тренія поршней манитъ нужно считать независимость этой величины отъ площади поверхности и малую зависимость отъ да-(вл-енія. Удѣльное сопротивленіе тренія даетъ возможность судитъ о треніи машинъ, независимо отъ ихъ величинъ, и, наоборотъ, по ихъ величинѣ судить о потеряхъ, связанныхъ съ треніемъ поршней.

Вели мы предположимъ, что сила тренія поршней обусловливается внутреннимъ треніемъ смазки, то удѣльное сопротивленіе тренія .можно представить па основаніи уравненія (7) такъ

/ = Г-Ь (21)

т. е. удѣльное сопротивленіе тренія прямо пропорціонально коэффиціенту внутренняго тренія ja и угловой скорости сдвиганія <р.

11. На основаніи высказанной нами въ § 1 гипотезы, что между силою сдвиганія и угловою скоростью всегда сохраняется опредѣленная зависимость, мы приходимъ къ заключенію, что при треніи смазанныхъ тѣлъ величина удѣльпаго сопротивленія не должна зависитъ отъ относительной скорости движуищхся частей, потому что съ увеличеніемъ этой скорости растетъ и толщина смазывающаго слоя, слѣдовательно, угловая скорость остается постоянною.

Но это положеніе требуетъ еще опытнаго подтвержденія, потому что указанія различныхъ авторовъ, настолько противорѣчивы по вопросу о вліяніи скорости на величину внутренняго тренія, что сдѣлать какой-либо общій выводъ затруднительно. Тѣмъ не менѣе, указанная проф. Б. П. Вейнбергомъ общность формулъ сдвига при упругой деформаціи и во время сдвиганія слоя смазки, а такъ же принятое нами положеніе о постоянствѣ между силою и угловою скоростью, даютъ возможность до нѣкоторой степени освѣтить явленія тренія смазанныхъ тѣлъ.

О зависимости толщины слоя отъ скорости движущихся частей зналъ еще Гирнъ; по въ этомъ отношеніи интересны данныя проф. И. Петрова, который, какъ извѣстно, опредѣлялъ въ своихъ опытахъ величину

■+т +

и.

Хі

гдѣ г—толщина слоя, X и )ч, коэффиціенты тренія смазывающей жидкости съ мателлическими поверхностями. По вычисленіямъ проф. Петрова второй и третій члены этого выраженія настолько малы сравнительно съ г, что ими въ нѣкоторыхъ случаяхъ можно пренебречь. Говоря о вліяніи скорости на указан. величину г -{- ^ -f- ^ въ опытахъ съ

машиною Клейнъ, ПІанцлинъ и Беккеръ, проф. Петровъ приводитъ для сравненія опыты съ сурѣпнымъ и съ свѣтлымъ минеральнымъ масломъ1), при чемъ коэффиціентъ внутренняго тренія онъ указываетъ для сурѣпнаго масла 0,00270, а для минеральнаго 0,0026В. Эти величи-

• • , у. , !А

ны іх не могли, конечно, окапать вліянія на величину г-{- ; - -f- у-,

А Aj

а между тѣмъ послѣдняя въ сравниваемыхъ опытахъ получилась различною. Единственною причиною этой разницы является скорость. Мы вычислили отношенія величинъ г -}- ^ -(- — и скорости и нашли, что

А Aj

первыя относятся какъ 1 :0,840, вторыя какъ 1 : 0,892. Сравненіе опытовъ съ сурѣпнымъ масломъ и съ смѣсью сурѣпнаго съ минеральнымъ

даетъ отношеніе скоростей 1 :0,845, а. отношеніе г -|- -{- -•— 1 : 0,849.

А А]

При большихъ давленіяхъ пропорціональность измѣненія не сохраняется, не сохраняется она и при малыхъ скоростяхъ, но здѣсь мы, новидимому, имѣемъ дѣло съ соприкосновеніемъ металловъ между собой.

На основаніи опытовъ съ вагонною осью проф. II. Петровъ соста* * вилъ таблицу LXXIX1), которую мы здѣсь и воспроизводимъ въ видѣ таблицы IV, но съ прибавленіемъ графы для силы тренія, которая насл также интересуетъ.

Таблица IV.

■’ ■■“ ■ . Темпера- Темпера-

Сила треніи F. Скорость V. тура трущихся | частей, j H-JL+JL тура трущихся частей. e+JL+Ji-А ' А, Примѣчанія.

6,73 6,67 236 415 12.5 13.6 0.00226 483 Г> 2 А-»- 13,4 0,00275 538 Масло сурѣпное.

6;87 239 13,5 179 13,0 198 Смѣсь № 69.

6,87 418 13,0 381 12.4 417

9,58 235 12,7 380 12,4 450 Свѣтлое минерапьві

10,30 415 13,3 816 14,1 ’777 масло № 71. 1

10,20 227 13,6 329 12,7 408 Темное минеральн. |

10,20 410 13,7 636 12,7 831 масло № 70. 1

Данныя таблицы ясно показываютъ, что съ увеличеніемъ скорости толщина слоя растетъ; при чемъ замѣчается нѣкоторая пропорціональность въ измѣненіяхъ этихъ величинъ.

На основаніи указанныхъ опытовъ проф. Петровъ даетъ для приблизительныхъ расчетовъ формулуг)

г = гв -f- 0,000001 (ѵ—ѵ0), . которую можно представить въ видѣ

- £—0 = 0,000001;

ѵ—ѵ0

т. е. получается обратная величина нашей угловой скорости, которую проф. Петровъ принялъ одинаковою для всѣхъ испытанныхъ имъ смазокъ.

!) Н. ІІѳтроьъ. ibid. 366.

*) Н. Петровъ, ibid. 386.

Для того, чтобы сохранялась при треніи смазанныхъ тѣлъ опредѣленная угловая скорость, необходимо, чтобы толщина смазьйи могла увеличішаться подъ дѣйствіемъ підродинамическаго напора жидкости. Это условіе мы и имѣемъ въ опытахъ проф. Петрова, потому что въ машинѣ Клейнъ, Шанцлипъ и Беккеръ вкладыши подшипника могли раздвигаться подъ давленіемъ смазки безъ добавочнаго увеличенія давленія; а въ опытахъ съ вагопною осью толщина смазки могла увеличиваться вслѣдствіе особенностей вообще вагонныхъ буксъ. Въ тѣхъ же случаяхъ, когда толщина смазки не можетъ увеличиваться, напр., въ случаѣ вращенія шипа, въ неразъемномъ цилиндрѣ, то тамъ мы должны обнаружить измѣненіе силы внутренняго тренія пропорціонально относительной скорости, какъ это слѣдуетъ по уравненію (13). Въ тѣхъ же случаяхъ, когда смазка можетъ увеличиваться, но съ добавочнымъ увеличеніемъ давленія, то мы будемъ имѣть промежуточное явленіе. Къ подобнымъ опытамъ мы должны будемъ отнести опыты Stribeck’a,, Lasche, Dettmar’a, и Неітапп’а, у которыхъ вкладыши испытуемыхъ подшипниковъ или прижаты другъ къ другу болтами подшипника, или представляютъ неразъемную втулку. Stribeck и Lasche на основаніи своихъ опытовъ держатся того мнѣнія, что съ увеличеніемъ скорости коэффиціентъ тренія вначалѣ падаетъ (8tribeck) и послѣ нѣкотораго минимума повышается, но гораздо медленнѣе чѣмъ увеличивается скорость; при скоростяхъ же выше 10 м./cere. коэффиціентъ третгія не увеличивается со скоростью (Lasche).

Начальное падете величины коэффиціента тренія проф. Stribeck объясняетъ тѣмъ, что вслѣдствіе увеличенія слоя смазки соприкасаніе металлическихъ частей постепенно уменьшается; но потомъ, послѣ нѣкотораго минимума, онъ начинаете быстро расти (при малыхъ давленіяхъ пропорціонально скорости) вслѣдствіе того, что остается постоянною толщипа смазки. Но эта пропорціональность наблюдается только на небольшомъ участкѣ измѣненія скорости, дальнѣйшее измѣненіе коэффиціента тренія идете гораздо слабѣе, чѣмъ въ то же время измѣняется скорость. Это проф. Stribeck объясняетъ нѣкоторымъ дальнѣйшимъ увеличеніемъ толищны слоя. Будучи согласны съ объясненіями проф. Stribeck’a, относительно паденія коэффиціента тренія до извѣстнаго минимума, намъ кажется непонятнымъ дальнѣйшее явленіе прекращенія .измѣненія толщины слоя, а затѣмъ вновь увеличеніе еіч> съ увеличеніемъ скорости. Намъ кажется, увеличеніе толщины слоя должно продолжаться все время, пока происходить увеличеніе скорости; но какъ только будетъ заполненъ зазоръ между цапфой и вкладышами подшипника, то вслѣдствіе наростанія слоя будете увеличиваться и зазоръ, но постольку, поскольку это позволяетъ конструкція подшипника. Ясно, что въ это время къ принятой нагрузкѣ на подшипникъ прибаівляется давленіе сопротивленія болтовъ подшипника. Поэтому коэффиціентъ тренія, вычисленный по формулѣ (15),

въ дѣйствительности не отвѣчаетъ тому давленію, какое существуетъ на поверхности трущихся тѣлъ. Это и служитъ причиною кажущагося увеличенія коэффиціента тренія послѣ нѣкотораго минимума въ опытахъ проф. Stribeck’a, и др. Каковъ законъ измѣненія давленія съ увеличеніемъ скорости, мы не знаемъ, но несомнѣнно, что толщина слоя все-таки продолжаетъ увеличиваться, насколько это позволяетъ увеличеніе зазора между цапфою и вкладышами подшипника подъ давленіемъ жидкости.

Выше сказаннымъ объясняется и то явленіе, что увеличеніе коэффиціента тренія послѣ минимума для малыхъ нагрузокъ значительнѣе, чѣмъ для большихъ. Въ самомъ дѣлѣ, наростаніе толщины слоя при малыхъ нагрузкахъ идетъ быстрѣе, быстрѣе она достигаетъ величины зазора, и быстрѣе потомъ начинаетъ увеличиваться добавочное давленіе; но кромѣ того, относительное вліяніе этого добавочнаго давленія при меньшихъ нагрузкахъ значительнѣе на коэффиціентъ тренія, чѣмъ при большихъ.

Понятнымъ намъ становится также и то, что опредѣленной нагрузкѣ отвѣчаетъ опредѣленная скорость, при которой коэффиціентъ тренія принимаетъ свое минимальное значеніе. Чѣмъ больше давленіе на трущіяся поверхности, тѣмъ меньше слой смазки при одной и той

же скорости, тѣмъ больше, слѣдовательно, и угловая скорость ср =

Vj-Vz

~1 * *

■Слѣдовательно, чѣмъ больше будетъ нагрузка, тѣмъ при большей относительной скорости достигнетъ толщина слоя величины зазора. Такимъ образомъ, величина зазора опредѣляетъ, съ одной стороны, минимумъ коэффиціента тренія, съ другой, ту скорость, при которой этотъ минимумъ получается.

То, что у каждаго подшипника имѣется свой минимумъ коэффиціента тренія, подтверждается опытами проф. Stribeck’а съ подшипниками Селерса и Магнолія.

О вліяніи величины зазора на величину тренія мы можемъ судить по опытамъ О. Lasclie. Изъ его пространственной діаграммы1) мы можемъ видѣть, что сила тренія падаетъ съ увеличеніемъ зазора. То же самое мы можемъ видѣть изъ діаграммы Иеітапп'а2), гдѣ ординаты кривыхъ измѣнепія тренія для зазоровъ въ 0,05 мм. и 0Л2 мм. отличаются другъ отъ друга почти вдаое. G. Dettmar на основаніи своихъ изслѣдованій8) приходитъ къ выводу, что коэффиціентъ тренія мѣняется пропорціонально корню квадратному изъ скорости ѵ. Между тѣмъ кашъ Неітапп говоритъ, что х въ выраженіи

А = .Ѵ|Х

/а Ѵ2Х

Р О. Lasclie. Z. d. У. d. I. 1902. S. 1935.

*) H. Heimann. Z. d. V. d. I. 1905. S. 1165.

*) G Dettmar. E. T. Z. 1899. S. 381.

колеблется въ опытахъ Dettmar’а съ і^Ьлыш-мъ бронзовымъ вклады-, шемъ отъ 0,385 до 0,620 и только средняя величина изъ всѣхъ опытовъ (*=0,51) подтверждаетъ выводъ самого Dettmar’a. Что касается различныхъ авторовъ, то величина х колеблется еще сильнѣе,такъ у Lasche я=0,30, а у Moira и Mantel #=0,66. Louche даже приходитъ къ выводу, что коэффиціентъ тренія не зависитъ отъ скорости начиная съ 10 м./сек., т. е. при большихъ скоростяхъ х у него обращается въ нуль. Въ послѣднемъ случаѣ надо предполагать или постоянство угловой скорости, или повышеніе температуры слоя смазки при большихъ скоростяхъ, что вѣроятнѣе всего и было, такъ какъ Lasche производилъ опытъ съ цѣльнымъ вкладышемъ. Науъ кажется, что вообще у всѣхъ упомянутыхъ авторовъ температура смазки нѣсколько увеличивалась съ увеличеніемъ скорости, что служило причиною уменьшенія величины тренія.

На этомъ мы и ограничимся обоими ссылками на авторовъ, такъ или иначе подтверждающихъ нашу мысль относительно угловой скорости <р, потому что данный вопросъ не является основной темой нашей работы и необходимъ намъ постольку, поскольку въ дальнѣйшемъ объясняетъ результаты нашихъ опытовъ.

Постановка и производство опытовъ.

1. Треніе поршня было изслѣдовано нами у трехъ машинъ: у газовой машины завода „Отто Дейцъ", у компрессора завода „Руд. Мей-, ера" и у керосиноваго двигателя завода „Горнсби-Акройдъ".

Газовая машина была выполнена въ Германіи по особому заказу завѣдующаго лабораторіей тепловыхъ машинъ Томскаго Технологическаго Института проф. В. Л. Малѣева. Главная особенность этой машины та, что она можетъ идти на любомъ топливѣ, какъ газообразномъ, такъ и жидкомъ; кромѣ того, въ этой машинѣ возможно измѣнять камеру сжатія, число оборотовъ и измѣрять температуру стѣнокъ цилиндра. Измѣненіе числа оборотовъ достигается съ помощью регулятора, для чего необходимо только перемѣнить регуляторныя пружины. Регуляторъ во время работы съ измѣненіемъ числа оборотовъ переставляетъ точку опоры рычага распредѣленія отчего мѣняется высота подъема клапана, а, слѣдовательно, мѣняется количество заряда. Для того, чтобы можно было измѣрять температуру стѣнокъ цилиндра, въ нихъ высверлены черезъ рубашку гнѣзда для термометровъ. Глубина каждаго гнѣзда такова, что нижняя поверхность термометровъ отстоіпъ отъ внутренней, рабочей поверхности цилиндра на 4,5 мм. На. дпо гнѣздъ наливалось масло и въ него погружался шарикъ термометра. Гнѣзда расположены на верхней поверхности цилиндра въ такомъ порядкѣ, что одно изъ нихъ находится возлѣ камеры воспламененія, другое посрединѣ цилиндра, а третье въ концѣ рабочаго хода поршня. Сдѣлано это было съ тою цѣлью, чтобы можно было судить о темнера-ратурѣ стѣнокъ вдоль цилиндра во время работы машины. Чтобы судить о температурѣ стѣнокъ цилиндра, конечно, недостаточно этихъ трехъ точекъ, потому что температура стѣнокъ такъ же сильно мѣняется отъ нижней части цилиндра, гдѣ вступаетъ охлаждающая вода.;, до верхней, гдѣ вода выходитъ изъ рубашки; но устройство пгѣздъ для термометровъ въ нижней части цилиндра невозможно вслѣдствіе конструктивныхъ особенностей машины.

Въ остальномъ эта машина представляетъ обычный типъ газовой машины завода „Отто-Дейцъ". Она четырехтактная, простого дѣйствія, разсчитана на 10 л. с. при 200 оборотахъ въ минуту. Охлажденіе цилиндра и камеры сжатія производится въ отдѣльности. Цилиндръ -открытъ съ одной стороны и въ него входитъ поршень въ видѣ длиннаго ныряла.

Главные размѣры машины слѣдующіе: діаметръ цилиндра />ц = =219,96 мм., при чемъ средняя ошибка ариѳметической средины + 0,0047 мм., діаметръ поршня />п=219,67 мм. при средней ошибкѣ + 0.030 мм., зазоръ между поверхностями цилиндра и поршня

219,96-219,67 0,29

=—’—=0,145 мм., средняя ошибка въ опредѣлс-

2 2 _ ніи о равна + Ѵ0,00474+0,03а=+0,0304 мм. или 21,0% отъ величины зазора. Ходъ поршня Я=321 мм. Длина поршня 440 мм., боковая его поверхность 3040 см., вѣсъ поршпя вмѣстѣ съ крейцкопфной головой шатуна 63,8 кгр.

2. Удѣльное давленіе отъ вѣса поршня мы вычисляли на горизонтальную проекцію цилиндра по выраженію

~fj СО О

- Щ-кЪ “ («-..Л ,2)22 “ °’°76 » Р'/СМ'2

Въ этомъ выраженіи и— число поршневыхъ колецъ, а h— высота кольца. Удѣльное давленіе отъ колецъ мы принимали одинаковымъ по всей окружности, хотя дѣйствительное распредѣленіе должно быть иное, такъ какъ толщина колецъ по окружности измѣняется. Въ виду того, что намъ необходимо знать только среднее давленіе, то допущеніе равномѣрнаго распредѣленія давленія не нарушаетъ правильности пашихъ дальнѣйшихъ выводовъ.

Силу нажатія колецъ мы опредѣляли слѣдующимъ образомъ: охватывали кольцо индикаторнымъ шнуромъ и стягивали его до діаметра поршня, при чемъ верхній конецъ шнура у насъ былъ укрѣпленъ, а къ нижнему подвѣшивались гири, черт. 3. Положимъ, что удѣльное

давленіе у насъ тогда давленіе на безконечно малую дугу ds будетъ равно dshpu а слагающая этого давленія, паралельная равно-дѣляющей уголъ 2а, будетъ равна

dshpi Cosa=rhpi Cosa (fa.

Слѣдовательно, равнодѣйствуіцая Q всѣхъ давленій на половину кольца будетъ равна -

Такъ какъ Q можно замѣнитъ въ стыкѣ кольца силою вдвое мснъ-

Изъ опыта, какъ среднюю величину, Рк мы нашли равнымъ 6,2 кгр., слѣдовательно, ^=0,47 кгр./ем.8. Суммарное давленіе всѣхъ колецъ равняется 195 кгр., т. е. почти въ три раза превосходитъ вѣсъ поршня.

Кромѣ этихъ давленій, на стѣнки цилиндра передаются нормальныя давленія. Эти давленія вызываются, во-первыхъ, ускоряющими и замедляющими силами, которые достигаютъ своего максимума въ крайнихъ положеніяхъ поршня и выражаются въ нашей машинѣ при 200 оборотахъ въ 376 кгр. и въ 532 кгр., и, во-вторыхъ, давленіями сжатая и разрѣженія, которыя въ крайнихъ положеніяхъ поршня доходятъ въ напгихъ опытахъ 213 кгр. и 124 кгр|. Силы инерціи движущихся частей противоподжны по дѣйствію сжатію и разрѣженію, а потому послѣ вычитанія сила, дѣйствующая но направленію къ валу, будетъ равна 252 кгр., а въ обратномъ направленіи равна 319 кгр. Нормальная составляющая сила, какъ извѣстно, зависитъ отъ угла наклона шатуна къ оси цилиндра; она увеличивается съ увеличеніемъ угла и уменьшается съ уменьшеніемъ угла; слѣдовательно, она должна увеличиваться къ срединѣ хода поршня и обращаться въ нуль въ крайнихъ его положеніяхъ. Такъ какъ въ срединѣ хода силы инерціи мѣняютъ свой знакъ и обращаются въ нуль, то нормальныя силы не вилики и по вычисленіямъ въ нашихъ опытахъ колеблятся отъ+31 кгр. до—28 кгр. иа всю поверхность поршня. Отрицательныя силы разгружаютъ поршень, а положительныя прибавляются къ его вѣсу. Такъ какъ дѣйствіе этихъ силъ перемѣнно и такъ какъ оно не велико, то мы ими пренебрегли во всѣхъ дальнѣйшихъ выводахъ.

3. Компрессоръ завода „Руд.-Мейеръ" имѣетъ два цилиндра: высокаго и низкаго давленія. Распредѣленіе у цилиндра низкаго давленія принудительное, а у высокаго—автоматическое*. Оба цилиндра двойного дѣйствія, охлаждаются водой, проходящей черезъ рубашку, имѣютъ сквозной штокъ, благодаря чему поршень находился въ подвѣшенномъ состояніи. Послѣднее обстоятельство составляло особый интересъ для нашей работы. Особенности этого компрессора заключаютя въ томъ, что у него можно принудительное клапанное распредѣленіе замѣнить золотниковымъ и, кромѣ того, можно измѣнять вредное прост ранство въ цилиндрѣ низкаго давленія.

о

міею, то слѣдовательно.

(22)

Размѣры цилиндровъ и пориіней слѣдующіе. Діаметръ цилиндра низкаго давленія D\ =200,53 -мм., при этомъ средняя ошибка ариѳметической средины +0,011 мм.; діаметръ поршня /->'„=200,29 мм. средняя ошибка ариѳмстич. сред. +0,013 мм.; зазоръ между поверхно-

стями цилиндра и поршня 8 =-------------—’ — = - - - =0,12 мм.,

<U

средняя ошибка для о' равна +0,017, что въ % составляетъ +14,2% отъ о'; Длина поршня 224,5 мм., ходъ поршня 250 мм., боковая поверхность 1414 см.2. Діаметръ цилиндра высокаго давленія ІУ\=\00,05 мм., средняя ошибка +0,018 мм.; діаметръ поршня />"„=99,77 мм., средняя ошибка+0,013 мм,; зазоръ между поверхностями цилиндра и поршня 100,05—99,76 0,29 А1._

с --------------- — - -=0,145 мм., при этомъ средняя ошибка

2 2

+ 0,022 мм., что въ % составляетъ +15% отъ 8"; длина иорпшя 160 мм., ходъ поршня 250 мм., боковая поверхность 503 см.2.

4. Удѣльное давленіе отъ вѣса поршня мы не можемъ вычислить, такъ какъ при сквозномъ штокѣ теоретически оно равно нулю, вѣсъ же поршня воспринимается сальниками.

Кольца обоихъ цилиндровъ не самоиружішящія, а съ радіальными спиральными пружинами, поэтому нажатіе колецъ мы опредѣляли двумя способами: 1) стягиваніемъ кольца индикаторнымъ шнуромъ и 2) опредѣленіемъ упругости каждой отдѣльной спиральной пружины. Для колецъ большого цилиндра мы получили но первому способу І\=6,5

кгр., что даетъ по форм. (22) />',=0,812 кгр./см.2; но второму способу мы получили упругость каждой отдѣльной пружины, такую: № 1—6 кгр. Ли 2—5 кгр., Ли 3—0 кгр., Ли 4—6 кгр., Ли 5—Г» кгр., Ли 6—5,5 кгр., Л» 7—5 кгр., Л» 8—6,5 кгр.. Ли 9—5 кгр., Л» Ю—2 кгр,., Л- 11—7 кгр., Л» 12—7 кгр., У» 12—3,5 кгр., Л» 14—7 кгр., У 15—3,5 кгр., Л* 16—1 кгр., суммарное давленіе 81 кгр., если мы распредѣлимъ это давлені на площадь нажатія колецъ, то получимъ //,=0,803 кгр./см.2. Какъ въ нервомъ, такъ и во второвъ случаѣ сжиманіе колецъ доводилось приблизительно до діаметра поршня, отсюда ясно становится, что точность опредѣленіе упругости пружинъ и колецъ не могла быть большею, что видно также и изъ приведенныхъ выше данныхъ. Точно такимъ же путемъ мы нашли, что для пружинъ малаго цилйндра удѣльное давленіе />",=1,19 кгр./см.2 и суммарное давленіе равнымъ 60 кгр. Что

касается нормальныхъ давлепій, то они здѣсь на поршень не передаются, такъ какъ машина имѣетъ ползунъ.

5. Двигатель „Горнеби-Акройдъ" построенъ для работы на керосинѣ или нефти, мощность при 200 оборотахъ .Ѵе=25 д. л. с.; онъ четырехтактный, простого дѣйствія, а потому одна сторона цилиндра открыта. Рисунка этой машины мы здѣсь не приводимъ; желающіе же познакомиться съ этой машиной могутъ найти описаніе на стр. 112 у Гюль-днера ,Двигатели внутренняго сгоранія" 1907 г. Въ отношеніи ивелѣ-

дованія тренія поршня эта машина интересна съ той стороны, что поршень и цилиндръ у ней приработались и, какъ покажутъ приведенныя ниже измѣренія, сильно износились. Нужно отмѣтить, что эта машина была пріобрѣтена вначалѣ въ эксплоатаціонныхъ цѣляхъ и нѣсколько лѣтъ, пока не была оборудована электрическая станція, работала для освѣщенія, впослѣдствіи же была перенесена въ лабораторію тепловыхъ машинъ для студенческихъ работъ.

Главные размѣры машины слѣдующіе: діаметръ цилиндра D = ='342,68 мм., средняя ошибка ариѳметич. средины +0,06 мм., діаметръ поршня />,.=342,00 мм., средняя ошибка +0,22 мм., зазоръ

.=342_^8_342,00 =0:84 мм., средняя ошибка +0,12 мм., что составляетъ ±35% отч» о. Такая большая неточность въ опредѣленіи о объясняется тѣмъ, что величины діаметровъ поршня и цилиндра взяты по всей длинѣ того и другого, а потому представляютъ нѣкоторую среднюю величину нѣсколькихъ діаметровъ. Такъ какъ эта машина сильно изношена, то разность діаметровъ поршня въ одномъ и другомъ концѣ его равна 342,70—341,00=1,70 мм. Длина поршня 507 мм., полная поверхность поршня 5460 см.2, вѣсъ поршня вмѣстѣ съ крейцкопфной головкой шатуна 124,5 кгр.

6. Удѣльное давленіе отъ вѣса поршня р„=0,082 ктр./см.-. На поршнѣ имѣется 4 кольца, высота каждаго кольца 16,1 мм., нажимная поверхность всѣхъ колецъ 693,5 см.2. Удѣльное давленіе отъ колецъ по форм. (22) равно р,=0,544 кгр./см.2; слѣдовательно, полное давленніе отъ колецъ 377 кгр.

7. Со всѣми указанными машинами нами были произведены изслѣдованія тренія поршня калориметрическимъ способомъ. Какъ уже указывалось выше (Введ. § 2) способъ этотъ заключается въ томъ, что черезъ рубашку машины пропускается вода, которая отнимаетъ отъ стѣнокъ цилиндра тепло, полученное отъ тренія поршня.

При производствѣ отдѣльныхъ серій опытовъ нами мѣнялись слѣдующія факторы:

.1) Измѣнялись числа оборотовъ машины, а слѣдовательно, и средняя скорость поршня, къ которой мы и относили данныя опытовъ;

2) измѣнялась смазка тѣмъ, что брался различный смазочный матеріалъ, и тѣмъ, что къ обычной смазкѣ прибавлялся керосинъ;

3) измѣнялось количество смазки;

4) измѣнялась температура трущихся поверхностей, что регулировалось количествомъ пропускаемой воды; и, наконецъ,

5) опыты ставились съ поршневыми кольцами и безъ поршневыхъ колецъ.

8. Продолжительность наблюденія въ каждомъ опытѣ была не велика отъ 15 до 25 минутъ и обусловливалась тѣмъ, какъ протекалъ опытъ за время наблюденія. Если температура входящей и выходящей

воды въ это время не мѣнялась болѣе, чѣмъ на 0,2°, то продолжительность опыта ограничивали 15 минутами. Колебанія въ 0,2° мы допускали въ виду того, что даже при хорошо установившихся опытахъ эти колебанія замѣтны, и объясняются тѣмъ, что изъ рубашки цилиндра вода поступаетъ отдѣльными струйками различной температуры. Отсюда слѣдуетъ, что подготовительный періодъ наблюденія можетъ быть очень продолжителенъ и зависитъ отъ многихъ причинъ. Напримѣръ, отъ величины работы тренія, такъ какъ при маломъ треніи медленно прогрѣвается вся машина до постоянной температуры. Въ среднемъ можно считать подготовительный періодъ около 2 часовъ, но автору удавалось иногда произвести наблюденія черезъ часъ послѣ измѣненія условій, но иногда же для постановки опыта требовалось 5 часовъ подготовительной работы.

9. Всѣ наблюденія производилъ авторъ самъ; при этомъ приходилось наблюдать: 1) температуру входящей и выходящей воды, 2) температуру стѣнокъ цилиндра, 3) расходъ воды отвѣншваніемъ па вѣсахъ, 4) число оборотовъ по якорному или другому какому-либо счетчику и 5) силу тока и его напряженіе по распредѣлительной доскѣ.

Температура входящей и выходящей воды измѣрялась термометрами, дѣленія которыхъ равняются 0,1°; при отсчетахъ можно было на глазъ опредѣлить сотыя доли градуса съ возможной ошибкой +0,02°. За каждый опытъ дѣлалось 4 наблюденія температуры, черезъ каждыя 5 минутъ. Въ это же время отсчитывалась и температура стѣнокъ цилиндра съ возможной ошибкой +0,1°. Большая точность здѣсь не нужна, такъ какъ по этой температурѣ мы можемъ судить только приблизительно о температурѣ стѣнокъ.

Расходъ воды опредѣлялся взвѣшиваніемъ, черезъ каждыя пять минутъ, при этомъ большія расходы взвѣшивались па десятичныхъ вѣсахъ, имѣющихъ дѣленія, равныя 0,05 кгр., а малыя на простыхъ вѣсахъ, гдѣ точность могла быть достигнута +0,5 гр. Вода, поступающая изъ рубашки цилиндра, собиралась въ бакъ или ведро. Надъ бакомъ помѣщается воронка, черезъ которую до начала опыта вода стекаетъ въ отводной колодезь. Въ моментъ начала опыта воронка отстранялась и вода поступала въ бакъ; черезъ пять минутъ воронка подставлялась; все это можно было продѣлать быстро, чѣмъ достигалась точность забора воды. Когда же расходъ воды былъ малъ, то вода собиралась въ ведро.

Здѣсь необходимо отмѣтить, что для точности постановки калориметрическихъ опытовъ крайне важно, чтобы расходъ воды былъ постояненъ во время опыта. Важность этого можно видѣть изъ того, что съ увеличеніемъ расхода начинаетъ падать температура отходящей воды и температура стѣнокъ цилиндра, слѣдовательно, съ увеличеніемъ расхода будетъ унесено не только тепло тренія за наблюдаемое время, но и тепло, заключающееся въ массѣ стѣнокъ. При уменьшеніи расхода во-

ды происходитъ обратное. При постановкѣ опытовъ на машинѣ „Отто-Дейцъ" мы пользовались водою изъ общей сѣти Института, въ которой давленіе часто мѣнялось, что заставляло насъ иногда тратить лишнее время на подготовку опытовъ. Приходилось пользоваться для постановки опытовъ только вечернимъ временемъ, когда расходъ воды по отвѣтвленіямъ магистрали или совершенно прекращался или былъ очень малъ, а потому давленіе въ это время было постоянно. Это обстоятельство побудило приступить къ постройкѣ отдѣльнаго для лабораторіи водонапорнаго бака, что послужило причиной того, что постановка опытовъ съ компрессоромъ и машиною „Горнсби-Акройдь" задеражалась на два мѣсяца. j ■ ( ■ . ’ і

Число оборотовъ опредѣлялось счетчиками. У машины „0тто-Дейцъ“ поставленъ якорный счетчикъ, при чемъ движеніе передается отъ распредѣлительнаго вала, слѣдовательно, счетчикъ показывалъ вдвое меньшее число оборотовъ. У компрессора и у машины „Горпеби. Акройдъ" въ торецъ кривошипнаго вала былъ укрѣпленъ ручной счетчикъ.

10. Образецъ записи представляетъ слѣдующая таблица.

23/ѴШІ2. Опытъ I.

Время. Якоря. счетчикъ. Газ* яость. Температура воды Время. Вѣсъ воды. Раз- ность. Вольт. А мн. Примѣчанія.

t вх. t вых.

6.11 6.16 6.21 6.26 6-31 58136 68437 68740 69043 59345 302 302 302 302 12.3 12.3 12.3 12.3 12.3 19.2 19.2 19.2 19.4 19.4 6.14 6.24 6.25 6.35 0 29.5 29.5 56.1 29.5 29.6 229 228 238 228 227 21.5 21.5 21.5 22,0 22,0 Д=756. /=18,б. Масло. См. І/і. За 1 ч. 30,4 гр.

— — 302,6 12.3 19,3 — — 29,55 228 21,7 — •

Чтобы уменьшить потери отъ лучеиспусканія, вся внѣшняя поверхность цилиндра у машины „Отто-Дейцъ" была обложена войлокомъ и въ открытый конецъ поршня былъ вставленъ дискъ изъ жести съ узкимъ прорѣзомъ для шатуна.

Масло у этой машины подавалось особымъ насосикомъ, приводимымъ въ движеніе отъ распредѣлительнаго вала. У компрессора и машины „Горнсби-Акройдъ" масло поступало самотекомъ на трущіяся поверхности,.

11. Механическій методъ. Какъ указывалось выше методъ этотъ состоитъ въ томъ, что опредѣляютъ индикаторную и тормазную работу машины, опредѣляютъ разность между этими работами, опредѣляютъ вращенія маховиковъ и кривошипнаго вала и по всѣмъ этимъ величинамъ судятъ о работѣ тренія поршня. Все сказанное можно выразить уравненіемъ д, = jV_ w - Д, — Др, (23)

гдѣ Квѵ—работа вращенія маховиковъ, а остальныя величины указаны м> введеніи, (ур-ніе 5 а).

Для полученія всѣхъ величинъ, входящихъ въ у]>авненіе (23), были поставлены нѣсколько серій опытовъ, результатомъ которыхъ являются таблицы X и XI. (См. ниже. Гл. III).

Всѣ опыты таблицъ X и XI были произведены авторомъ со студентами. Эти опыты были поставлены не для опредѣленія тренія горшня, а для изученія вопросовъ, касающихся работы газовой машины, какъ таковой. При постановкѣ этихъ опытовъ работали двѣ группы студентовъ старшихъ семестровъ, при чемъ каждая группа имѣла самостоятельную тему и выполняла ее какъ дипломную работу. Авторъ принималъ участіе во всѣхъ этихъ работахъ не. только какъ организаторъ, но и какъ участникъ наблюденій.

По окончаніи всѣхъ опытовъ обработку матеріала студенты производили самостоятельно, параллельно имъ авторъ также произвелъ обработку матеріала, которая и вошла въ данное сочиненіе.

Продолжительность опытовъ была 25 минутъ, при чемъ каждый опытъ имѣлъ себѣ контрольный опытъ. Наблюденія производились только послѣ того, какъ наступало вполнѣ установившееся состояніе.

При всѣхъ опытахъ участвовало 5 лицъ: 1-е лицо снимало индикаторныя діаграммы и отсчитывало число оборотовъ, 2-е лицо производило отсчеты но газовымъ и воздушнымъ часамъ, 3-е лицо записывало температуру вода, входящей и выходящей изъ головы и рубашки цилиндра, а также и температуру отходящихъ газовъ, 4-о лицо отвѣшивало черезъ каждыя пять минутъ отходящую воду изъ головы и изъ рубашки цилиндра, и, наконецъ, 5-е лицо щюизводило газовый анализъ отходящихъ продуктовъ горѣнія.

Всѣ отсчеты производились черезъ пять минутъ, такъ что за каждый опытъ получалось шесть наблюденій.

Индикаторныя діаграммы снимались индикаторомъ „Майгакъ", при чемъ пружины брались въ 2 мм.=1 атм. и въ 30 мм.=1 атм. Сперва снималась сильной пружиной діаграмма рабочаго процесса, затѣмъ слабой пружиной діаграмма засасывающаго и выталкивающаго хода.

Эффективная мощность опредѣлялась саморегулирующимся тор-мазомъ, съ конструкціей котораго желающіе могутъ познакомиться по сочиненію А. Грамберга1). Нагрузка, отнесенная къ одному обороту машины, во всѣхъ опытахъ оставалась постоянною.,

12. Перемѣнными факторами при постановкѣ всѣхъ этихъ опытовъ являются: Г) число оборотовъ, 2) степень сжатія, 3) температура охлаждающей воды, 4) моментъ зажиганія смѣси электрической искрой и 5) составъ смѣси (отношеніе газа къ воздуху). Ч

Ч А. Грамберп.. „Техническій илмЬрепія нрл и сл Ьд'Чіаніи м.чшиіп.*. 1Я07. U11K. •стр. 144.

Для насъ, при изслѣдованіи тренія поршня, важны два фактора: число обоіютовъ и температура охлаждающей воды.

Измѣненіе числа оборотовъ машины достигалось перемѣной регуля-' торныхъ пружинъ, при чемъ въ распоряженіи имѣлись пружины на 200, 175, 150 и 125 оборотовъ.

Что касается температуры отходящей, охлаждающей воды, то она регулировалась расходомъ воды около трехъ точекъ 20", 40" и 00" Ц. Въ виду трудности установить точно эти температуры, пришлось довольствоваться нѣкоторымъ приближеніемъ, что видно изъ табл. X. При постановкѣ всѣхъ этихъ опытовъ пользовались водой изъ общей сѣти Института, въ которой давленіе все время мѣнялось, а потому мѣнялась и температура отходящей воды, что является недостаткомъ опытовъ.

Вляніе другихъ перемѣнныхъ факторовъ на треніе поршня не замѣтно и если оно было, то, повидимому, было ничтожно.

13. Работу вращенія маховика, кривошипнаго вала и всего распредѣлительнаго механизма опредѣляли такимъ образомъ: отцѣпляли шатунъ съ поршнемъ отъ колѣна вала и приводили маховикъ и валъ во вращеніе. По количеству затраченной электрической энергіи судили О' работѣ вращенія Л,р указанныхъ выше частей машины.

Вся постановка опыта и весь расчетъ велся на слѣдующихъ основаніяхъ.

Какъ извѣстно, всѣ электрическія потери можно разбить на двѣ категоріи: однѣ изъ нихъ (собственно электрическія) легко вычисляются, такъ какъ они представляютъ потери на нагрѣвай іе обмотки якоря и индукторовъ и потери въ контактѣ щетокъ, другія трудно вычисляются и опредѣляются только путемъ измѣренія, къ этой категоріи относятся потери механическія, потери отъ гистерезиса и токовъ Фуко. При постановкѣ опытовъ съ шунтовымъ электродвигателемъ удобнѣе всего регулировать число оборотовъ, сопротивленіемъ въ цѣпи якоря, не трогая совершенно шунтового реостата, тогда сила тока, въ якорѣ бу-цетт> мѣняться, а въ индукторахъ оставаться постоянной. Если мы при-пебрежемъ потерями въ контактѣ щетокъ, какъ величиной сравнительно малой, то при подсчетѣ собственно электрическихъ потерь нужно будетъ принять только потери на нагрѣваніе обмотки якоря. Какъ извѣстно, эти потери представляются произведеніемъ і2г, гдѣ *—сила тока, а г— сорпотивленіе въ якорѣ, равное у насъ 0,225 ома. Если мы опредѣлимъ при холостомъ ходѣ для цѣлаго ряда чиселъ оборотовъ электрическую энергію ТГ2 и потерто на нагрѣваніе обмотки якоря і\'г, то разность ТГ2—г.| г представитъ потери второй категоріи, т. е. потери механическія, па гистерзисъ и токи Фуко. Если такимъ же образомъ опредѣлимъ электрическую энергію ТГ„ которая необходима для вращенія электродвигателя, маховика, вала и распредѣлительнаго механизма, а также потери на нагрѣваніе якоря і\г, то разность —і\г будетъ представлять,

<;ъ одной стороны, потери второй категоріи въ самомъ электродвигателѣ, съ другой стороны, потери въ ременной передачѣ и работу вращенія В,р всѣхъ выше указанныхъ частей испытуемой машины.

Изъ всего сказаннаго слѣдуетъ, что для опредѣленія вращенія маховика, вала и распредѣлительнаго механизма 7?вр можно написать слѣдующее уравненіе

litp - - ?]р

(Wx—г\ г) — (W.2 — % г) 736 1

(24)

ідѣ rjp—коэффиціентъ ременной передачи. Но эта формула вполнѣ удовлетворительна только до тѣхъ поръ, пока іх и і2 не сильно отличаются, если же разница будетъ велика, то велика будетъ разница и дія потерь отъ гистерезиса и токовъ Фуко, тогда какъ уравненіе (24) выведено въ предположеніи, что эти потери остаются постоянными. Уравненіе (24) даетъ возможность для любого числа оборотовъ опредѣлить работу вращенія 22 вр, но въ виду того, что данныя въ это уравненіе приходится получать изъ двухъ различныхъ опытовъ (при холостомъ ходѣ и нагруженномъ), то для вычисленія 22вр приходится прибѣгать къ графическому интерполированію, именно, приходится сперва построить кривую W2—г.| г и по ней уже подыскивать соотвѣтствующія значенія величины W2—і\г въ уравненіи (24).

При постановкѣ опытовъ необходимо поставить вольтметръ для опредѣленія напряженія на зажимахъ машины и амперметръ для опредѣленія силы тока въ якорѣ. Важно имѣть какъ можно болѣе точные приборы, такъ какъ отъ неточности этихъ приборовъ въ значительной степени зависитъ возможная ошибка опыта.

Итакъ, опредѣленіе 2?вр приводится къ постановкѣ двухъ опытовъ:

1) опредѣленія работы вращенія электродвигателя въ холостую и

2) опредѣленія работы вращенія электродвигателя, .маховика, вала и распредѣлительнаго механизма машины. Производство опытовъ крайне просто, но какъ мы увидимъ въ слѣдующей главѣ, требуетъ особой тщательности наблюденій для уменьшенія среднихъ ошибокъ въ результатахъ опытовъ.

' Обработка и критика опытнаго матеріала.

Прежде чѣмъ приступить къ выводамъ мы считаемъ необходимымъ дать критическій обзоръ всему опытному матеріалу. Для того, чтобы составить представленіе о возможныхъ ошибкахъ въ реультатахъ нашихъ опытовъ, происходящихъ отъ неточности наблюденій и подъ вліяніемъ побочныхъ причинъ, мы считаемъ необходимымъ, во-первыхъ, примѣненіе къ вычисленіямъ теорій ошибокъ, и, во-вторыхъ, постановку добачныхъ опытовъ для выясненія вліянія постороннихъ факторовъ 1).

1. При постановкѣ калориметрическихъ опытовъ наиболѣе важнымъ является точное знаніе тепла, унесеннаго охлаждающей водой, которое согласно уравненію (2) выражается равенствомъ

Ѵп = (t} —12) ir.

Возможная ошибка при опредѣленіе расхода воды слагается изъ ошибки отсчета момента начала и конца опыта и ошибки при взвѣшиваніи. Ошибка во времени возможпа не болѣе одной секунды: въ началѣ и въ концѣ забора воды за 5 мин., что составляетъ по +0,33% за отсчетъ, а вѣроятная ошибка обоихъ отечтовъ +0,33 V 2=0,46%. При взвѣшиваніи на десятичныхъ вѣсахъ возможна ошибка въ + 0,05 кгр., а на простыхъ +0,05 гр.; эти ошибки должны бытъ отнесены не къ пятиминутному расходу, а ко всему расходу за 15 минутъ опыта, который при большихъ расходахъ колебался отъ 25 кгр. до 70 кгр., а лри малыхъ расходахъ отъ 6- кгр. до 20 кгр.. Слѣдовательно, при взвѣшиваніи на десятичныхъ вѣсахъ ошибка у насъ колебалась отъ +0,07% до 0,20%, а возможная ошибка двухъ взвѣшиваній + 0,20 V 2=+0,28%; при взвѣшиваніи на простыхъ вѣсахъ ошибку приходится отнести къ 6 кгр., такъ какъ ведро больше не вмѣщало воды, при этомъ возможная ошибка двухъ взвѣшиваній равна +0,01%. Средняя ошибка для величины w будетъ въ первомъ случаѣ «=0,46+0,28=+0,74%, а во второмъ «=0,46+0,01 =0,47 %. *)

*) При вычисленіи среднихъ ошибокъ ыы въ дальнѣйшемъ указываемъ, какъ нхъ абсолютную величину (т), такъ и отноентельную (п). Мы здѣсь не приводамъ формулъ для вычисленія среднихъ ошибокъ, потому что всякій, читающій вашу работу, можетъ легко найти ихъ во всякомъ вуосѣ теоріи вѣроятностей. Въ нашемъ пользованіи былъ .Курсъ теоріи вѣроятностей" Н. Авривскаго. 1904. Въ этой книгѣ необходимыя формулы собраны на стр. 84, 98 я 99.

Среднія ошибки ариѳметическихъ срединъ для температуръ /, и і.£ мы вычислили для опытовъ съ наименьшими <, и С, такъ какъ длда этихъ опытовъ ошибки эти будутъ наибольшими, въ виду того, что мы не допускали колебанія температуръ больше 0,2". Для опыта № 64 для U средняя ошибка /(=0,55%, для С средняя ошибка //=0,84%. Такимъ образомі* средняя суммарная ошибка дж (/,—L)

і/.= у 0,55' + 0,842=1 %.

Нозможнаи ошибка для С., будеть //=1 ..0 + 0,74=+1,74 и +1,47%.

2. Если мы теперь обратимся къ результатамъ опытовъ (см. въ прил. діагр. №№ 3, 4 и 5), то увидимъ, что ошибки въ дѣйствительности превосходятъ вычисленныя, такъ, напримѣръ, опытъ № 4 даетъ отклоненіе въ 10,9% (маш. „Отто-Дейцъ“ ), опытъ № 89 даетъ отклоненіе въ 9,4% (машина Горнсби-Акройдъ). Если мы всѣ отклоненія отнесемъ къ среднимъ линіямъ, которыя вычислены по среднему удѣльному давленію, то мы получимъ наши отклоненія въ процентахъ. Среднее ариѳметическое этихъ величинъ даетъ среднее процентное отклоненіе. Мы получимъ дтн опытовъ серіи № 1 отклоненіе ±3,25%, для № 6 отклоненіе + 3,69%, для № 13 отклоненіе +2,93%, для № 15 отклоненіе +3,69%, для № 16 отклоненіе ±3,79%, для № 17 отклоненіе ±3,45, для № 14 отклоненіе ±5,61%, и т. д. Мы привели здѣсь серіи опытовъ, относящіяся къ испытанію тренія у машинъ „Отто-Дойцъ" и „Горисби-Акройдъ", у которыхъ конструкція поршней одного типа. Наибольшее среднее отклоненіе имѣетъ серія № 14, а наименьшее имѣетъ серія № 13. Обѣ эти серіи опытовъ относятся къ поршню машины „Горнсби-Акіюйдъ“, при работѣ съ кольцами, но при различной смазкѣ: въ первой серіи была, густая смазка—смѣсь У,, во вто}юй серіи—машинное масло. Получается выводъ, что смазка вліяетъ на точность опытовъ. Столь непонятная подъ первымъ впечатлѣніемъ зависимость была нами подмѣчена еще при постановкѣ опытовъ и объясняется она тѣмъ, что температура смазывающаго слоя во всѣхъ этихъ опытахъ была различная и вліяніе этой температуры значительнѣе при смѣси Ѵ„ тѣмъ при машинномъ маслѣ.

Между тѣмъ невозможно достигнуть того, чтобы при постановкѣ двухъ опытовъ температура смазки была совершенно одинаковая. Это обстоятельство усложняется еще тѣмъ, что мы не можемъ достигнутъ одинаковой температуры не только въ отдѣльныхъ опытахъ, но и въ различныхъ частяхъ цилиндра. Температура мѣняется отъ нижней части цилиндра до верхней, она мѣняется еще и вдоль оси цилиндра, на что указываетъ температура стѣнокъ (см. табл. VI, столб. 10, 11 и 12). Такое различіе температуры стѣпокъ объясняется неравномѣрішмъ движеніемъ поршня въ цилиндрѣ и неодинаковымъ движеніемъ охлаждающей воды въ отдѣльныхъ частяхъ рубашки цилиндра. Разница температурныхъ условій отдѣльныхъ опытовъ объясняется различной

величиной работы тренія поршня, такъ какъ скорость въ указанныхъ опытахъ мѣнялась. Все это создаетъ такую комбинацію температурныхъ условій, что невозможно ожидать, чтобы она. повторилась въ двухъ какихъ либо опытахъ.

3. Для выясненія вліянія температуры смазывающаго слоя на треніе поршня нами были поставлены спеціальные опыты, но о нихъ мы будемъ говорить ниже, здѣсь же укажемъ каково это вліяніе въ разсматриваемыхъ опытахъ.

Чтобы освѣтить яснѣе поставленный, вопросъ, мы разсмотримъ его теоретически и на основаніи опытовъ.

Обратимся къ вычисленію. Въ столбцѣ 13 (табл. VI ) вычислена средняя температура стѣнокъ цилиндра. Вычисленія эти были произведены при слѣдующихъ предположеніяхъ: во-первыхъ, предполагали, что какъ температура стѣнокъ, такъ и температура воды измѣняется снизу вверхъ по діаметру линейно, и что средняя температура стѣнокъ настолько градусовъ меньше t2, насколько меньше средняя температура воды #„н*. Несомнѣнно, что дѣйствительное распредѣленіе температуры воды и стѣнокъ иное, и что средняя температура отклоняется отъ вычисленной нами, но чтобы имѣть, хотя какія нибудь, указанія относительно среднихъ температурныхъ условій того или иного опыта, мы рѣшили произвести вычисленія средней температуры стѣнокъ, которыя и собраны нами въ столбцѣ 13 (табл. VI). По этой средней температурѣ была найдена соотвѣтствующая вязкость изъ діаграммы № 1, въ предположеніи, что температура смазки мало отличается оіч, температуры стѣнокъ. Такимъ способомъ былъ полученъ весь столбецъ 18 (табл. VI). Если мы теперь сравнимъ -измѣненіе вязкости отъ температуры у опытовъ серіи № 1 съ измѣненіемъ у опытовъ серіи № 6, то ясно увидимъ, какое должно было бы имѣть вліяніе свойство смазки на величину отклоненія работы тренія отъ нѣкоторой средней величины. Далѣе, мы можемъ видѣть, что съ температурой величина тренія должна была бы измѣниться для нѣкоторыхъ опытовъ вдвое, напримѣръ, въ опытахъ № 7 и № 10. Вообще на основаніи приведенныхъ теоретическихъ соображеній мы должны были бы придти къ заключенію, что непостоянство температуры смазывающаго слоя должно разрушить •всякую возможность судить о треніи на основаніи опытовъ.

Обратимся къ опытамъ. На основаніи уравненій (18) и (19) нами вычисленъ столбецъ 22 (табл. VI), содержащій величины удѣльнаго сопротивленія /. Эта величина / не зависитъ ни отъ скорости ѵ ни отъ величины поверхности Q, а зависитъ отъ коэффиціента внутренняго тренія ijl и угловой скорости <р. (ур-іе 21). Слѣдовательно, при постоянной угловой еітіюоти 9, величина / во всѣхъ опытахъ серіи № 1 должна была быть пропорціональной вязкости, чего въ дѣйствительности пѣтъ. Это можно объяснить только тѣмъ, что такою измѣненія вязкости, какое получилось у насъ для разсматриваемыхъ опытотк,

§ 4.

на основанія приведенныхъ соображеній, вѣроятно, не было; прежде всего потому что температура смазки выше темііератуііы стѣнокъ, а при болѣе высокихъ температурахъ вязкость не такъ сильно мѣняется, какъ при низкихъ, (см- діаграмму 1), съ другой стороны), и самъ раечеть средней температуры, какъ мы видѣли выше, покоится на нѣкоторыхъ допущеніяхъ. Но нельзя также предположить и постоянство вязкости, потому что всѣ температурныя указанія, какъ то, температура входящей и выходящей воды, температура отдѣльныхъ частей стѣнокъ были въ этихъ опытахъ различныя, а, слѣдовательно, была различною и вязкость. Такъ какъ изъ опытовъ наблюдается нѣкоторое постоянство удѣльнаго сопротивленія, то мы должны были бы предположить на основаніи уравненія (21), что 9 мѣняется обратно пропорціонально вязкости, хотя въ дѣйствительности такой строгой зависимости не суще ствуетъ. Слѣдовательно, съ увеличеніемъ температуры слоя уменьшается вязкость, но за то увеличивается угловая скорость 9. Какова зависимость угловой скорости отъ вязкости и температуры, мы не можемъ выразить ({юрмулой, но что эта зависимость существуетъ, то это подтверждаютъ опыты таблицъ VL и ѴП.

На основаніи всего сказаннаго мы можемъ сдѣлать заключеніе, что во всѣхъ указанныхъ опытахъ температура смазывающаго слоя не имѣла большого вліянія на работу тренія поршня, такъ какъ колебанія ея не могли быть значительными въ отдѣльныхъ опытахъ, и такъ какъ вліяніе это происходило черезъ посредство цѣлаго ряда явленій, другъ другу противоположныхъ.

4. Кромѣ вліянія температуры смазывающаго слоя, па результаты калориметрическихъ опытовъ оказываютъ вліяніе еще два фактора, тсгогообм!ѣіп>х) съ окружающимъ воздухомъ и сжатіе воздуха въ закрытой части цилиндра.

Обмѣнъ тепла съ воздухомъ можетъ происходить какъ черезъ внѣшнюю поверхность, такъ и черезъ внутреннюю поверхность цилиндра, если одна сторона цилиндра будетъ открыта, какъ это мы имѣемъ у машинъ „Отто-Деііцъ" и „Горнсби-Акройдъ". Въ этихъ машинахъ воздухъ все время слѣдуетъ за поршнемъ и оминаетъ всю ту трущуюся поверхность, которую удаляющійся поршень обнажаетъ. Если стѣнки цилиндра имѣютъ температуру выше окружающаго воздуха, то происходитъ потеря тепла тренія, если ниже, то обратно—часть тепла, поглощеннаго водой, будетъ принадлежать окружающему воздуху.

Сдѣлаемъ приблизительный расчетъ теплообмѣна въ нашихъ опытахъ черезъ внутреннюю поверхность цилиндра.

Для вычисленія примемъ общепризнанную формулу __________________ U=aqz(le р—С, (25)

’) Вслѣдствіе того, что у «ходящей «оды температура была ниже, а у выходящей выше температуры помѣщенія, то вь нашихъ опытахъ происходили одновременно потеря и поглощеніе текла, поэтому мы обозначаемъ эти два явленія вощимъ именемъ „теплообмѣномъ*.

гдѣ а коэффиціентъ теплопередачи въ т- ед./діт2, q поверхность въ мт2, г. время въ часахъ, tep температура излучающей поверхности, которою у насъ является средняя температура стѣнокъ (столб. 13 табл. VI), t температура помѣщенія.

Коэфэиціентъ теплопередачи вычисляется по формулѣ1)

а=2 +10 V w> (20)

гдѣ w выражается въ метрахъ въ секунду и въ нашемъ случаѣ будетъ равняться скорости поршня (столб. 15 табл. VI).

Подсчитаемъ теплообмѣнъ для опыта № 7, внутренняя тмиература стѣнокъ котораго наиболѣе отличается отъ температуры помѣщенія.

Коэффиціентъ теплопередачи будетъ а=2+ЮѴ2,46=17,75 т. ед./м.2 ..Поверхность, омываемая внѣшнимъ воздухомъ, у=тс/Я/=3,15.22-0.82,1= =2226 см.2 или 0,2226 мт..2, что составляетъ 42,3% отъ всей трущейся поверхности цилиндра, такъ какъ послѣдняя равна.

Q=-1){L+11)г=3,14.22,0(32,1 + 44,0)=5260 см.2.

Время г мы можемъ взять какое угодно, но такъ какъ вс?ѣ расчеты мы приводимъ къ 1 часу, то у насъ здѣсь z получается равнымъ 30 м.; получается это слѣдующимъ образомъ: поршень поочередно то открываетъ, то закрываетъ часть трущейся поверхности цилиндра, а потому есть точки этой поверхности (крайнія), которыя закрываются только на одно мгновеніе, или открываются только на одно мгновеніе. Ясно, что (если не считаться съ конечной длиной шатуна) сумма времени, въ теченіе котораго омывается воздухомъ поверхность, будетъ равняться всегда половинѣ того времени, за которое мы желаемъ вычислить теплообмѣнъ. Слѣдовательно, для опыта №, 7 теплообмѣнъ черезъ виутрешпо поверхность за 1 часъ равняется

U= 17,д5.0,2226,0,5 (28,5—21) = 15 т. ед.

За этотъ опытъ водой унесено было 2280 т. ед., поэтому въ нро-

. ѵ 15.100

центномъ отношеніи потери черезъ теплообмѣнъ равны 99gQ_|_ =

=0,65% отъ величины тренія поршня. Въ этомъ расчетѣ наибольшую ошибку мы могли сдѣлать при вычисленіи средней температуры стѣнокъ. Вѣроятно также, что температура смазывающаго слоя была выше температуры стѣнокъ, но мы не можемъ предположить, чтобы эта разница была велика, имѣя въ виду хорошую теплопроводность чугуна и то, что температура стѣнокъ измѣрялась на разстояніи 4,5 мм. отъ внутренней поверхности цилиндіт.

Для того, чтобы подтвердить наши вычисленія и показать, что обмѣнъ тепла черезъ лучеиспусканіе, внутри цилиндра ничтоженъ, мы рѣшили открыть люкъ въ камеру сжатія у май іи и ы „Горнебк-Акройдъ"

') Hiitte, Ю Aut'l. 1905, I. S. 281.

и тѣмъ получить теплообмѣнъ еъ другой стороны цилиндра. Какъ мы увидимъ ниже, при этомъ уничтожается также нагрѣвайіе пѣнокъ цилиндра теплотою сжатія.

У машины „Горнсби-Акройцъ“ трущаяся поверхность цилиндра равна 1,07 мт2; поверхность, омываемая воздухомъ съ открытаго конца цилиндра, равна 0,524 мт.г, что составляетъ 48% всей поверхности. н>„іи мы откіюемъ .тюкъ, то новерхнос/п» омываемая воздухомъ сдѣлается вдовое больше и будетъ равна 00% «сей поверхности. Опыты серіи № 10 были поставлены съ закрытымъ .тюкомъ, при чемъ потери тепла черезъ, лучеиспусканіе .утя опыта № 00 равны 53,5 калоріямъ или 2,11% отъ тепла работы тренія; опыты серіи № 17 были поставлены еъ открытымъ люкомъ, поэтому потери тепла, въ нихъ должны были увеличиться; согласно предыдущему расчету потери эта для опыта № 104 должны рав-нятся 107 кал. или 3,96% отъ тепла работы тернія. Эти щісчеты міг произвели, принимая разность температуръ воздуха и поверхности равною 10", относительно чего мы не имѣемъ никакихъ фактическихъ указаній, кромѣ аналогичныхъ опытовъ съ машиною „Отто-Дейпъ“, гдѣ эта разность была 7,5° Ц. Слѣдовательно, открывая люкъ, мы должны ожидать пониженіе количества тепла, уносимаго водою, во-первыхъ, потому что увеличиваемъ поверхность охлажденія для воздуха и, во-вторыхъ, потому что устраняемъ переходѣ тепла сжатія въ охлаждающую воду.

Если мы обратимся къ опытамъ, то увидимъ, что удѣльное сопротивленіе тренія получается одно и то же, какъ для серіи № 16, такъ и для серіи № 17.У дѣльное сощютивленіе треніи / опытовъ серіи № 16 колеблется1) отъ 0,0144 до 0,0160, при среднемъ ариѳмотическомт» /=0,0153, у опытовъ серіи № 17 колеблется отъ 0,0143 до 0,0158 при среднемъ ариѳметическомъ / =0,0153. Тіа діаграммѣ № 4 линія г—с' является средней линіей, указывающей измѣненіе работы тренія, какъ для опытовъ серіи № 16, такъ и для опытовъ серіи № 17. Изъ этой діаграммы мы можемъ видѣть, какъ отклоняются отдѣльные опыты той и другой серіи отъ средней .линіи. Выше мы уже сказали, что среднее ариѳметическое отклоненіе для опытовъ серіи № 16 равно+ 3,70%, для опытовъ серіи № 17 равно +3,45%. Вообще мы можемъ оказать, что какъ та. такъ и другая серія опытовъ ші чѣмъ существеннымъ не отличаются другъ отъ друга: точность у нихъ одинаковая, результаты опытовъ совершенно одинаковые.

Это нѣсколько неожиданный результатъ, и поэтому здѣсь необходимо дата этому явленію объясненія. Объясненіе прежде всего находится въ разницѣ коэффиціентовъ теплопередачи отъ стѣнокъ воздуху и отъ стѣнокъ водѣ; отношеніе этихъ коэффиціентовъ можетъ колебаться отъ 25 до 100 въ зависимости отъ скорости движенія воды. Олѣ-

довательно, одно эю обстоятельство обусловливаетъ относительно малую теплопередачу въ воздухъ сравнительно съ количествомъ тепла, уносимаго водою. Далѣе объясненіе этому мы находимъ также и въ слѣдующемъ. Частицы воздуха, несясь вдоль смазанной поверхности цилиндра, отнимаютъ тепло только отъ тончайшаго слоя смазки, а остальная толща слоя, вслѣдствіе очень малой теплощюводности масла, не отдаетъ тепло тренія воздуху; между тѣмъ, тоже тепло, вслѣдствіе энергичнаго перемѣшиванія частицъ масла во всемъ смазывающемъ слоѣ во нре-мя щюцесса тренія, легко ие]>едается металлическимъ стѣнкамъ цилиндра. Если мы. при всемъ с казаномъ выше, обратимъ также вниманіе на распредѣленіе времени, въ теченіе котораго происхіодитъ теплопередача воздуху и стѣнкамъ, то намъ понятнымъ станутъ малыя потери въ воздухъ. Мы уже говорили выше, что время дня теплообмѣна распредѣляется вв'ъма различно для отдѣльныхъ частей поверхности іщлштдра, Края поверхности почти все время открыты дѣйствію воздуха и.только на мгновеніе закрываются поршнемъ, внутреннія же части цилиндра, наоборотъ, открываются имъ только на одно мгновеніе. Слѣдовательно, мы можемъ сдѣлать заключеніе, что тепло тренія на краяхъ цилиндра должно почти цѣликомъ отниматься воздухомъ, внутри же цилиндра эта теплопередача должна доходить до нуля; но, гакъ какъ на краяхъ цилиндра треніе возникаетъ только на одно мгновеніе, то и тепла тамъ развивается безконечно малое количество. Тепла развивается больше всего тамъ, гдѣ большее время совершается процессъ тренія, но тамъ и меньшее время для теплообмѣна. Съ другой стороны, тепла водою отводится больше всего съ тѣхъ частей поверхности, гдѣ частицы смазки большее время находятся въ подвижномъ состояніи, т. о. со внутреннихъ частей цилиндра.

Все сказанное объясняетъ намъ совпаденіе результатовъ опытовъ серіи Л* 16 съ результатами опытовъ серіи № 17, и мы поэтому склонны думать, что дѣйствительный внутренній теплообмѣнъ меньше, чѣмъ дали намъ вычисленія по форм. 25. Эти вычисленія сдѣланы въ предположеніи, что температура внутреннихъ стѣнокъ вдоль цилиндра одинаковая и вся на 10° выше температуры воздуха, при чемъ коэффиціентъ гошіонерсдачн приняли такой, какой онъ дли чугуна- не смазаннаго масломъ.

5. Перейдемъ теперь къ вопросу о теплообмѣнѣ черезъ внѣшнія стѣнки, цилиндра,

Для уменыиеігя теплообмѣна черезъ внѣшнія стѣнки машина „Отто-Дейцъ" была обложена войлокомъ, насколько возможно лучше, но теплопередача могла все-таки происходить черезъ выступающія части машины., какъ-то, черезъ распредѣлительныя органы, черезъ станину и т. под. Эта теплопередача при опытахъ съ низкою среднею температурою сколько нибудь замѣтно не могла происходить, потому что во время такихъ опытовъ указанныя части машины имѣли температуру помѣщенія. Для опредѣленія температуры этихъ частей, мы привязывали къ

нимъ термометръ, обложенный съ внѣшней стороны ватой. Въ опытахъ, съ высокою температурою эта теплопередача могла происходить, но объ этой серіи опытовъ мы скажемъ ниже.

Машина „Горнсби-Акройдъ" пе была обложена -войлокомъ, потому что не предполагалось ставить опытовъ съ высокой температурой, а для низкой считалось достаточнымъ поддерживать среднюю температуру воды равною температурѣ помѣщенія. Если мы сравнимъ температуру помѣщенія, столб. 3, табл. VII, со среднею температурою воды при опытахъ съ машиною „Горнсби-Акройдъ", столб, 6, то увидимъ, что разница между этими температурами очень небольшая, наибольшая же она получилась въ опытахъ 84, 88 и 103, гдѣ она равнялась 2,25°, 2,90° а 2,25° Ц., при чемъ, за немногими исключеніями, температура помѣщенія была выше средней температуры волы. Слѣдовательно, мы должны ожидать въ «этихъ опытахъ передачу воздухомъ тепла машинѣ. Здѣсь очень трудно сдѣлать подсчетъ съ удовлетворительной точностью, по, съ рискомъ сдѣлать ошибку въ 40—50%, можно подсчитать1). Внѣшняя поверхность водяной рубашки этой маишпы равна 1,4 мт2, скорость движенія окружающаго воздуха 2 мт. въ сек.-) разность температуры 2,9° Ц. При этихъ условіяхъ получается, что водою было унесено внѣшняго тепла 65 калорій или 2,4 %. Это maximum ошибки, который мы можемъ ожидать, потому что мы взяли опытъ съ самой большой разностью температуры. Эта ошибка не можетъ ариѳметически суммироваться съ ошибкой отъ внутренней теплопередачи, такъ какъ эти ошибки въ нашихъ опытахъ были взаимно противоположны.

Гораздо хуже обстоитъ дѣло съ поверхностнымъ теплообмѣномъ у компрессора. Дѣло заключается въ томъ, что теплообмѣнъ черезъ внѣшнюю поверхность не зависитъ отъ тренія, а потому теплообмѣнъ можетъ оставаться одинаковымъ какъ при большихъ, такъ и при малыхъ работахъ тренія. Въ компрессорѣ мы и имѣемъ случай: большую внѣшнею теплопередачу и очень малое треніе поршня.

У малаго цилиндра трущаяся поверхность 1290 см.2, внѣшняя поверхность 6300 см3, отношеніе поверхностей 1:4,9; у большого цилиндра, трущаяся поверхность 2950 см2, внѣшняя поверхность 9400 см3, отношеніе поверхностей 1:3,2. Внѣшняя поверхность нами подсчитана приблизительно по чертежу, не принимая во вниманіе увеличеніе поверхности отъ выступающихъ деталей, которыхъ у большого цилиндра особенно много, вслѣдствіе того, что у ттего имѣются два различныхъ распредѣленія (золотниковое и клапанное), кронштейны для распредѣлительнаго вала и проч. Этотъ приблизительный расчетъ указываетъ какое невыгодное отношеніе площадей внутренней и внѣшней существуетъ у компрессора.

9 В. Л. Маті ет.. „Опытное изслѣдованіе работы двухтактной машины* *. Стр. 125»

*) ІЪкІ. Стр. 123.

Коли мы подсчитаемъ по форм. 25 теплообмѣнъ для опыта Ле 67 (бол. ц.), то получимъ, что водою унесено 175,5 калорій тепла внѣшняго воздуха. Наряду съ этимъ были поставлены опыты для выясненія теплопередачи on. внѣшняго воздуха охлаждающей водѣ. Для этого воду пропускали черезъ рубашку цшшнра въ теченіе 15 минутъ и записывали температуру входящей и выходящей воды. Результаты, опытовъ собраны въ таблицѣ Y.

Таблица V.

і № JVs ОПЫ- ТОВЪ. Тем іератѵра помѣиі. t • 'редня я температура ВО ІЫ Іср Разность t—1-ср Расходъ воды въ кгр. в t 1 часъ. ол ячество ] тепла •г. ед.

1 20,50 15,20 11,30 52,2 202,0

2 25,00 12,10 12,90 55,8 220,0

3 23,00 12.00 11,00 51,9 200,4

4 22,00 10,45 11.55 118,4 249,0

5 21,00 12,25 8,75 57,0 191,0

а 20,50 14,40 0.10 52,5 170,2

' 7 20,00 10,00 10.00 102,4 272.2

Йзъ этой таблицы ясно видно, что количество тепла, уносимаго водою, находится въ зависимости отъ количества воды, проходящей черезъ рубашку цилиндра, и отъ разности температуръ воздуха и стѣнокъ. Вывести эту зависимость на основаніи нашихъ опытовъ трудно; вообще изслѣдовать этотъ процессъ, въ нашей обстановкѣ трудно, но можно указать нѣкоторую приближенную величину для учета теплообмѣна въ нашихъ опытахъ съ треніемъ поршня. Во всѣхъ нашихъ опытахъ серіи Л" 10 мы приняли теплопередачу одну и ту же, именно 205 калорій, потому что разность температуръ для нихъ колебалась въ предѣлахъ 1° Ц. Величину теплопередачи мы взялпг изъ табл. Y, какъ среднюю ариѳметическую величину данныхъ опытовъ 1, 2, 3 и 5. Результаты опытовъ 4, 6 и 7 мы отбросили въ виду слѣдующихъ соображеній: въ опытахъ 4 и 7 расходъ воды сильно превышаетъ расходъ опытовъ серіи № 10, въ которыхъ онъ колебался отъ 50,0 до 50,5 кгр. въ часъ, опытъ № 6 имѣетъ малую разность температуръ t—гср=б,1° Ц. Результаты опыта (205 кал.) расходятся съ результатами расчета (175,5 кал.), но это всегда возможно вслѣдствіе малой точности опредѣленія скорости движенія окружающаго воздуха п опредѣленія поверхности цилиндра, величины которыхъ входятъ въ расчетную форм. 25. Если мы величину 205 кал. отнесемъ къ количеству тепла, унесенному въ опытахъ № 64 и № 68, то получимъ теплообмѣнъ въ процентахъ равнымъ 50,7% и 64,4%!.

Если мы по предыдущему подсчитаемъ по форм. 25 теплообмѣнъ черезъ поверхность малаго цилиндра*, то получимъ его равнымъ 91,3 калоріи. Наряду еъ этимъ былъ поставленъ опытъ. Черезъ рубашку малаго цилиндра пропускалась вода въ теченіи 15 мтіпутъ еъ температурою

въ среднемъ 12,0° Ц.; проходя черезъ рубашку, она нагрѣвалась до 15,4°. Воды прошло за это время 0,95 кгр. Температура помѣщенія была 24,5° Ц., а средняя температура воды 13,7" Ц. Слѣдовательно, охлаждающей водой унесено въ 1 часъ тепла внѣшняго воздуха 94,5 калорій. Черезъ 20 минутъ, не мѣняя совершенно условій, опытъ былъ повторенъ и результаты получились тождественные. Результаты опыта съ результатами расчета очень близки. Если мы эти 94,5 калорій отнесемъ къ количеству тепла, унесенному охлаждающей водой въ опып, № 62, то получимъ теплообмѣнъ въ процентахъ равнымъ 56 %!

Для огштовъ серій №№ 9 и 10 всѣ величины столбца 7 получены, какъ разность тепла, унесеннаго водою и тепла, опредѣленнаго указаннымъ выше опытнымъ путемъ. Эту величину Г мы и считали тѣмъ тепломъ, которое получалось отъ тренія поршня. Но этой величинѣ мы опредѣляли работу тренія и всѣ остальныя величины табл. VII. Какова же погрѣшность этихъ опытовъ и вычисленій? Если на этотъ вопросъ смотрѣть со стороны погрѣшности производившихся наблюденій и измѣреній во время опытовъ, то погрѣшность эту можно было бы считать незначительною; при чемъ наибольшую погрѣшность для калориметрическихъ опытовъ можно ожидать равною ± 1,47 %. Съ такою же погрѣшностью произведены и вспомогательныя опыты, а потому велігчшш V, табл. VII, полученныя какъ разность величинъ двухъ опытовъ, имѣютъ среднюю ошибку, равную корню квадратному ігзъ суммы квадратовъ ошибокъ обоихъ опытовъ. Слѣдовательно, средняя ошибка, съ которою опредѣлится V, будетъ равна ±2,08 %. Если мы обратимся къ діаграммѣ № 5, то увидимъ, что отклоненія опытовъ серіи № 10-й не превосходятъ этой ошибки, опыты серіи № 9 отклоняются, но незначительно. Но, если мы обратимъ вниманіе па то, что величина теплообмѣна у насъ принята во всѣхъ опытахъ одинаковая, при томъ равная средней ариѳметической изъ величинъ, полученныхъ при не тождественныхъ и не одинаковыхъ условіяхъ (см. табл. V), то ясно станетъ, что опредѣленіе работы тренія поршня у компрессора не можетъ считаться удовлетворительнымъ. Если же точки у насъ и расположились вдоль прямой линіи, то это нужно отнести не къ тому обстоятельству, что средняя величина теплообмѣна опредѣлена вѣрно, а къ тому, что она, повидимому, во всѣхъ опытахъ серіи № 9 и №10 была постоянною. Дѣйствительно, какую бы величину теплообмѣпа мы ни взяли, мы этимъ только можемъ измѣігать положеніе прямой или кривой въ координатахъ, но не ея наклонъ или форму.

Чтобы это подтвердить, нами была поставлена серія опытовъ № 12. Бъ этихъ опытахъ, какъ и во всѣхъ послѣдовавшихъ потомъ опытахъ съ машиною „Горнсби-Акройдъ", мы стали подогрѣвать охлаждающую воду въ подводящей трубѣ особою горѣлкою1!, при чемъ температуру входящей воды старались получить такою, чтобы средняя ея температу- Ч

Ч Подробное описаніе см. В. Л. Малѣепь. „Опытное іпелѣдоианіе тн хтактной магаипы“1 Стр. 91.

ра въ рубашкѣ была приблиительно равна температурѣ помѣщенія. Постановка этихъ опытовъ окаватіась очень трудной, она требовала много времени, вниманія и терпѣнія. Все это обусловливалось тѣмъ, что при валомъ расходѣ воды (GO—70 кгр. въ часъ) движенія ея по трубамъ большою діаметра и въ рубашкѣ было крайне медленно; очень медленно происходило перемѣшиваніе вновь нагрѣтой воды съ водою, находившеюся въ трубахъ, а когда это происходило, то иногда оказывалось, что пламя урегулировано невѣрно. Приходилось по нѣскольку часовъ тратить на регулировку пламени горѣлки, и все таки не было никакой возможности достигнуть абсолютнаго совпаденія температуръ (см. столб.

3 и 6, табл. VII). Вся эта серія опытовъ графически нанесена на діаграммѣ 5. Изъ этой діаграммы мы можемъ видѣть, что этотъ способъ даетъ нс только большія величины тренія поршня сравнительно съ опытами серіи № 10, но и иную зависимость отъ ско]хк*ти, такъ какъ линіи л—Ь и о—d діаграммы 5 не параллельны, а пересѣкаются при своемъ продолженіи. Разница при скорости въ 1 м./сек. получилась равною И) кал., а при скорости 1,5 м./сек. 76 кал. Такъ какъ зависимость тренія отъ скорости оставалась одна и та же, то разница въ результатахъ можетъ быть отнесена къ ошибкѣ въ опредѣленіи теплообмѣна по табл. V. Па основаніи этою мы можемъ сдѣлать слѣдующія заключенія: во-нер-іыхъ, величина теплообмѣна по табл. V нами опредѣлена преувеличенною, въ среднемъ калоріи на 45, во-вторыхъ, теплообмѣнъ не оставался постояннымъ въ опытахъ №№ 04—68, а падалъ съ уменьшеніемъ числа, обо]ютовъ. Паденіе теплообмѣна можно объяснить только тѣмъ что еъ уменьшеніемъ чи'ѵіа оборотовъ уменьшается скорость движенія возд.ѵ ха, вызываемаго движущимися частями машины.

Что касается теплообмѣна черезъ внутреннія стѣнки цилиндра и вліянія тепла сжатія на величину ошибокъ калориметрическихъ опытовъ, то всѣ эти причины были устранены у компрессора тѣмъ, что оба вредныхъ пространства были соединены черезъ золотниковую коробку.

6. При постановкѣ калориметрическихъ опытовъ на машинахъ „Отто-Дейцъ“ и „Горігсбп-Акроіідъ", камеры сжатія были закрыты, такъ, чтобы черезъ нихъ не циркулировалъ воздухъ. Для этого разъединяли клапана отъ распредѣлительнаго вала, а клапанныя тарелки прижимались къ сѣдлу клапана упругостью пружинъ; если пружина оказывалась недостаточно упругою, какъ напр., оказалась у машины „Горчсби-Акройдъ“, то клапанъ притягивался къ сѣдлу за шпиндель обыкновенными ручными тисками.

Послѣ приведенія машины въ движеніе снимали индикаторную діаграмму слабой пружиной и опредѣляли величину сжатія. Изъ діаграммъ черт. 4 и 5 мы можемъ видѣть, что въ цилиндрахъ какъ одной, такъ другой машины происходило то сжатіе, то разрѣженіе воздуха. Разность давленій по діаграммамъ получается для машины „Отто-Дейцъ" равною 0, 97 а гм., а для машины „Горнсби-Акройдъ" равною 1.17 атм. Конечное

давленіе сжатія по діаграммамъ мы имѣемъ для машины „Отто-Дейцъ“ рс=1,72 абс. атм., для машины „Горнсби-Акройдъ" рс=2,12 абс. атм.; при адіабатическомъ сжатіи и при тѣхъ же начальныхъ давленіяхъ мн

о

Черт. 4.

£ ^ А.Г

имѣли бы конечное давленіе сжатія для первой малшы. рс—6.0 абс. атм., для второй машины гк—4,22 абс. атм.; при изотермическомъ сжатіи для первой машины рс=3,26 абс. атм., для второй машины рс—2,74 абс. атм. Каковъ законъ сжатія и расширенія, мы не можемъ видѣть изъ нашихъ діаграммъ, потому что форма кривыхъ искажалась пропусканіемъ воздуха клапанами. Но мы можемъ видѣть, что поглощеніе тепла стѣнками во время сжатія и отдача ими тепла во время расширенія мало различаются другъ отъ друга, такъ какъ иначе эти леніи не лежали бы близко одна около другой. Отсюда мы дѣлаем'ь заключеніе, что въ тепло, обмѣнѣ участвуетъ только поверхностий слой стѣнокъ, который очень быстро нагрѣвается и быстро охлаждается. Это мы можемъ видѣть и на діаграммѣ ХОѴ (черт. о) машины „Горнсби-Акройдъ". На. этой діа-

І*2,П

Черт. 5.

граммѣ стрѣлками показаны линіи сжатія и расширенія, которыя въ точкѣ а пересѣкаются. Мы можемъ видѣть, что отъ точки а линія рас-

ширенія лежитъ выше линіи сжатія, это можно объяснить только тѣмъ, что въ это время идетъ энергично отдача тепла стѣнками. Если бы этого но было, то линія расширенія легла бы ниже линіи сжатія вслѣдствіе того, что часть сжатаго воздуха была пропущена клапанами. Послѣднее явленіе можемъ видѣть на діаграммѣ VI черт. 4, относящейся къ машинѣ „Отто-Дейцъ“. ІТа этой д'аграммѣ линія расширенія вся лежитъ ниже линіи сжатія, что происходитъ въ значительной степени отъ потери воздуха черезъ клапаны, но также и отъ теплопередачи,- черезъ стѣнки.

Теплопередачу можно было обнаружить во время опытовъ въ обѣихъ указанныхъ машинахъ по нагріѣванію камеры сжатія (головы), постѣ продолжительной работы. Кромѣ того, пами былъ произведенъ такой опытъ. Въ головѣ машины „Отто-Денцъ", которая имѣла отдѣльное отъ рубашки цилиндра охлажденіе, оставлена была вода въ количествѣ 7,85 кгр. Вода эта вполнѣ покрывала охлаждаемую поверхность. Черезъ 5 часовъ 30 минутъ температура воды поднялась на 18° Ц. Слѣдовательно, во время опыта тепла переходило въ поду по 25,7 калорій въ 1 часъ; конечно, при этомъ часть тешка терялась черезъ лучеиспусканіе внѣшней поверхностью головы, но и эта часть тепла не могла быть велика, потому что температура головы была не высока по сравпенію съ окружающимъ воздухомъ (отъ 18* до 36° Ц.). Вообще проводимость стѣнокъ могла оказать вліяніе на площадь діаграммы, какъ мы сказали выше, только частью. Большая же часть этой діаграммы получилась какъ работа засасывающаго и выталкивающаго хода поршпя. Во время опытовъ невозможно было достигнутъ того, чтобы клапаны машинъ пе пропускали воздухъ; при этомъ оказалось, что у машины „Отто-Дейцъ" опи пропускаютъ въ большой степени, чѣмъ у машины „Горпсби-Акройдъ". Послѣднее можно видѣть, во-первыхъ, по индикаторнымъ діаграммамъ, во-вторыхъ, по кривымъ температуръ, построеннымъ нами по извѣстному графическому способу Ч черт. 6 и 7. Такъ какъ лшш сжатія и расширенія пересѣкаютъ атмосферную линію на разстояніи другъ отъ друга въ 5,5 % отъ всего хода поршня, то мы считаемъ, что приблизительно въ такомъ же процентномъ отношеніи къ объему описываемому поритпемъ .пропускается воздухъ клапанами. Большее разрѣженіе у машины „Отто-Дейцъ“ можно объяснитъ тѣмъ, что во время сжатія у нея легче выдавливался воздухъ черезъ клапаны, чѣмъ у машины „Горттсби-Акройдъ". Если мы обратимъ вниманіе на кривыя температуръ, черт. О тт 7. то увидимъ, что во ртѵсмя сжатія происходило сильное паденіе температуръ у обѣихъ машинъ, пті чемъ у первой маштшы это паденіе температуры выразилось въ 150° Ц., а у второй вт, 75° II.; такъ какъ мы принимала начальную температуру равной +30° Ц., то получается, что въ концѣ сжатія температура была

Р В. Г. Карпенко. „Графическое ііості оеніе іеплоныхі, діагѵаммъ машинъ вну. тренняго горѣнія*.

§ «.

у первой машины—120°, у второй—45° Ц. Этого, конечно, не могло ■быть; получились же такіе результаты только вслѣдствіе того, что кривая температуръ строится въ предположеніи вѣсового постоянства сжимаемаго газа по уравненію р _______

тогда какъ итого постоянства не было, разъ только клапаны пропускали. Теперь мы можемъ сдѣлать заключеніе: такъ какъ кривыя температуръ, построенныя по нашимъ индикаторнымъ діаграммамъ, даютъ сильное

паденіе температуръ во время сжатія, чего не должно быть, то, слѣдовательно, въ нашихъ опытахъ часть сжимаемаго воздуха терялась, а потомъ вновь засасывалась во время разрѣженія.

УЛ

Вліяніе высокихъ температурь.

4Г>

Это положеніе лишаетъ насъ возможности вычислить конечную температуру сжатія по извѣстнымъ формуламъ, такъ какъ кривыя діаграммъ, черт. 4 и 5 не могутъ датъ понятія о показателѣ политропъ.

Для того, чтобы изслѣдовать вліяніе тепла сжатія на результаты калориметрическихъ опытовъ, мы открыли люкъ въ камеру сжатія и произвели опыты, которые послужили также для выясненія вліянія внутренняго теплообмѣна. Какъ мы видѣли выше, результаты этихъ опытовъ получились совершенно тождественными съ результатами опытовъ при закрытомъ люкѣ. Это даетъ намъ основаніе высказать слѣдующія положенія :

а) теплота сжатія не можетъ вліять на результаты калориметрическихъ опытовъ замѣтнымъ образомъ, если сжатіе не превосходитъ одной атмосферы;

в) теплообмѣнъ черезъ внутреннюю поверхность происходитъ, но въ процентномъ отношеніи онъ не великъ.

7. Выясненіе вліянія высокихъ температуръ на треніе поршня несомнѣнно очень важно, потому что обычныя условія работы поршня у тепловыхъ машинъ сопровождайся высокой внутренней температурой.

Калориметрическій методъ изслѣдованія хотя и встрѣчаетъ здѣсь большое препятствіе со стороны, тепловыхъ потерь, но тѣмъ не менѣе онъ не исключается, что мы. можемъ видѣть изъ дальнѣйшаго.

Опыты серіи № 2 мы начали опытомъ съ самой высокой температурой, какой только могли достигнуть съ помощью тренія. При этомъ оказалось, что опытъ удается только при температурѣ стѣнокъ 53°—54° Ц. Выше поднять температуру становилось затруднительнымъ вслѣдствіе: очені, малаго расхода воды и вслѣдствіе зн&читслышхъ потерь тепла черезъ лучеиспусканіе. Для уменьшенія этихъ потерь 'Внѣшними стѣнками машины, она была обложена войлокомъ. Потери тепла черезъ-внутреіппою поверхность цилиндра мы можемъ приблизительно подсчитать по форм. (25). Подсчетъ для опыта № 11 далъ потерю равною 28,0 калоріямъ въ часъ, что составляетъ 2,86% отъ всего тепла, развиваемаго трепіемъ въ этомъ опытѣ.

Что касается точности наблюденій въ этихъ опытахъ, то она была не меньше той, какую мы вичислдаи выше для калориметрическихъ опытовъ.

Результаты всей серіи № 2 мы нанесли на діаграммахъ 0 и 7, черт. 8 и 9. На діаграммѣ 0 мы откладывали по оси абсшіесъ верхнюю температуру стѣнокъ по среднему термометру, а на діаграммѣ 7 по той же оси. откладывали среднюю температуру стѣнокъ (От. 13 табл. VI). Первый способъ нанесенія температуръ имѣетъ то преимущество, что приходится въ этомъ случаѣ оперировать съ величинами реальными, взятыми изъ опыта, тогда какъ среднія температуры столбца 13 вычислены при извѣстныхъ допущеніяхъ и за большую ихъ точпоеть нельзя поручиться. Но 07> другой стороны, верхняя температура стѣнокъ пе можетъ

вполнѣ характеризовать температурныя условія опыта, потому что эти условія зависятъ отъ температуры входящей воды, отъ скорости ея движенія въ рубашкѣ и т. и., поэтому памъ кажется, что среднія температуры лучше характеризуютъ опытъ съ температурной стороны.

Группу опытовъ №№ 11—15 мы начали съ высшей температуры м постепенно переходили къ низшей темературѣ. Всѣ точки на діагр. 6, отвѣчающія этимъ опытамъ, соединены прямыми линіями, такъ же соединены между собою прямыми линіями опыты ЭД>№ 16—19, которые были начаты съ низшей температуры. Послѣдніе опыты легли ниже опытовъ №№ 11—15, хотя опытъ съ высшей температурой № 19 почти сов-

$ 8.

падаетъ съ опытомъ № 11. Трудно найти объясненіе этому; возможно даже, что это зависитъ отъ способа нанесенія точекъ, тѣмъ болѣе, что ста діаграммѣ № 7 эти точки расположились по одной кривой линіи.

'пі ; - .і |

4<

3,г

3.0

«. г

4,Г

І.о

fe : • л >ІГ ,!Ч ! И П

; '1 • \% \\ у \>ІЬ

! \ \ •Ч*

[Д 1

чі ч \ S N

Ч>

lD/Lci ІЛ.ЖС

,.і

I' ■ '|/ >Н | I ,1*11 >

-.1 HUM)..}»

;1 U КН : чі І-ll.(»і .щ

/о'’ £«* Зо® ho’ 5ЬШ

Черх. 0.

8. Чтобы выяснитъ вліяніе болѣе высокихъ температуръ, нами былъ поставленъ особый опытъ, который только отчасти опирается на калориметрическіе опыты. Изъ послѣднихъ мы опредѣлили работу передачи энергіи отъ распредѣлительной доски до поршня. Для этого мы восиоль. зовались опытами №№ 12—18. Въ этихъ опытахъ мы записали расходъ энергіи на распредѣлительной доскѣ, а отвод омъ тепла изъ рубашки цилиндра опредѣлили количество энергіи, ушедшей на треніе поршня. Разность между этими величинами есть энергія, ушедшая на треніе въ

цапфахъ, на потери въ ременной передачѣ, на потери въ проводахъ и въ электродвигателѣ; при этихъ опытахъ сопротивленіе реостатами, конечно, не мѣнялось.

Опытъ состоялъ въ томъ, что машину „Отто-Деицъ“ пустили на свѣтильномъ газѣ, при чемъ она вращала электродвигатель, какъ динамо-мапгину. Когда температура стѣнокъ достигла приблизительно 80° Ц. и установилась, то прекратили доступъ газа, а машину стали вращать электродвигателемъ. Машина сейчасъ же. начала остывать отъ охлаждающей воды, вслѣдствіе чего началъ увеличиваться расходъ энергіи па ея вращеніе. Во время опыта записывалась температура стѣнокъ л вольты и амперы по распредѣлительной доскѣ. Результаты записей и вычисленій собраны въ таблицѣ VIII.

Таблица VIII.

№№> наблю- деній. Температура. 1 Ам- перы. Воль- ты. Ватты. і іПоправка ] ватты. Исправл. величи- ны. л. с. Работа тренія поршня л. с.

* !

1 75,0 77,5 77,5 14,0 22в 3163 ! +6,04 3169,(54 4,31 1,24

2 75,0 70.0 ' 7(5,0 14.0 228 3192 ! +6.64 3198.(54 4.35 1.28 '

3 71.0 71,5 і 72,0 14,5 227 3290 1-4,61 3294.61 4,48 1,41

4 «4.0 «4,5 і «0,0 15.0 22(5 3390 +2.95 3392.95 4.61 1.54

о 57,5 58,0 < 58,5 1(5.0 222 3550 +0,74 3550,74 4,83 1,7(5

(5 53,0 53.0 53,0 17,0 222 3774 0,00 3774,00 5,13 2,0(5

7 47.0 47.0 ■ 47,5 18.0 230 4140 —0,74 4139,26 5,60 2.53

8 43.0 43,0 44,0 19.0 230 4485 —4.(51 4480.39 (5,07 3.00

Я 40.0 40,0 [ 40.0 3,J’ 228 4700 — 11.80 4778.20 6.49 3.42

Результаты этого опыта были нанесены на діаграмму № 0, при чемъ по оси абсциссъ откладывали показанія средняго термометра. Мы можемъ видѣть, что кривая начинается при болѣе высокихъ температурахъ, чѣмъ мы имѣемъ при калощі метрическихъ опытахъ, подходитъ къ кривой группы опытовъ №№ И—15 около 12-го опыта и далѣе сливается съ ней. Это показываетъ намт>, что калориметрическіе опыты возможны при изслѣдованіи вліянія температуры на треніе, но только въ нѣкоторыхъ температурныхъ предѣлахъ. Эти результаты даютъ возможность судить о величинѣ тренія при обычныхъ условіяхъ работы машины.

Посмотримъ, съ какою точностью опредѣлена послѣдняя кривая, или какова точность всѣхъ данныхъ послѣдняш елчыбііа табл. VIII.

Вычисленіе ошибки мы. произвели для перваго и послѣдняго наблюденія, дающихъ наибольшее и наименьшее треніе поршня.

Ариѳметическая средина для величины потерь при передачѣ энергіи равна 8,07 л. с., при чемъ средняя онгибка ш= + 0,1 л. с. Возможная ошибка при отчетахъ но амперметру +0,5 амп., слѣдовательно, для наблюденія № 1 «=+8,57%, а для наблюденія № 9 «=+2,38%; возможная ошибка при отчетахъ по вольтметру +1 вольтъ, что соетав-

ляетъ для обоихъ наблюденій + 0,44%; средняя ошибка величины W=ei для наблюденія № 1 «,= + 4%, для наблюденія № 9 и9= + 2,8%, или соотвѣтственно для того и другого «1,=+126,5 ваттъ или +0.172 л. с. и ягу=+136,0 ваттъ или +0,184 л. с.

Во время опыта сила тока мѣнялась огь 14 а мл. до 21 амп., вслѣд-ствіе этого мѣнялись и потери отъ пагрѣванія обмотки якоря, проводовъ и реостатовъ, которые были включены въ цѣпь, слѣдовательно, вели- ' чина потерь передачи энергіи не оставалась постоянной (3,07 л. с.). Мы ввели поправку, которая оказалась меньше точности опредѣленія величины 3,07 л. с., но, чтобы намъ не было съ этой стороны возраженій,мы рѣшили ее показать.

Относительная средняя ошибка этой поправки получается очень большой, если отнести къ самой поправкѣ. Для перваго наблюденія «,= + 35.2%, что составляетъ 7,3 ватта или 0,1 л. с., дня послѣдняго наблюденія п„=± 27,0%, что составляетъ 3,2 ватта или 0,004 л. с.

Если мы теперь вычислимъ абсолютную среднюю ошибку опредѣленія работы тренія поршня (послѣди, столб. таблицы VIII), то для перваго наблюденія она выразится

m.1= + V0,100--f 0,17 2'-’+0,09 9- +0,2 л. с. или +16%,

для послѣдняго наблюденія

т9=+ѴО,Ю02+0,1842 + 0,00 4- ^ +0,2 л. с. или +5,8%.

На діаграммѣ № 6 по обѣимъ сторонамъ кривой а—bf вверхъ и внизъ отложена возможная величина ошибки (+ 0,2 л. с.); полученныя такимъ образомъ точки соединены пунктирными линіями. Если мы обратимъ вниманіе на то, что точки, взятыя изъ опыта., располагаются около самой кривой а—Ь} то должны будемъ придти -къ выводу, что вычисленная нами возможная ошибка, если имѣла мѣсто, то съ однимъ знакомъ во всѣхъ 9-ти наблюденіяхъ табл. VIII. Дѣйствительно. ошибка, сдѣланная нами при вычисленіи ариѳметической средины для потерь при передачѣ энергіи, вошла въ послѣдній столбецъ табл. VIII съ однимъ какимъ-либо злакомъ. Эта ошибка составляетъ только половину вычисленной нами (0,1 л. с.), другая половина ошибки вытекаетъ изъ неточности отсчетовъ по амперметру и вольтметру, но, благодаря тому, что эти отсчеты производились только въ тотъ моментъ, когда стрѣлка амперметра указывала вполнѣ опредѣленную величину, результаты отсчетовъ получились лучше, чѣмъ мы ожидали. Мы склонны думать поэтому, что фактически мы могли сдѣлать при полученіи кривой ошибку не болѣе 0,1 л. с,

9. Всѣ разсмотрѣнные до сихъ поръ опыты для опредѣленія вліянія высокихъ температуръ на треніе порнптя не даютъ еще намъ права дѣлать тѣ или иныя заключенія о треніи, происходящемъ во время процесса горѣнія, потому что въ это время внутри цилиндра, возникаетъ

температура въ 1800°—2000°Ц. Чтобы имѣть возможность судить объ этомъ, мы поставили рядъ опытовъ по механическому методу. О постановкѣ этихъ опытовъ мы говорили въ предыдущемъ параграфѣ, теперь посмотримъ, насколько близко мы подошли въ этихъ опытахъ къ истинной величинѣ тренія.

Результаты этихъ опытовъ собраны у насъ въ таблицахъ X и XI. Бъ таблицѣ X собраны всѣ опыты, относящіеся къ изслѣдованію вліянія охлаждающей воды на работу машины. Въ этихъ опытахъ число оборотовъ и нагрузку машины не мѣняли. Въ таблицѣ XI собраны опыты, поставленные для выясненія вліянія числа оборотовъ на работу машины; здѣсь температура охлаждающей воды поддерживалась одинаковой. Постоянство указанныхъ факторовъ имѣетъ относительное значеніе. Особенно же трудно было получить во всѣхъ опытахъ табл. XI одинаковую среднюю температуру охлаждающей воды. Непостоянство указанныхъ факторовъ вліяетъ на результаты выводовъ, но указать это вліяніе и вытекающую отсюда ошибку съ помощью вычисленіи невозможно, объ этомъ можно судитъ по результатамъ опытовъ, по тѣмъ отклоненіямъ отъ средней величины, которыя замѣчаются для отдѣльныхъ опытовъ. Но, чтобы судить о томъ, въ какой мѣрѣ возможно данное отклоненіе отъ не постоянства указанныхъ факторовъ и въ какой мѣрѣ отъ точности наблюденій и расчета, мы вычислили среднюю возможную ошибку въ опредѣленіи работы тренія поршня, на вычисленіи этой ошибки мы теперь и остановимся.

10. При пользованіи саморегулирующимся тормозомъ*) величина груза подвѣшеннаго къ тормазу не можетъ измѣняться, а потому величина эффективной работы Лт0 можетъ вычисляться по уравненію

гдѣ .

Вѣсъ G, выражающій нагрузку, состоитъ изъ двухъ величинъ: изъ вѣса груза ш равнодѣйствующей вѣса тормаза <?2. Вѣсъ 6*х=17,235 кгр. былъ опредѣленъ съ возможной ошибкой + 0,5 гр., вѣсъ 6*2=10,6 кгр. опредѣленъ съ возможной ошибкой + 20 гр., слѣдовательно, средняя ошибка въ опредѣл. нагрузки тормаза »г=+ \/202+0,5г=+20 гр. или относительная ошибка «=+0,072%. При опредѣленіи радіуса тормаза-возможна ошибка въ + 1 мм. или + 0,082%. Средняя относительная ошибка при вычисленіи А слагается изъ относительныхъ ошибокъ всѣхъ измѣреній плюсъ возмояшая ошибка на счетной линейкѣ + 0,02 %. Итакъ, мы имѣемъ 4=0,048 съ относительной ошибкой «=0,174% г). Возмояшая ошибка при нахожденіи числа оборотовъ п зависитъ отъ времени, если мы примемъ ошибку въ отсчетахъ времени

въ + 1 сек., то это составитъ +0,067%, а для двухъ наблюденій ±0,067Ѵ2= + 0,095%. Средняя относительная ошибка при опредѣленіи эффективной мощности будетъ равна ± 0,27%.

11. Индикаторная работа вычислялась нами по уравненію

мѣ ошибокъ D3 и Н плюсъ возможная ошибка на счетной линейкѣ, что у насъ составляетъ 2.0,14+0,16+0,02=+0,46%. Что касается возможной ошибки при огіредѣл. Рі, то согласно указаніямъ проф. Мейерах) и проф. Малѣева2) мы ее считаемъ +2%. Возможная средняя ошибка при опредѣленіи « у насъ вычислена + 0,095%.

Такимъ образомъ средняя ошибка при вычисленіи IV, равна «=0,46+ +2,0+0,095=+2,56%.

12. Индикаторная работа засасывающаго и выталкивающаго ходовъ или работа машины въ качествѣ насоса IV/, опредѣлилась по тому же уравненію, по какому вычислялась положительная работа, поэтому среднія ошибки числового множителя В и числа оборотовъ « остаются тѣми же. Что касается р/, то оно опредѣлялось съ большой возможной ошибкой. Главнымъ образомъ это зависило отъ величины площади индикаторной діаграммы, которая въ свою очередь зависала отъ величины разрѣженія засасывающаго хода. Дѣло въ томъ, что въ машинѣ „Отто-Дейцъ" регулировка количественная, слѣдовательно, регуляторъ этой маппшы, измѣняя подъемъ клапана, измѣняетъ величину засасываемаго заряда. Для отдѣльныхъ опытовъ площадь индикаторной діаграммы мѣняется въ два, три раза, что касается діаграммы одного и того же опыта, то колебанія эти доходятъ до + 10%. Если примемъ возможную ошибку планиметрированія + 0,2% 3), ошибку въ опредѣленіи длины діаграммы +0,16% и среднюю ошибку масштаба пружины + 0,55%, то возможная ошибка при опредѣленіи р/ равна

Если эту ошибку отнести къ работѣ цилиндра Nі, отъ которой IV/ составляетъ 0,1, то эта ошибка составитъ + 1,16% -

13- Теперь посмотримъ, съ какою среднею ошибкой опредѣлена у насъ работа вращенія маховика, вала и распредѣлительнаго механизма.

Расчетъ мы произведемъ для нѣкотораго средняго числа оборотовъ, для большаго же числа оборотовъ относительная точность, конечно,

Nt=Bptn,

£

ошибка этого числового коэффиціента равняется сум-

«=10,0 + 0,2 + 0,16 + 0,55^ + 11%. Средняя ошибка при опредѣленіи работы насоса

«=11+0,46+0,09 5 £2 +11,6 %.

1) Z. Y. а. J. 1901. $. 1348.

*) В. Малѣѳвъ. .Опытное изслѣдованіе двухтактныхъ машинъ". Стр. 10G.

*) Грамбергъ. „Техническое измѣреніе* *. Стр. 37.

будетъ увеличиваться, а для меньшаго уменьшаться. Возьмемъ наблюденіе № 9 для холостого хода изъ таблицы IX. Для вычисленія W2—і\ г (см. ур-ніе 24) необходимо знать сопротивленіе обмотки якоря г; эта величина г нами была опредѣлена съ средней относительной ошибкой ±1,76% и равняется 0,225 ома. Показаніе приборовъ было 6,4 амп. и 173 вольта. Такъ какъ точность этихъ приборовъ ±1 вольтъ и ±0,1 амп., то возможная относительная ошибка отсчета, силы тока будетъ _0,1.100_

равна n=zn-

:1,50%, а возможная относительная ошибка отсчета

0)4 * «до

напряженія и=+-------=0,578%; средняя относительная и абсолютная

173

ошибки вычисленія W2=ie будутъ равны м=1,56+0,578=+ 2,138% или т=± 23,66 ватта; средняя ошибка вычисленія г г равна п= 2.1,56 +1,76= ±4,88% или ±0,45 ватта; средняя ошибка вычисленія W2—r’r будетъ равна w—± + 23,60'-+0,452=±23,7 ватта -«=2,17%.

Таблица IX.

Холостой ходъ электродвигателя.

№№ наблюденій. Число оборот.« 1 Силатока амп. гі <2 о S CQ j Энергія I ватта. Потери ігг. Раз- ность.

1 840 8,2 231 1895 21,3 1873,7

2 800 8,0 220 1760 20,2 1739,8

3 735 7,2 199 1434 11,7 1422,3

4 612 5,9 157 926 7,8 9J8,2

5 550 5,3 138 732 6,3 725,7

6 440 4,3 103 443 4,2 438,8

7 305 3,2 50 160 2,3 157,7

8 800 7,8 220 1715 13,7 1701,3

9 660 6,4 173 1107 9,2 1097,8

10 490 ±7 120 564 5,0 559,0

11 250 2,8 34 96 13 94,2

Нагруженный ходъ электродвигателя.

. « Cti *м »Т* м ►м ф 3 2 35 5ч о £ || *1 ?! % £ Іо Силатока амп. Напряж. вольт. Энергія ватта. | Потери Раз- ность.

1 769 203 9,0 205 1845 18,2 1827,0

2 830 219 10,0 227 2270 22,5 2247^

3 698 184 8.8 І85 1628 17,4 1610,»

4 626 165 7,9 160 1265 14,0 125 ІИ

5 489 129 6,4 116 742 9,2 733,0

6 360 95 5,4 73 394 6,6 387,5

7 220 58 5,0 25 125 5,6 1253

8 345 91 6,0 67 402 8,1 394,0

9 550 145 7,2 138 994 11,5 983,0

10 656 173 8,8 181 1592 17,4 1575,0

11 808 213 10,5 221 2320 24,8 2295,0

Изъ діаграммы № 8, черт. 10, видимъ, что веѣ точки, полученныя путемъ наблюденія, отстоятъ отъ средней кривой «—h меньше, чѣмъ на 23,7 ватта, т. е. наблюденія были сдѣланы удовлетворительно.

Если мы подсчитаемъ среднія ошибки вычисленія —г\ г (см.

ур-ніе 24) для наблюденія № 4 при нагруженномъ ходѣ (табл. IX), то получимъ ю?=± 20,9 ваттъ и п=± 1,88%. Просматривая расположеніе точекъ относительно кривой с—d (діагр. 8), мы можемъ видѣть, что точки тіри малыхъ скоростяхъ лежатъ не далѣе 20 ваттъ, при большихъ же скоростяхъ наблюдаются сильныя отклоненія отъ кривой. Такъ напримѣръ, наблюденіе № 2 отклоняется на 4%, наблюдено № 1 на 9,8% и наблюденіе № 10 на 9,5%. Такая неудовлетворительность наблюденій объясняется тѣмъ, что напряженіе электрической сѣти, отъ которой мы брали токъ, во время опыта нѣсколько колебалось, слѣдствіемъ чего происходило то увеличеніе, то уменьшеніе числа оборотовъ;

слѣдовательно, происходило, то поглащеніе живой силы маховикомъ, то отдача имъ живой силы. Это можно было замѣтить и во время наблюденія, такъ какъ стрѣлка амперметра совершала колебанія. Чѣмъ больше

были числа оборотовъ машины, тѣмъ труднѣе становилось отсчитать силу тока, и приходилось брать нѣкоторое среднее значеніе, около котораго колебалась стрѣлка амперметра.

При опредѣленіи средней ошибки выраженія —і\ г)—(ІѴ2—і\г)

приход ится величину погрѣшности для IV,—г * г брать изъ діаграммы 8, какъ среднюю ариѳметическую всѣхъ погрѣшностей (отклоненій отъ нанесенной на глазъ кривой) равною +54,5 ваттъ, для W2—і\г можно взять ранѣе вычисленную величину 23,7 ваттъ, потому что погрѣшности отдѣльныхъ наблюденій не превосходятъ этой величины. Слѣдовательно, средняя ошибка всего выраженія будетъ т=± У23,72+54,52=59,4 ватта' эта величина, отнесенная къ разности (—і?г)—(IF,—і\г), при 600 оборотахъ даетъ относительную погрѣшность + 22,5%.

Слѣдующая діаграмма 9 представляетъ кривую измѣненія работы сопротивленія вращенія маховика, кривошипнаго -вала и распредѣлительнаго механизма. Эта кривая вычислена по уравненію (24). Для вычисленія средней ошибки опредѣленія работы вращенія litр яеоб-подимо знать, какая погрѣшность вносится съ принятіемъ коэффиціента ременной передачи равпымъ 0,95, но этого, къ сожалѣнію, мы не можемъ

<Я.СА6

о,9 о* о,7

в,і

0,5 0,4 0,3

о,г 0,1

SO Ьо Jo to 9о too по 19,о іЪ о іЧо /So іьо /jq /go f9o Ъоо Я/о ЯЯо

Черт 11.

знать, а потому ограничиваемся предположеніемъ, что средняя относительная ошибка будетъ та же, что и для выраженія

(Wx—і\г)—(І^»—і\г), т. е. ± 22,5%.

Если мы эту ошибку отнесемъ къ Ni наибольшему и наименьшему, то получимъ возможную ошибку ± 0,52% и +1%.

14. Теперь мы можемъ вычислить среднюю ошибку опредѣленія работы поршня. Такъ какъ у насъ

йв=Лг1+,Ѵ/—Ne—RBV,

то возможная средняя ошибка въ опредѣленіи Ва представится п=± Ѵ2,562+ 1,152+0Д7г-НДЮ2^ + 3,0% отъ индикаторной работы машины Ni. Такъ какъ эта индикаторная ра-

бота колебалась для всѣхъ опытовъ таблицы X отъ 14,0 л. с. до 15,4 л. с., то абсолютную среднюю ошибку ыы можемъ считать равною 0,46 л. с. Слѣдовательно, относительная средняя ошибка при опредѣленіи работы тренія равна +12,1% и до +15,4% отъ

15. Если мы теперь обратимся къ таблицѣ X, то можемъ видѣть, что колебаніе работа тренія у большинства отдѣльныхъ опытовъ можетъ быть объяснено возможной ошибкой при наблюденіяхъ п вычисленіяхъ. Тѣ опыты, которые отклоняются въ тіу или другую сторону отъ средней величины больше, чѣмъ на 0,46 л. с., у насъ отмѣчены знаками плюсъ и минусъ; при чемъ опыта, отклоняющіеся отъ средней величины тренія въ сторону увеличенія, отмѣчены знакомъ плюсъ, а въ сторону уменьшенія знакомъ минусъ.

Таблица X.

Всѣ опыты таблицы X разбиты у насъ на 4 серіи въ зависимости отъ температуры охлаждающей воды. Мы можемъ видѣть, что эта температура охлаждающей воды внутри каждой серіи опытовъ была не постоянной. Вліяніе на треніе этого измѣненія температуры трудно подмѣтить вслѣдствіе малой точности опытовъ, но если мы вычислимъ среднія величины тренія для каждой серіи, то вліяніе температуры воды на треніе обнаружавается.

Среднія ошибки въ опредѣленіи ариѳметическихъ срединъ у насъ получились слѣдуюпця: величина 3,77 л. с. опредѣлена съ средней ошибкой т=+0,07 л. с., величина 3,29 л. с. съ средней ошибкой т= =+0,10 л. с., величина 2,65 л. с. съ средней ошибкой ™=+0,06 л. с. и, наконецъ, величина 3,30 л. с. съ ересей ошибкой ж=+0,06 л. с. Всѣ величины ошибокъ значительно меньше той разности, которая получилась между средними величинами тренія отдѣльныхъ серій. Это даетъ намъ основаніе считать эту разность происходящей отъ температурныхъ условій опытовъ.

16. Въ таблицѣ XI собраны опыты, поставленные для изслѣдованія вліянія числа оборотовъ на работу машины „Отто-Дейцъ“. Мы

Таблица XT.

1 Лв№ Число Работа JV&.Ne Число Работа

опы- оборо- опы- оборо-

товъ. товъ. тренія. товъ. Т<»въ. тренія.

1-я с е р і я 20 152,0 1,90

21 152,0 2,00

1 122,8 1,69 22 152,4 1,92

2 126.0 1,83 23 152.4 1,94

3 126,8 1,54 24 152,7 1,89

4 127,2 1,94

5 127.5 1,48 151,0 1,95

6 127,(5 1,94 t

ЛшО f А П 1 я

126.4 1,74 25 169,5 2,41

2 я с е р і Я 26 170.8 2.56

27 171,1 2,35

7 146,7 2,06 28 171,2 4-2,93

8 148.8 1,84 29 171,4 2,65

9 148,8 1,97 30 171,7 2,60

10 150,2 1.98 31 171.8 2,17

11 150,3 1,78 32 172.0 +2,96

12 150.8 2,06 33 173.2 —1,78

13 151,2 1.94 34 173.8 2,05

14 151.3 2.14 35 174,0 2.57

15 151,5 1.91 36 174,0 2,71

16 ; і5і,б 1,74 37 174,2 2,43

17 151.6 | 2,34 38 174,6 2,33

18 151,8 1 1,92 39 174,6 2,46

19 152,0 I 1Д9 . 40 175,5 2,44

№.Ns Число Работа

опы- оборо-

товъ. товъ. тренія.

41 176,0 2,00

42 176,0 2,00

173,1 2,41

4-я с е р і я

43 192.8 2,77-

44 193,2 2,55

45 195,7 —2.24

46 196.0 2,53

47 196,5 2.90

48 196.5 2,81

49 196,8 2,27

50 197,6 2,78

51 197,6 2,93

52 198,0 2.40

53 198,0 2,98

54 198.4 2,60

по 198.3 3,71

56 199,2 3,61

57 200,0 -2,12

58 200,0 2,66

59 200,0 2.28

60 201.0 2,83

197.6 2,72 |

воспользовались этими опытами для изслѣдованія вліянія скорости на. треніе поршня. Всѣ опыты разбиты на серіи соотвѣтственно различнымъ числамъ оборотовъ. Внутри каждой серіи числа оборотовъ от-

дѣльныхъ опытовъ колебались отъ измѣненія условій работы машины въ предѣлахъ 5—6 оборотовъ. Въ обоихъ выводахъ среднихъ величинъ работы тренія мы не считаемся съ этимъ вліяніемъ колебанія чиселъ оборотовъ и предполагаемъ внутри каждой серіи опытовъ постоянство условій. Если же постоянства въ дѣйствительности не было, то все же эти перемѣнные факторы не оказывали вліянія больше возможной ошибки (0,46 л. с.) отъ измѣреній, наблюденій и вычисленій1.). Среднія ошибки мы вычисляли на общихъ основаніяхъ. .Вычисленія дали такіе результаты: дли ариѳметич. средины 1,74 л. с. средняя ошибка }п=+0,08 л. с., для ариѳм. средины 1,95 л. с. средняя ошибка т=х0,03 л. с., для ариѳм. средины 2,41 л. с. средняя ошибка ш= +0,07 л. с., для ариѳм. сред. 2, 72 л. с- среди, ошибка »і= + 0,07 л. с.. Нами вычислены еще среднія ариѳметическія величины для чиселъ оборотовъ, но среднія ошибки этихъ величинъ намъ мало интеіѵесіш, а потому мы ихъ и не указываемъ.

17. Мы должны еще указать на одну погрѣшность, которая заключается въ опредѣленіи тренія поршня но указанному способу. Это— треніе въ цапфѣ кривошипа и въ крейцкопфной головкѣ шатуна. Точно это треніе можно указать только опытнымъ путемъ, поэтому мы въ таблицы для тренія внесли числа, содержащія не только треніе поршпя, но и треніе въ шатунномъ механизмѣ. Во всякомъ случаѣ, это- треніе не значительно и не можетъ сколько нибудь зам ѣтно измѣнить результаты нашихъ опытовъ. Дѣйствительно, мы можемъ видѣть, что работа вращепія маховика, вала и распредѣлительнаго механизма составляетъ 0,5 л. с. при 200 об. Такъ какъ площадь цапфы колѣна равна V,-поверхности подшипниковъ, то мы можемъ ожидать, что и работа тренія въ папфѣ будетъ равняться приблизительно одной пятой работы вращенія вала. т. с. 0,1 л. с.. Эта величина не можетъ измѣнить разности среднихъ величинъ табл. X, потому что во всѣ эти величины она вхо литъ одинаковою и съ однимъ и тѣмъ же знакомъ плюсъ. Въ среднія величины таблицы ХГ она входитъ различною, но повліять на отношеніе этихъ величинъ она не можетъ замѣтнымъ образомъ, потому что подчиняется почти той же зависимости отъ числа бо]х>товъ, какой подчиняется и работа тренія поршня.

18. Въ заключеніе этой главы сдѣлаемъ бѣглый обзоръ опытному матеріалу въ таблицахъ VI и VII. Мы здѣсь укажемъ на нѣкоторыя подробности относительно этихъ таблицъ, о которыхъ нс пршшш'ъ намъ сказать выше.

Въ первой серіи опытовъ таблицы VI заключается матеріалъ наді изслѣдованіемъ вліянія скорости на величину тренія при смазкѣ смѣсью машиннаго масла № 6 съ цилиндровымъ № 1. Въ столбцахъ 17—20 собраны свѣдѣнія о свойствахъ смазки и о ея количествѣ. Въ столб-

*) Опыты, откланикнціеся болѣе, чѣмъ на 0,46 л. с., мы отмѣтили по предыдущему знаками плюсъ и минусъ

цѣ 18 указана вязкость во время опыта; величина эта получалась на основаніи средней температуры стѣнокъ (столб. 13) н большою точностью не отличается, потому что средняя температура стѣнокъ опредѣлена не точно; введенъ этотъ столбецъ съ цѣлью показать, хотя бы приблизительно, что мы можемъ ожидать въ отношеніи измѣненіи вязкости отъ температуры. Въ столбцѣ 21 и 22 указываются величины полнаго сопротивленія и удѣльнаго сопротивленія. Полное сопротивленіе вычислено па основаніи данныхъ столбцовъ 8 и 15 по форм. F=

= • удѣльное сопротивленіе / получено отъ дѣленія полнаго со-

ѵт ’

противленія на одну и ту же величину полной боковой поверхности поршня (3040 смг.), поэтому эта величина / все время остается про. порціоналъной F, пока мы имѣемъ дѣло съ одной и той же машиной. Въ столбцѣ 16 работа тренія приведена къ одной и той же скорости или къ одному и тому же числу оборотовъ (220 обор.). Поправка вводилась на основаніи предположенія, что работа тренія пропорціональна скорости. Какъ увидимъ дальше, это наше предположеніе совершенно справедливо.

Вторая серія содержитъ опыты., относящіеся къ изслѣдованію вліянія температурныхъ измѣненій на треніе поршня. Смазка оставалась та же, что и въ первой серіи.

Третья серія небольшая (№№ 20—23) поставлена была съ цѣлью выяснить вліяніе количества смазки. Эти опыты имѣютъ смыслъ только для данной машины и при низкой температурѣ тренія. Дѣло заключается въ томъ, что у машины „Отто-Дейцъ" смазка подается, приблизительно въ средину цилиндра, подъ давленіемъ особымъ насоси-комъ, поэтому можетъ получиться избытокъ смазки, который выдавливается изъ зазора между трущимися поверхностями, накопляется на краяхъ поршня и увеличиваетъ не только сопротивленіе движепію, но и внутреннее треніе въ слоѣ смазки. При смазкахъ съ малою удѣльною вязкостью этотъ избытокъ не оказываетъ замѣтнаго вліянія, при вязкихъ же смазкахъ и низкихъ температурахъ вліяніе это замѣтно. Что касается другихъ машинъ. „Горнсби-Акройдъ“ и компрессора, то тамъ вліяніе количества смазки вообще мало замѣтно, потому что у этихъ машинъ масло подавалось самотекомъ или разностью давленій атмосфернаго и разрѣженія въ цилиндрѣ. У машины „Горнсби-Акройдъ“ смазка поступала изъ масленки по гуттаперчевой трубкѣ въ отверстіе, сдѣланное на открытомъ краю цилиндра. Если мы обратимся къ опытамъ, то увидимъ, что наименьшее треніе получается для обильной керосиновой смазки (опытъ 22), но этотъ опытъ нужно отнести къ слѣдующей серіи № 4, гдѣ изслѣдовалось вліяніе вязкости, въ эту же серію онъ попалъ при постановкѣ опытовъ ввиду необходимости освободить цилиндръ отъ накопившагося большого избытка смазки отъ предыдущаго опыта. Слѣдующій опытъ № 23 былъ проведенъ при наименьшемъ ко-

личестѣ смазки, и треніе въ немъ получилось значительно меньше (/=0,0262), чѣмъ въ опытахъ № 6 (/=0,0364), № 20 (/=0,0406) и № 21 (/=0,0440). Такой благопріятный результатъ опыта № 23 мы склонны объяснить вліяніемъ предыдущаго опыта, именно, вліяніемъ керосина, который примѣшался къ смазкѣ отъ предыдущаго опыта и нѣсколько уменьшилъ ея вязкость. Несомнѣнно все-таки, что вліяніе количества смазки есть, а потому мы всѣ опыты съ большею вязкостью маселъ вели съ одинаковымъ расходомъ масла въ 1 часъ.

Серія 4-я была поставлена для изслѣдованія вліянія вязкости смазки на величршу тренія поршня. Первоначально у автора съ агами опытами была связала и другая мысль, а именно, обнаружить вліяніе температуры на треніе. Предполагалась составить рядъ смѣсей еъ керосиномъ (см. объ этомъ I главу) и получить такимъ образомъ смазку различной вязкости; по этой вязкости изъ діаграммы № 1 найти тѣ температурныя условія, при которыхъ обычная смазка (смѣсь маш. масл. съ вискозиномъ) имѣетъ ту же вязкость. Предполагалось, слѣдовательно, при низкихъ температурахъ опытовъ создать въ машинѣ условія тренія, отвѣчающія высокимъ температурамъ. Практически это осуществить не удалось, потому что вязкость маселъ подвергалась дальнѣйшему измѣненію во время опыта въ зависимости отъ его температурныхъ условій, поэтому пришлось отыскивать по діаграммѣ № 1 температуру, считаясь не съ тою вязкостью, какая опредѣлена при 20° Д, а съ предполагаемой вязкостью при средней температурѣ стѣнокъ (столб. 18). Этотъ методъ не могъ датъ удовлетворительныхъ результатовъ, поэтому оставалось расматривать эти опыты только по отношенію къ вязкости смазки.

Серія 5-я поставлена для выясненія вліянія измѣненія температуры при смазкѣ машиннымъ .масломъ. Результаты опытовъ нанесены на діаграммѣ № 7 (кривая с—d).

Серія 6-я поставлена для опредѣленія вліянія скорости на величину тренія при смазкѣ машиннымъ масломъ. Результаты опытовъ нанесены на діаграммѣ № 3.

Серіи 7-я и 8-я поставлены для опредѣленія тренія безъ поршневыхъ колецъ. Чтобы показать, что поршневыя кольца не оказываютъ вліянія на законъ измѣненія тренія со скоростью, нами были поставлены опыты при различныхъ числахъ оборотовъ. Результаты этихъ опытовъ нанесены на діаграммѣ № 3.

Въ таблицѣ ѴП собраны опыты по изслѣдованію тренія поршней у компрессора и машины „Горнсби-Акройдъ". Въ виду того, что число оборотовъ оказываетъ большое вліяніе на величину работы тренія, мы для лучшей характеристики тренія поршня не ограничивались одною опредѣленною скоростью, а измѣняли ее въ возможныхъ предѣлахъ для каждой машины.

Вслѣдствіе того, что у этихъ машинъ нельзя было измѣрять температуру стѣнокъ цилиндра, въ таблицѣ Ѵ’П отсутствуютъ оотвѣтсгвую-щіе столбцы данныхъ. Для того, чтобы судитъ о температурныхъ условіяхъ опыта, мы ввели столбецъ б-ой средней температуры воды. Въ этой таблицѣ отсутствуютъ у насъ свѣдѣнія о свойствахъ смазки; это отсутствіе объясняется тѣмъ, что при постановкѣ всѣхъ опытовъ таблицы VII употреблялось только два вида смазки, смѣсь машиннаго масла № 6 въ половинномъ количествѣ съ цилиндровымъ № 1 и одно машинное масло № 6. Свойства той и другой смазки оставались постоянными, и ихъ можно видѣть на таблицѣ VI.

Серіи №№ 9, 10, 11 и 12 относятся къ опытамъ съ компрессоромъ. Во всѣхъ опытахъ этихъ серій мѣнялись числа оборотовъ. Всѣ опыты ставились при низкой температурѣ, при чемъ въ первыхъ двухъ серіяхъ входящая вода не подогрѣвалась. Смазкой во всѣхъ опытахъ было машинное масло. Поршневыя кольца были сняты только въ серіи № 11. Въ этой серіи пришлось ограничиться только тремя опытами въ виду затруднительности ихъ постановки. Всѣ результаты этихъ опытовъ съ компрессоромъ собраны на діаграммѣ № 5.

Серіи № № 13, 14, 15 и 16 и 17 относятся къ опытамъ съ машиною „Горнсби-Акройдъ". Во всѣхъ опытахъ этихъ серій мѣнялось число оборотовъ. Двѣ первыя серіи были произведены съ поршневыми кольцами, остальныя щюизводиліиеь безъ колецъ. Машинное масло было употреблено въ серіяхъ №№ 13 и 15, въ серіяхъ же Л«ЛІ> 14, 16 и 17 употреблялась смѣсь. Въ серіи № 17 задняя полость была сообщена люкомъ съ воздухомъ, въ остальныхъ серіяхъ люкъ былъ закрытъ, при чемъ объемъ камеры сжатія былъ равенъ 23780 см.3. Всѣ результаты этихъ опытовъ собраны на діаграммѣ № 4.

Результаты опытовъ.

На основаніи всего опытнаго матеріала, разсмотрѣннаго въ предыдущей главѣ, мы въ этой главѣ сдѣлаемъ соотвѣтствующіе выводы.

1. Когда мы говорили о треніи смазанныхъ тѣлъ, то установили;, что работа тренія зависитъ отъ давленія, отъ величины поверхности, отъ скорости движенія, отъ температуры смазывающаго слоя, отъ внутреннихъ свойствъ смазки и отъ величины зазора между трущимися поверхностями. Для того, чтобы выяснить вліяніе того или иного изъ указанныхъ факторовъ, необходимо обставить опытъ такъ, чтобы при одномъ измѣняющемся факторѣ остальные оставались постоянными. При изслѣдованіи тренія поршня мы сталкивались съ двумя затрудненіями, Ео-первыхъ, не всѣ факторы мы можемъ мѣнять по произволу, во-вторыхъ, не всѣ факторы можемъ сдѣлать постоянными. Вопросъ о треніи поршня находится по отношенію къ изслѣдованію въ наихудшемъ положеніи, вслѣдствіе большихъ техническихъ затрудненіи измѣненія нѣкоторыхъ факторовъ и условій опыта; налр., измѣнять давленіе на единицу поверхности мы не можемъ въ одной и той же машинѣ сколько нибудь замѣтно для измѣненія величины тренія; можно получить различное давленіе, только переходя отъ одной машины къ другой; такимъ же путемъ мы можемъ достигнутъ и измѣненія величины трущейся поверхности и измѣненія величины зазора; но переходъ отъ одной машины къ другой связанъ съ измѣненіемъ нѣкоторыхъ другихъ факторовъ, вліяющихъ на треніе, напримѣръ, съ измѣненіемъ качества обработки поверхностей. Съ другой стороны, нельзя достигнуть постоянства такихъ факторовъ, какъ температурныя условія опыта. Вслѣдствіе такихъ затрудненій, опытное изслѣдованіе тренія поршня не даетъ возможности изслѣдовать вощадсъ со воіѣхъ сторонъ. Но рѣшеніе вопроса о треніи поршня, въ узко-спеціальномъ смыслѣ, не требуетъ всеето]хптаяго отвѣта; такъ, напримѣръ, вопросъ объ удѣльномъ давленіи для тренія поршня не имѣетъ значепія, потому что возможныя колебанія давленія для различныхъ поршней нс велики, и вліяніе его на треніе ничтожно.

Удѣльное давленіе отъ вѣса поршня въ нашихъ опытахъ мѣнялось отъ 0 у компрессора до 0,076 кгр./ем.2 у манппты „Отто-Дсипъ" и до 0,082 кгр'./см2 у машины „Горнсби-Акройдъ". Сравнимыми являются

только днѣ послѣднія машины, потому что конструкціи поршней у нихъ одинаковыя, но при той разницѣ удѣльнаго давленія, какая существуетъ для этихъ машинъ, о вліяніи давленія говорить не приходится. Слѣдовательно, на основаніи своихъ опытовъ мы не можемъ вывести заключенія относительно вліянія давленія на треніе поэтому ограничимся здѣсь сводкой взглядовъ различныхъ авторовъ, по этому вопросу.

По мнѣнію Him’а (1854 г.) и II. Петрова (1886 г.) сила тренія хорошо смазанныхъ тѣлъ пропорціональна корнямъ квадратнымъ изъ давленій Р; по мнѣнію Tower’s, (1885 г.) и Dettmar’а (1899 г.) коэффиціентъ тренія обратно пропорціоналенъ удѣльнымъ давленіямъ р, а потому сила тренія не зависитъ отъ полнаго давленія. По мнѣнію позднѣйшихъ авторовъ Stribeck’а (1902 г.), Lasche (1902 Г-), Негтапп’а (1905 г.) и Пинегана (1911 г.) коэффиціентъ тренія падаетъ до переходной налрузіш, а затѣмъ начинаетъ вновь расти, при чемъ законъ паденія въ каждомъ случаѣ можетъ быть различенъ. Такъ какъ переходная нагрузка лежитъ далеко за предѣлами возможныхъ давленій отъ вѣса поршня и отъ нажатія колецъ, то мы считаемъ, что возможное измѣненіе давленія не можетъ вызвать чрезмѣрнаго увеличенія тренія поршня и даже оказать существенное вліяніе.

2. Гораздо замѣтнѣе изъ опытовъ вліяніе поршневыхъ колецъ.

Въ слѣдующей таблицѣ XII показано, насколько уменьшилась работа тренія при одной и той же скорости (г>ю=2,5 мт.) послѣ того, какъ снимались кольца съ поршня.

Таблица XII.

Машина. Полное давленіе Машинное масло Смѣсь

отъ вѣса поршня и колецъ. отъ вѣса поршня. кольца надѣты. кольца сняты. кольца надѣты. кольца сняты.

Отто-Дейнъ 258.8 63.8 3,20 2,31 3,78 2,70

Отношеніе — — 1,39 1 1,40 1

Горнсби-Акройдъ .... 701,5 124,5 3,38 1.84 4,70 2,78

Отношеніе ' 1,84 1 1,69 1

Величины работы тренія взяты въ эту таблицу изъ діаграммы № 3 и № 4. Для большей наглядности въ этой табліицѣ показано и отношеніе работъ тренія съ поршневыми кольцами и безъ нихъ. По этой таблицѣ мы можемъ судить о вліяніи поршневыхъ колецъ на треніе только для каждой машины въ отдѣльности; для того же, чтобы сдѣлать результаты опытовъ обѣихъ машинъ сравнимыми между собой, мы составили двѣ другія таблицы ХПІ и XIV.

Въ таблицахъ VI и ѴП у насъ имѣются два столбца (21 и 22 табл. VI и 13 и 14 табл. ѴП) гдѣ показаны сопротивленіе поршня движенію F и удѣльное сопротивленіе /, которое получалось отъ дѣленія первой величины на всю боковую поверхность поршня. Величины F не могутъ

сравниваться у различныхъ машинъ, потому что онѣ относятся къ различнымъ величинамъ поверхностей тренія, но также и / неудобно для сравненія въ томъ видѣ, въ какомъ мы его вычислили, потому что въ этомъ вычисленіи не принято во вниманіе отношеніе площадей колецъ и самаго поршня. Для того, чтобы это учесть, приходится слѣдовать такому порядку: опредѣлить среднюю величину F, изъ опытовъ съ поршневыми кольцами и вычесть изъ нея среднюю величину Ъ\, опредѣленную изъ опытовъ безъ поршпѳвыхъ колецъ, тогда разность будетъ выражать величину сопротивленія тренія колецъ. Все это можно выразить уравненіемъ (27)

Fk=F1—Fz. (27)

Въ такой расчетъ вносится предположеніе, что треніе самаго поршня не мѣняется и стается постояннымъ, какъ съ поршневыми кольцами, такъ и безъ нихъ, между тѣмъ слой смазки подъ вліяніемъ соскабливанія колецъ въ томъ и другомъ случаѣ будетъ различенъ, а слѣдовательно, будетъ различаться и треніе. Кромѣ того, при вычисленіи сопротивленія колецъ на результатъ вліяютъ, какъ средняя ошибка вычисленія F1} такъ и средняя ошибка вычисленія F,. Эти обстоятельства и побудили насъ отказаться отъ вычисленія по отдѣльности для каждаго опыта' удѣльнаго сопротивленія тренія для колецъ и для поршня.

Въ слѣдующей таблицѣ у насъ собраны всѣ величины сопротивленія тренія и при нихъ указаны средпія ошибки.

Таблица ХШ.

I,. 1 Машина. Смѣсь Машинное ма с ло

J>\ j rcwL F. j 2.Ш., Fk ьтр. кгр. кгр. j кгр. K p. rtwk кгр. і'і I ±»н кгр. кгр. 1*2 кгр. кгр. Fk ±Шк кгр. кгр.

Отто-Дейцъ . . Горнсби-Акройді 113,64 142,03 4,80 81,30 11,98 83,40 6,03 32,34 3,85 58,63 7,77 12,60 1 94,53' 5,77 99,75 3,82 69,9 54,16 6,31 2,20 24,63 45,59 8,54; 4,88

На основаніи этихъ данныхъ у насъ составлена слѣдующая таблица XIY, въ которой собраны удѣльныя сопротивленія тренія. При вычисленіи удѣльп. сопротивленія тренія поршня безъ колецъ приня-

та б л и ц а XIV.

С м ѣ с ь " Машинное м а с л о.

Машина. Удѣ л. сопрот. I Удѣл' сопрот. ! Удѣл. сопрот. Удѣл. сопрот.

поршня 1 поршня поршня поршпя

/ ■*»% / / 1 о

Отто-Дейць . . . 0,0309 7,4 0,0780 24,6 0,0265 1 9,0 0,0600 34,6

Горнсби-Акройдъ 0,0175 4,6 0,0846 21,5 0,0114; 5,9 0,0658 10,6

малась въ расчетъ его боковая поверхность за вычетомъ площади выточекъ для колецъ. Въ этой же таблицѣ показаны среднія ошибки въ опредѣленіи /, отнесенныя къ самимъ этимъ величинамъ.

Точность опредѣленія удѣльнаго сопротивленія нс велика, ш» особенно она неудовлетворительна для удѣльнаго сопротивленія колецъ. При сравненьи удѣльнаго сопротивленія поршня одной и другой машины мы можемъ констатировать, что оно меньше у машины „Горноби-Акройдъ" и больше у машины „Отто-Дейцъ. Возможныя ошибки менѣе •разницы между удѣльными давленіями. Мы объясняемъ -чту разницу івумя причинами, во-первыхъ, машина „Отто-Дейцъ" новая, тогда какъ вторая много работала въ экенлоатад іонныхъ цѣляхъ, слѣдовательно, у нея поршень приработался къ цилиндру, во-вторыхъ, вслѣдствіе износа зазоръ у машины „Горнеби-Акройдъ" сдѣлался настолько значительнымъ, что верхняя часть поверхности поршня въ треніи не участвуетъ, поэтому при вычисленіи удѣльнаго сопротивленія тренія нужно было бы брать въ расчетъ не всю боковую поверхность, а за вычетомъ нѣкоторой ея части. Къ сожалѣнію, по вполнѣ понятнымъ причинамъ, мы этого сдѣлать не можемъ.

При сравненіи удѣльнаго сопротивленія колецъ наблюдается обратное. Удѣльное сопротивленіе колецъ у машины „Горнеби-Акройдъ" больше, чѣмъ у первой машины. Чѣмъ это можно объяснить, мы затрудняемся сказать, объясняется ли это особенностями матеріала или возможной ошибки въ опредѣленіи величины /, но, во всякомъ случаѣ не тою разницею въ удѣльномъ давленіи, которая обнаруживается отъ различія упругости колецъ.

Изъ всего изложеннаго мы можемъ заключить, что работа тренія колецъ составляетъ значительную частъ работы тренія поршня; въ нашихъ опытахъ она доходитъ въ отдѣльныхъ случаяхъ до 45% (см. табл. XIIIі отъ всего тренія поршня. Такое увеличеніе тренія отъ колецъ можно объяснить не столько ихъ нажимакицимь усиліемъ, сколько соскабливаніемъ ими смалывающаго слоя. Съ уменьшеніемъ толщины слоя увеличивается угловая скорость <р, а, слѣдовательно,, растетъ н величина тренія.

3. Что касается вліянія величины поверхности на величину силы тренія, то и объ этомъ на основаніи своихъ опытовъ тоже ничего не можемъ сказать. Наши теоретическіе выводы и мнѣнія всѣхъ выше указашіыхт, авторовъ ( кромѣ Піт’а) сходятся на одномъ заключеніи, что сила тренія пропорціональна трущейся поверхности.

4. Относительно вліянія скорости на треніе различные авторы приходятъ къ различнымъ выводамъ. Піт и Петровъ считаютъ силу трепія машинныхъ частей пропорціональной скорости относительнаго движенія твердыхъ тѣлъ, Tower и Dettmar считаютъ ее пропорціональной корню квадратному изъ скорости, всѣ остальные авторы приходятъ къ выводу, что вначалѣ съ увеличеніемъ скорости сила тренія быстро надаетъ, потомъ начинаетъ расти приблизительно до 4 мт./сек., выше этой скорости сила тренія не увеличивается (Lasche) 1). •)

•) Всѣ указанные авторы дѣлаютъ спои выводы го отношенію к/, коэффиціенту тренія, но так< какъ сила тренія при постоянномъ давленіи пропорціонально коэффиціенту тренія (ур-іѳіб), то замѣна одного понятія другимъ не искажаетъ емысла.

Посмотримъ теперь какіе выводы мы можемъ сдѣлать на основаніи нашихъ опытовъ относительно вліянія скорости на треніе поршня. На діаграммахъ №№ 3, 4 и 5 (см. прилож. въ концѣ книги;) мы по оси абсциссъ откладывали среднюю скорость поршня ѵт. Средняя скорость поршня пропорціональна числу оборотовъ, какъ и окружная еко-]юсть у цапфъ, но явленія, происходящія въ томъ и другомъ случаѣ, различаю гея. Въ одномъ случаѣ сдвигъ слоя смазки происходитъ по одному только направленію, въ другомъ случаѣ сдвигъ мѣняетъ свое направленіе. Вѣроятно, послѣднее обстоятельство связано съ тратой энергіи. Движеніе поршня совершается то ускоренно, то замедленно, слѣдовательно, мы должны ожидать соотвѣтственныя перемѣщенія частицъ смазки подъ вліяніемъ ихъ живой силы. Такъ какъ за каждый оборота вала поршень два раза приходитъ въ мертвое положеніе, то, слѣдовательно, мы также имѣемъ дѣло съ треніемъ покоя. Насколько всѣ указанные факторы вліяютъ на величину тренія поршня, объ этомъ мы можемъ говорить только предположительно. Несомнѣнно, что объ однородности явленія тренія у цапфъ и поршней говорить не приходится, но несомнѣнно также и то, что тѣ законы тренія смазанныхъ тѣлъ, которые обнаруживаются въ цапфахъ, должны проявиться и въ треніи поршня.

Въ главѣ о треніи смазапныхъ тѣлъ мы говорили, что сила тренія не зависитъ отъ скорости относительнаго движенія, если величина зазора между трущимися тѣлами достаточна для того, чтобы слой смазки могъ увличиваться. Это положеніе дало намъ возможность предполагать, что и сила тренія поршня не должна измѣняться съ числомъ оборотовъ, такъ какъ величина зазора между цилиндромъ и поршнемъ достаточно велика (см. объ этомъ въ гл. П); но тогда, согласно уравненію (19), мы должны въ своихъ опытахъ получитъ работу тренія пропорціональной скорости ѵ. Дѣйствительно, мы въ этомъ вполнѣ можемъ убѣдиться на основаніи нашихъ опытовъ. Обратимся къ опытамъ таблицы XI. Если мы возьмемъ изъ этой таблицы отношеніе среднихъ величинъ чиселъ оборотовъ, то можемъ написать рядъ отношеній:

126,4 :151.0 :173,1 : 197,6=1 : 1,19 :1,37 :1,56.

Отношеніе же соотвѣтственныхъ величинъ тренія представится рядомъ:

1,74 :1,95 : 2,41 : 2,72=1 : 1,12 :1,38 :1,56.

Сравненіе обоихъ рядовъ отношеній показываетъ почти полную пропорціональность между числами оборотовъ и работою тренія. Такой результатъ опытовъ могъ и пе подучиться подъ вліяніемъ возможной средней ошибки, по вліяніе это всетаки не настолько велико, чтобы скрыть совершенно пропорціональность. Если мы прибавимъ или убавимъ возможныя среднія ошибки въ опредѣленіи работы тренія, то получимъ слѣдующіе два ряда отношеній:

1) отъ прибавленія

1,82 : 1,98 : 2,48 : 2,79=1 : 1,09 : 1,36 : 1.53

2) отъ уменьшенія

1,66 : 1,92 : 2,34 : 2,65=1 : 1,16 : 1,41 : 1,60.

Сравнивая эта два ряда отношеній съ рядомъ, выражающимъ отношеніе чиселъ оборотовъ, мы можемъ видѣть, что они представляютъ большее отклоненіе отъ пропорціональности съ нимъ, чѣмъ рядъ, полученный прямо изъ опыта, но все таки пропорціональность видна. Въ рядѣ отношеніи, полученныхъ изъ опыта, наибольшее отклоненіе отъ пропорціональности имѣетъ второй членъ ряда, но и онъ исправляется, если внести ошибку въ одинъ этотъ членъ.

Если мы обратимся къ діаграммамъ № 3 и № 4, то увидимъ, что зависимость работы тренія отъ скорости выражена у насъ прямыми линіями, проходяпщми черезъ начало координатъ. Каждая линія отвѣчаетъ опредѣленной серіи опытовъ. Какъ только нами была подмѣчена пропорціональность между работою тренія и скоростью, то мы вычислили на основаніи всѣхъ опытовъ серіи среднюю величину удѣльнаго сопротивленія и по ней уже опредѣлили направленіе прямой линіи. Отдѣльные опыты замѣтно отклоняются отъ прямыхъ линій, и эта отклоненія колеблются въ среднемъ около 3,5% для отдѣльныхъ серій. Такъ какъ эти отклоненія опытовъ отъ прямой происходятъ въ ту и другую сторону, то мы считаемъ возможнымъ выразить прямою линіей дѣйствительную зависимость между работою тренія и скоростью, которую аналитически можно представитъ такъ: Лк=кѵ- Если предположить, что сила тренія пропорціональна скорости (77т?., Петровъ), то при постоянной толщинѣ слоя работа будетъ пропорціональна квадрату скорости, АК~кѵ-\ если предположить силу тренія пропорціональной корню квадратному изъ скорости, то работа будетъ пропорціональна 1,5 степени скорости, Ак=и’’5. На діаграммѣ № 3 мы построили пунктирныя кривыя, выражающія всѣ указанныя зависимости работы тренія отъ скорости, также построена, кривая, выражающая зависимость

і,б

ЛВ=Ѵ'1’. Изъ сравненія нашихъ результатовъ съ этими кривыми, мы ясно видимъ, что треніе поршня не подчиняется ни одной изъ выше указанныхъ зависимостей. Слѣдовательно, мы можемъ предположить, что работа тренія поршня измѣняется пропорціонально первой степени скорости, т. е. линейно, или же пропорціонально какой-либо степепи очень близкой къ единицѣ (0,95—1,05). Такъ какъ съ помощью нашихъ калориметрическихъ опытовъ нельзя точнѣе указать эту зависимость, то вѣрнѣе всего будетъ выразитъ ее линейно, тѣмъ болѣе, что это вполнѣ согласуется съ результатами опытовъ табл. XT.

Если мы теперь обратимъ вниманіе на діаграмму № 5, на которой нанесены результаты опытовъ съ компрессоромъ, то тамъ зависимость

работы тренія отъ скорости иная. Хотя эту зависимость мы выразили прямыми линіями, но это мы сдѣлали только потому, что точность оіш-товъ не достаточна для тою, чтобы можно было по нимъ судить о формѣ кривыхъ. Возможно, что зависимость эта не подчиняется закону прямой линіи, а есть какая-нибудь кривая, тѣмъ болѣе, что эти прямыя линіи, во-первыхъ, не проходятъ черезъ начало координатъ, во-вторыхъ, лежать между кривыми, законъ измѣненія которыхъ выражается уравненіями Ай=кѵ2 и Аи=/г<и-5. То, что линіи не гіро-ходятъ черезъ начало координатъ, показываетъ уже на непропорціональность между работою тренія и скоростью, а то, что линіи эти лежатъ между кривыми, даетъ намт, основаніе предполагать, что зависимость эта можетъ быть выражена кривою, одноименной съ указанными.Точность опытовъ съ компрессоромъ не велика (возможныя ошибки въ этихъ опытахъ нами указаны были, выше), поэтому мы считаемъ возможнымъ сдѣлать и такое предположеніе, что зависимость между работою тренія и скоростью можетъ быть выражена даже одной изъ указанныхъ кривыхъ. Въ особенности мы можемъ это сказать относительно опытовъ серіи № 12, которые мы можемъ легко представить кривой А к—кѵ'\ перемѣстивъ ее на чертежѣ вправо.

Все это указываетъ на то, что треніе поршня у компрессора находится въ другой зависимости отъ скорости, чѣмъ у машины „Отто-Дейцъ" и „Горнсби-Акройдъ; но эти результаты для насъ не явились неожиданными.

Пропорціональность между работою тренія и скоростью мы ожидаемъ въ тѣхъ случаяхъ, когда зазоръ меж^у трущимися тѣлами достаточно великъ для увеличенія толщины слоя отъ скорости, въ противномъ случаѣ съ увеличеніемъ относительной скорости ѵ будетъ увеличиваться угловая скорость <р, слѣдовательно, будетъ увеличиваться удѣльное сопротивленіе тренія f, и работа тренія будетъ расти пропорціонально нѣкоторой степени отъ ѵ, большей едипицы. Если мы обратимъ вниманіе на величину зазора у компрессора, то увидимъ, что онъ немногимъ меньше зазора машины „Отто-Дейцъ", поэтому искать причину выше указанному явленію въ величинѣ зазора не приходится. Здѣсь мы причину находимъ въ другомъ обстоятельствѣ, которое сразу обратило паше вниманіе при осмотрѣ поршня. Оказалось, что одна сторона поршня была сильно стерта. Это указывало на то, что поршень не центрально ходитъ въ цилиндрѣ, а прижатъ однимъ бокомъ къ поверхности цилиндра. Это происходитъ отъ тою, что крышки цилиндра плохо центрированы, вслѣдствіе чего ось сквозного штока не совпадаетъ съ осью цилиндра. Каково это нажимающее усиліе—трудно сказать, возможно, что оно и не такъ велико, потому что иначе обратило бы на себя вниманіе при постройкѣ копрессора, по несомнѣнно, величина зазора здѣсь мала и, кромѣ тою, не можетъ увеличиваться подъ вліяніемъ гидродинамическаго напора.

Слѣдовательно, въ компрессорѣ мы имѣемъ случай, когда толщина слоя или совершенно не мѣняется или мѣняется весьма мало. Результатомъ этого является увеличеніе угловой скорости и удѣльнаго сопротивленія /. На діаграммѣ № 11 (черт. 12) нанесены кривыя измѣненія / отъ скорости ѵ. Изъ діаграммы трудно опредѣлить зависимость между / и ѵ; будутъ ли эти линіи прямыми или кривыми—неизвѣстно, повидимому, они не всѣ пройдутъ черезъ начало координатъ, если ігхъ

представить въ видѣ прямыхъ линій. Для опытоъ серіи № 12, прямая линія проходитъ черезъ начало координатъ, т. е. зависимость между / и ѵ такая, что f—kv, это мы и должны были ожидать, такъ какъ работа тренія для этихъ опытовъ пропорціональна квадрату скорости ѵ, какъ это мы видѣли выше.

5. Для изслѣдованія вліянія вязкости смазки на треніе поршня нами были поставлены опыты серіи № 4.

Дли того, чтобы яснѣе можно было видѣть зависимость тренія отъ вязкости, нами построена діаграмма № 10. (См. прилож. въ концѣ г книги). На эту діаграмму мы наносили вязкость смазки не при 20°Ц., а ту, которая отвѣчаетъ средней температурѣ опыта, т. е. пользовались

вязкостью столбца 18 табл. VI. Насколько точно выражаетъ эта кривая указанную зависимость, мы объ этомъ не рѣшаемся что либо утверди* тельно говорить, но несомнѣнно одно, что пропорціональности между вязкостью и работою тренія нѣтъ, нѣтъ этой пропорціональности га относительно удѣльнаго сопротивленія тренія, что мы могли ожидать на основаніи уравненій (18) и (19).

Слѣдующая таблица XV наглядно показываетъ, насколько откло> няются отъ пропорціональности вязкость и удѣльное сопротивленіе.

Таблица XV.

| опытовъ. Вязкость. Удѣльное сопротивле- ніе. опытовъ. Вязкость. Удѣльное сопротивле- ніе.

Г 22 1,00 • 1,53 31 25,43 2,07

24 1,56 1,08 32 50,90 2,79

| 25 4,24 1,00 33 8,06 1,83

1 26 4,81 1,18 34 6,84 1,90

і 27 4,47 1,86 35 5,17 1,83

І 28 30,00 2,48 36 3,41 1.66

1 29 4,78 1,69 37 2,81 1,44

30 13,16 1,87 38 2,01 1,15

Для большей наглядности мы выразили въ этой таблицѣ вязкость и удѣльное сопротивленіе / не ихъ величинами, а числами имъ пропорціональными, принявъ ихъ наименьшія значенія за единицу.

Мы видимъ изъ таблицы, что съ увеличеніемъ вязкости въ 5-ть 10-ть разъ, удѣльное сопротивленіе увеличивается въ два., три раза (опыты № 25, 31 и 32). Объясненіе этому мы находимъ въ томъ, что чѣмъ гуще будетъ смазка, тѣмъ толще будетъ емазавыющій слой, и тѣмъ меньше угловая скорость. Величина же удѣльнаго сопротивленія / но уровненію (21) выражается черезъ угловую скорость 9 и коэффиціентъ внутренняго тренія

f=M-

Съ увеличеніемъ вязкости, а, слѣдовательно, и коэффиціента внутренняго тренія іа., уменьшается 9, если только мало измѣняется /. Если бы эти величины были обратно пропорціональны одна другой, то величина / оставалась бы постоянной для всякихъ смазокъ, но, такъ какъ этого нѣтъ, іч) мы заключаемъ, что толщина слоя, уменьшающая угловую скорость, обусловливается не только внутреннимъ ецѣпленемъ и треніемъ частицъ, но и другими внутренними свойствами масла. Здѣсь мы держимся того мнѣнія, что угловая скоіюсть 9 есть одна изъ характеристическихъ особенностей всякой смазки. Уменьшить челга-ышу 9 искусственно нельзя, не мѣняя самой смазки, потому что для ©того потребовалось бы при постоянной относительной скорости ѵ увели-

•шть толщину смазывающаго слоя, которая обусловливается только внутренними свойствами смазки. Зато мы всегд^. можемъ увеличить ф, уменьшая зазоръ между трущимися поверхностями.

Если мы вернемся къ таблицѣ XV, то можемъ также видѣть, что съ уменьшеніемъ вязкости сравнительно съ опытомъ № 25, удѣльное сопротивленіе увеличивается въ опытахъ №№ 22, 24, 36, 37 и 38. Въ опытахъ 24 и 38 зто увеличеніе можно отнести на счетъ неточности опредѣленія /, но въ остальныхъ опытахъ это увеличеніе несомнѣнно, и объясняется оно непосредственнымъ соприкасаніемъ металлическихъ частей, вслѣдствіе выдавливанія смазки. Подъ этимъ понятіемъ понимается такое уменьшеніе толщины слоя смазки, когда выступающія частицы одной поверхности въ большомъ числѣ непосредственно соприкасаются съ другой поверхностью. Чѣмъ тоньше будетъ становиться слой, тѣмъ больше число частицъ будетъ приходить въ соприкасаніе, и тѣмъ сильнѣе будетъ обнаруживаться свойство тренія твердыхъ тѣлъ, и увеличиваться удѣльное сопротивленіе.

6. Что касается вліянія температуры на треніе, то большинство авторовъ не указываетъ относительно этого никакой зависимости. Большинство изъ нихъ считаетъ эту зависимость сложною и имѣющую характеръ измѣненія вязкости, но Dettmar и Tower указываютъ зависимость, которую можно выразить такъ: -qT==const. Это дало Dettmar’у возможность вывести и такую зависимость: рГіТ—const- Мы не согласны съ такою категоричностью вывода, но не отрицаемъ нѣкотораго основанія для такого взгляда.

Удѣльное сопротивленіе тренія / имѣетъ ту же зависимость отъ температуры, какую имѣетъ и коэффиціентъ тренія, поэтому мы можемъ нашгеать по аналогіи, что fT=const. и также, слѣдовательно, AKT=covst. Послѣднюю зависимость мы выразили кривыми на діаграммахъ № 6 и № 7. (Смотри выше). На діаграммѣ № 6 кривая AKT=const- въ нижней своей части почти совпадаетъ съ кривыми напшхъ опытовъ, но на діаграммѣ № 7 мы замѣчаемъ значительное отклоненіе, между тѣмъ разница въ этихъ діаграммахъ заключается только въ томъ, что на діаграммѣ № 6 по оси абсциссъ нанесена высшая температура стѣнокъ, а на діаграммѣ № 7 нанесена средняя температура стѣнокъ. Отсюда мы видимъ, что совпаденіе кривыхъ на діаграммѣ № 6 еще не является доказательствомъ положенія AnT=const., и что затрудненіе въ опредѣленіи средней температуры опыта лишаетъ насъ возможное™ провѣрить эту зависимость.

Просматривая результаты нашихъ калориметрическихъ опытовъ, мы приходимъ къ заключенію, что съ повышеніемъ температуры удѣльное сопротивленіе тренія и работа тренія падаютъ, но не такъ быстро, какъ измѣняется вязкость. Измѣненіе удѣльнаго сопротивленія различно для различныхъ смазокъ, какъ это мы можемъ видѣть изъ діаграммы № 12, (черт. 13), гдѣ кривая а—Ь соотвѣтствуетъ опытамъ со

смазкою смѣсью 1/1, а кривая с—d соотвѣтствуетъ опытамъ со смазкою машиннымъ масломъ.

О, 0500 о,0450 О, око»

0,0350 О, О Зоо 0,0550 0,05.00 0,0150 0,0100 0,0050

«5* S-V' <ZS° 96° 9Л° 2#° Эо* 3/* 33° 35* 34" ЗУ 36* 37* 3*° 39'

Черт. 13.

Изъ опытовъ таблицы X мы можемъ видѣть, что наибольшее треніе поршня машины „Отто-Дейцъ" обнаруживается у опытовъ съ низкой средней температурой воды (1-я серія); при нормальномъ охлажденіи1) (2-я серія) и въ опытахъ съ высокой температурой (4-я серія) треніе въ обѣихъ серіяхъ остается одинаковымъ при одной и той же температурѣ входящей воды. Третья серія опытовъ имѣемъ тоже нормальное охлажденіе, но отличается отъ второй серіи температурою входящей вода. Эта разница оказываетъ сильное вліяніе на треніе. Средняя величина тренія третьей серіи на 0,67 л. с. меньше средней величины второй серіи. Вообще вліяніе охлажденія на треніе замѣтное и несомнѣнное.Это обстоятельство даетъ намъ важное указаніе на то, что температура процесса машинъ внутренняго горѣнія (1800—2000°Ц.), не имѣетъ исключительнаго вліянія на треніе поршня, и что, не смотря на такую температуру внутренняго процесса, вязкость смазки все тайи сильно зависитъ отъ температуры стѣнокъ цилиндра. Мы держимся того мнѣнія, что поверхностный слой металлическихъ стѣнокъ цилиндра не подвергается сильно вліяпію перемѣнныхъ температуръ, вслѣдствіе плохой теплопроводности смазки, и температура ихъ держится на опредѣленной высотѣ въ зависимости отъ охлажденія цилиндра.

7. Что касается работы тренія поршня машины „Отто-Дейцъ“, то мы объ этомъ можемъ получить представленіе, какъ на основаніи діаграммы № 6, такъ и на основаніи таблицы X.

і Ч

Ч Нормальнымъ охлажденіемъ мы считаемъ принятое въ практикѣ охлажденіе цилиндра, при которомъ температура отходящей поды держится около 40° Ц.

Если мы обратимся къ таблицѣ X, то увидимъ, что работа тренія была въ опытахъ съ температурою входящей воды 3°Ц. и выходящей 39,5°Ц равною 3,29 ж с., а въ опытахъ съ температурою входящей воды 8,4° и выходящей 37,6°Ц равною 2,62 л. с.. Въ отдѣльныхъ же случаяхъ можно ожидать работу тренія до 3,5 л. с..

Чтобы воспользоваться діаграммой № 6, мы предварительно составили таблицу XVI, въ которой показана зависимость между темпера турою отходящей воды и температурою стѣнокъ. Такъ какъ темпера-

Таблица XVI.

Температура выходящей воды Температура стѣнойь цилиндра

ИЗЪ ГОлОВЬІ. изъ рубашки. h к *3

50 ■ 40 52 54 49

70 50 66 62 58

80 80 и 89 85

тура воды выходящей изъ цилиндра во время работы .машины поддерживается около 40°, то на основаніи таблицы XVI мы можемъ считать среднюю высшую температуру стѣнокъ равною 52НЦ., которой по діаграммѣ 6 отвѣчаетъ работа тренія поршня 2,1 л. с. при температурѣ входящей воды 15°—І6°Д.

ІІа. основаніи вето сказаннаго мы можемъ сдѣлать заключеніе, что работа тренія поршня машины „Отто-Дейцъ" колеблется въ зависимости отъ температуры охлаждающей воды и вообще отъ температурныхъ условій опыта отъ 2 л. с. до 3 л. с., а. иногда и до 3,5 л. с. ’).

8. Однимъ изъ практическихъ выводовъ изъ результатовъ опытовъ надъ изслѣдованіемъ тренія поршня является указаніе относительно охлажденія машинъ внутренняго горѣнія. Въ виду того, что температура входящей годы сильно вліяетъ па треніе поршня, нужно избѣгать слишкомъ холодной воды. Лучшей температурой будетъ 15°—20°Ц, поэтому зимой воду слѣдуетъ подогрѣвать до указанной температуры теплотой продуктовъ горѣнія или же примѣнять циркуляціонное охлажденіе2). Слѣдуетъ также ікфодить воду не снизу цилиндра, а сверху, потому что тогда температура нижнихъ и перхнпхъ слоевъ не будетъ такъ сильно различаться. Когда же вода подводится снизу, то получается рѣзкая разница температуръ смазки внизу и вверху цилиндра, а такъ какъ вязкость смазки съ пониженіемъ температуры очень быстро растетъ, гораздо быстрѣе, чѣмъ падаетъ температура, то низшіе холодные слои сильно увеличиваютъ треніе поршня. 1

1) Всѣ эти данныя относятся къ тренію поршня при смазкѣ смЬсыо машиннаго мвела съ цилиндровымъ мастомъ. Въ настоящее время мы перешли къ болѣе жидкимъ смазкамъ, а потому треніе поршня у этой машины сильно уменьшилось.

*) Г. Гюльднеръ. ibid. Стр. 367.

Въ виду того, что вязкость болѣе рѣзко мѣняется съ температурою у густыхъ маселъ, то слѣдуетъ примѣнятъ смазку не вязкую, но съ высокой температурой вспышки.

Когда настоящая статья была сдана въ наборъ, въ Лабораторію Тепловыхъ Машинъ Т. Т. іінст. пришли отъ фирмы Т-ва Бр. Нобель образцы спеціальныхъ маселъ для смазки двигателей внутренняго горѣнія. Мы опредѣлили удѣльный вѣсъ, вязкость по Энгдеру при 50° Д. и температуру вспышки этихъ маселъ. Здѣсь мы такъ же, какъ и во всей нашей работѣ, считаемся съ удѣльною вязкостью, какъ она получается по Зиглеру, не принимая по вниманіе вліянія на величину вязкости удѣльнаго вѣса испытуемаго масла, поэтому для того, чтобы узнать дѣйствительную удѣльную вязкость, необходимо наши данныя о вязкости умножить на соотѣвтствснный удѣльный вѣсъ масла, принимая во вниманіе температуру. Удѣльный вѣсъ маселъ у насъ показанъ при 20" Ц.. а но при 15" Ц., какъ это часто встрѣчается, въ виду того соображенія, что температура помѣщеніи у насъ была все время около 20° Ц., а потому во время изслѣдованія масла сохраняли указанную температуру постоянной. Отъ нашихъ же данныхъ легко перейти къ удѣльному вѣсу при температурѣ 15° Ц., для чего наши показанія нужно увеличить на 0,0007.5=0,0035, такъ какъ извѣстно, что удѣльный вѣсъ увеличивается пли уменьшается на 0.0007 при измѣненіи температуры на 1° Ц. Опредѣленіе удѣльнаго вѣса производилось ареометромъ. Опредѣленіе температуры вспышки производилось въ открытомъ тиглѣ.

«Лотовое масло Т.»> для среднихъ и крупныхъ тепловыхъ двигателей и для разработанныхъ (на случай пропусканія поршнемъ газовъ изъ цилиндра). Удѣ л. вѣсъ 0,905 при 20" Ц., мязкость 8,0, температура вспышки 215° Ц.

«Моторное масло J/», для среднихъ и крупныхъ нефтяныхъ (Дизель), керосиновыхъ и газогенераторныхъ двигателей. Удѣльный вѣсъ 0,902, вязкость 0,0, температура вспышки 200° Ц.

«Моторное масло .7», для малосильныхъ тепловыхъ двигателей—(за исключеніемъ двигателя Дизеля). Удѣльный вѣсъ 0,895, вязкость 2,0, температура вспышки 180° Ц.

Кромѣ указанныхъ маселъ Т-во Бр. Нобель вырабатываетъ болѣе густыя масла для автомобильныхъ двигателей, которые имѣютъ сравнительно небольшую поверхность поршня н высокую температуру охлаждающей воды, а иногда охлаждаются воздухомъ

«Автолъ Т». Удѣл. вѣсъ 0,912, вязкость 22,5 температура вспышки 265° Ц.

«Автолъ М». Удѣл. вѣсъ 0,910, вязкость 10,0, температура вспышки 225° Ц.

«Автолъ Л». Удѣл. вѣсъ 0.905, вязкость 8,0, температура вспышки 205° Ц.

Если мы указанные образцы сравнимъ въ отношеніи ихъ свойствъ съ распро-

страненными минеральными маслами тогу же Т-ва, (см. табл. XVII) ,то мы можемъ видѣть, что «Моторное масло Т» по вязкости близко подходитъ къ «Машинному маслу Л® 8», но имѣетъ болѣе высокую температуру вспышки, «Моторное масло М» но вязкости похоже на «Машинное масло Л? 6‘», но также имѣетъ болѣе высокую температуру вспышки, «Моторное масло Л» имѣетъ выязкость меньшую, чѣмъ существующія машинныя масла, но имѣетъ сравнительно высокую темпераг туру вспышки. По цвѣту эти масла отличаются отъ машинныхъ маселъ болѣе темной окраской.

Таблица XVII.

Минеральныя масла Т-ва Бр. Нобель* **)).

Названіе масла. Удѣл. вѣсъ! при 20° Ц. | Инзкосі ь. | Температура вспышки.

Машинное масло .Ме 4 і 1 0.897/0,902 4,0 при 50° Ц. 180°

,. ,, Л» 0 . і 0,902 0,900 0,0— 7,0 п 190°

1 „ Лг 8 0,908 7,5— 8.5 200°

1 .* „ Ю 1 0.910 10.0—11.0 м 210°

Цилиндровое м^сло №2 j Вискозинъ № 3 или цилиндровое масло 0,910/0,916 1,5- 2,5 100° II 220°

і № Г*] 0,908/0.916 3,0— 4.0 «А 240°

!| Вискозинъ Д* о 0.918 5.0— 0.0 255°

]і >> Лг 7 ! 0,922 7.0— 8,0 300°

Ij „ і 0.930 ! 10,0 ?» 330°

Что касается автомобильныхъ смазокъ, то онѣ но своимъ свойствамъ подходятъ къ ряду внскозиновъ, а потому безъ нужды ими пользоваться для двигателей внутренняго горѣнія нс слѣдуетъ. Только въ случаяхъ сильно изношенныхъ поршней или недостаточнаго охлажденія онѣ могутъ быть употреблены.

Почти одновременно съ образцами Т-ва lip. Нобель были получены образцы маселъ Вакуумъ Шіль Компаніи но въ количествѣ 100 см3 каждый, что недостаточно при испытаніи маселъ на вязкость но Зиглеру, такъ какъ для вискозиметра требуется не менѣе 240 см3. Вслѣдствіе недостаточнаго количества масла результаты опредѣленія вязкости получились у пасъ нѣсколько неточными, н, какъ это слѣдуетъ на основаін теоретическихъ соображеній, вязкость получилась большею, чѣмъ это слѣдуетъ но нормамъ Зиглера. Результаты испытаній мы всетаки приводимъ въ слѣдующей таблицѣ, такъ какъ сравнительные опыты показали, что увеличеніе вязкости незначительно, такъ, напримѣръ, при испытаніи турбинныхъ маселъ Т-ва іір. Нобель при 20" Ц. у насъ получилась вязкость «Турб. м. Л» при 100 см3, равною 12,8, а при 240 см3 равною 12,5, вязкость «Турб"! м. М» при 100 см3 равною 22,5, а при 240 см3 равною 22,0.

Таблица ХѴШ.

Образцы маселъ Вакуумъ Ойль Компаніи.

Названіе мас г.

І’аргоіЬ ь Мобиль Ойль А ...............

Гаргойль Мобиль Ойль И .................

Гаргойль Мобиль Ойль Е..................

І'арюй и, маш. масл. Этна...............

Гаргойль Газъ Энжинъ Ойль...............

Гаргойль Энжинъ Ойль Нафталь . . . .

Гаргойль ДМ . . .................

Гаргойль О В............................

Гаргойль Е »Н ..........................

Удѣл. вѣсъ при 20° Ц. Вязкость при 50° Ц. Температура! вспышки. *

0,904 6,5 210°

0,887 22,0 270°

0.890 3,0 190° ,

0,895 21,0 200°

0,867 2.7 190° |

0,902 5,0 210°

0,396 5,3 185°

0,896 5,3 185°

0,897 6.5 205° |

*) Таблица эта составлена иа основаніи данныхъ самой фирмы.

**) Шсліднее названіе по старой номенклатурѣ въ п| актинѣ с< хранилось до евхъ опръ, поэтому мы его и употребляли г.ъ изложеніи нашей етатьв. 1

Ііъ сожалѣнію, мы не имѣемъ указаній самой фирмы относительно того, въ какихъ цѣляхъ выработанъ ею тотъ или иной сортъ масла. Намъ извѣстно только, что «Гаргойль Мобиль Ойль 4» рекомендуется фирмою для многоцилиндровыхъ газомоторовъ съ водянымъ охлажденіемъ, а также рекомендуется, какъ автомобильное масло; «Гаргойль Мобиль Ойль Въ, рекомендуется, какъ спеціальное масло для мотоциклетовъ и для машинъ съ водянымъ охлажденіемъ въ жаркое время года, напротивъ того, «Гаргойль Мобиль Ойль Е», рекомендуется для машинъ съ водянымъ охлажденіемъ въ зимнее время.

Что касается остальныхъ маселъ таблицы, то мы считаемъ ихъ всѣ пригодными для двигателей внутренняго горѣнія. Всѣ они могутъ быть употреблны для смазыванія цилиндра, но въ зависимости .отъ рода охлажденія.

Свойства «моторныхъ маселъ» Т-ва 1>р. Нобель, а также масла Вакуумъ Шіль Компаніи, показываютъ, что обѣ этм фирмы стоятъ на вѣрномъ пути въ выработкѣ 'спеціальныхъ смазокъ цилиндровъ двигателей внутренняго горѣнія. Наши изслѣдованія тренія норшня показываютъ, что .моторныя масла должны имѣть небольшую удѣльную вязкость и но возможности высокую температуру вспышки, хотя автору извѣстенъ случай примѣненія мазута для смазыванія цилиндровъ газо-доменныхъ двигателей по 1000 л. с., тогда какъ извѣстно, что температура вспышки мазута не болѣе 140° Д. Присланные образцы маселъ выгодно отличаются въ этомъ отношеніи, какъ отъ простыхъ машинныхъ маселъ, (но температурѣ вспышки), такъ и отъ ряда вискознновъ (но вязкости). Вискознны не должны употребляться для см.ѵ зыванія цилиндровъ двигателей внутренняго горѣнія, назначеніе же ихъ для перегрѣтаго пара. Автору извѣстенъ случай, когда 5-тн сильный керосиновый двигатель отказался совершенно идти зимою, пока примѣняли внекознновую смазку при низкой температурѣ входящей воды. Двигатель сотчасъ же пошелъ, какъ только измѣнили указанныя условія.

Заканчивая на этомъ свое дополненіе о своиоствахъ маселъ фирмъ Т-ва Бр. Нобель и Вакуумъ Ойль Компаніи, мы нс можемъ не выразить своего пожеланія, чтобы эти фирмы давали бы сами свѣдѣнія о вязкости, о температурѣ вспышки и объ удѣл. вѣсѣ. Въ виду громаднаго вліянія вязкости на треніе поршня машинъ внутренняго горѣнія желательно было бы даже, чтобы при каталогахъ и проспектахъ, разеылаемыхъ этими фирмами, помѣщались кривыя вязкости маселъ съ температурою. (См. діагр. 1). Мы думаемъ, что тогда каждый инженеръ, да и всякій практикъ легко оріентируется въ выборѣ смазки въ зависимости отъ тѣхъ или иныхъ условій охлажденія.

Вторымъ практическимъ выводомъ является указаніе относительно величины зазора. Мы уже не разъ -говорили выше, что зазоръ долженъ быть достаточнымъ для безпрепятственнаго увеличенія слоя смазки. Зазоръ въ испытанныхъ машинахъ мы нашли достаточнымъ, слѣдовательно, въ практикѣ указанное условіе выполняется, но упускаются изъ виду неправильности формъ. Вслѣдствіе этого въ отдѣльныхъ частяхъ цилиндра и поршня получается слишкомъ малый зазоръ, Нужно имѣть ввиду также неравномѣрное измѣненіе формъ поршня вслѣдствіе температурныхъ вліяній, а, ‘*лѣдовательно, уменьшеніе зазора и увеличеніе тренія. Вообще зазоръ долженъ быть предусмотрѣнъ и онъ долженъ быть тѣмъ больше, чѣмъ болѣе вязкая употребляется смазка. Особенно нужно быть внимательнымъ по отношенію къ зазору у машинъ со сквознымъ штокомъ, потому что малѣйшее несовпаденіе осей цилиндра и поршня вызываетъ сильное увеличеніе тренія. Въ такихъ

случаяхъ, какъ мы видѣли у компрессора, работа тренія увеличивается пропорціонально не первой, а второй степени скорости.

Наконецъ, третій практическій выводъ—это указаніе относительно величины поверхности поршня. Она не должна быть слишкомъ большой, потому что работа тренія пропорціональна поверхности. Увеличивая поверхность поршня у тѣхъ машинъ, у которыхъ поршень служитъ ползуномъ, думаютъ этимъ уменьшить износъ цилиндра, какъ очень дорогой детали, но этимъ сильно увеличиваютъ треніе и понижаютъ механическій коэффиціентъ полезнаго дѣйствія машины. Износъ поршня отъ этого мало уменьшается, такъ какъ съ увеличеніемъ поверхности порпшя увеличивается трущаяся поверхность, а, слѣдовательно, и увеличеніе износа. Увеличивая поверхность, думаютъ также достигнуть лучшей герметичности поршня по ободу1), но до извѣстнаго предѣла это лучше достигать увеличеніемъ числа колецъ. При расчетѣ выгодности тоі'о или другого увеличенія можно держаться такого указанія, что удѣльное сопротивленіе колецъ приблизительно въ четыре раза превосходитъ удѣльное сопротивленіе поршня.

Необходимо указать егце на одно практическое заключеніе. Наши опыты по изслѣдованію тренія поршня показали, что теплопроводность стѣнокъ гцілиігдра очень велика; настолько велика, что температура, смазывающаго слоя зависитъ въ большей степени отъ охлаждающей воды, чѣмъ отъ температуры процесса; въ калориметрическихъ же опытахъ, несмотря на. открытые оба конца цилиндра, теплю тренія уносится почти сполна водою при малой разности температуръ охлаждающей воды и смазки. Это даетъ намъ основаніе думать, что со стороны охлажденія нельзя ожидать препятствій къ увеличенію мощности двигателей внутренняго горѣнія, потому что всегда возможно соотвѣтственнымъ расходомъ воды и соотвѣтственнымъ выборамъ смазки достигнуть удовлетворельной работы машины.

9. Въ нѣкоторыхт» случаяхъ бываетъ необходимо опредѣлить работу тренія поршня той или иной машины, хотя и не особенно точно, но нс производя предварительнаго опытнаго изслѣдованія. Въ виду этихъ соображеній мы рѣшаемся дать нѣкоторые опытные коэффиціенты для приблизительнаго вычисленія работы тренія поршпя машинъ внутренняго горѣнія, но предупреждаемъ, что подобный расчетъ можетъ дать ошибку въ 50%.

Расчетной формулой можетъ служить уравненіе

Л" .......75 Т ’ ( )

гдѣ /, и U удѣльное еоонротивленіе тренія для поверхности порішгя и для колецъ, Qt и Q., боковая поверхность поршня и колецъ, Т0 средняя

1) Г. ГѴльднеръ. Днигатели ннутренняго сгоранія. 1907, стр. 239.

температура, при которой опредѣлены у насъ /, н /,, Т средняя температура изслѣдуемаго опыта и ѵт—средняя скорость поршня.

На основаніи табл. XIV мы имѣемъ: для смазки вязкостью 130 при 20°Ц, удѣльное сопротивленіе для поверхности поршня новой машины /,=0,03 кгр./см.2, для поверхности поршня нриработаннной машины /1=0,018 кгр./см.2, для поверхности колецъ /,=0,08 кгр./см.-, для смазки вязкостью 38, удѣльное сопротивленіе для поверхности поршня новой машины /,=0,026 кгр./см.2, для поверхности поршня машины приработанной /,=0,011 кгр./см.-, для поверхности колецъ /,=0,06 кгр./см.2. Все это опредѣленно при средней температурѣ охлаждающей воды 3Г,0=18°Ц.

Приведемъ примѣры расчета для нашихъ испытанныхъ машинъ.

У машины „Отто-Дейръ" #,=2625 см2, #,=415 см2 средняя скорость ѵт—2,2 м./сек.; температура вхдягцей воды tKI =4°Ц, /,ах =40°Ц, слѣдовательно, средняя температура Т= (40+4) : 2=22° Ц. Подставляя все это въ уравненіе (28), мы получимъ

,7 18(0,03.2625+0.08.415)2,2 0

лЛ'п -" ■ ** ’ГѴ л ‘ * W.U / JI• С.

7о. 22

У машины „Горнсби-Акройдъ" #,=4760 см2, #,=693 см2 средняя скорость г>т=2,9 м./сек., средняя температура охлаждающей воды 20°Ц. При всѣхъ этихъ данныхъ мы имѣемъ работу тренія поршня но уровней!ю 28 Na=4,74 л. с.

ЗАКЛЮЧЕНІЕ.

10. Сдѣлаемъ теперь сводку всѣхъ выводовъ на основаніи нашихъ опытовъ.

Данныя о треніи испытанныхъ машинъ.

1) Работа тренія у машины „Отто-Дейцъ" можетъ колебаться въ зависимости отъ температурныхъ условій опыта отъ 2-хъ до 3,5 л. с. при смазкѣ смѣсью машиннаго масла № 6 съ цилиндровымъ № 1 въ половинномъ объемѣ; это составляетъ отъ 15% до 25% отъ индикаторной мощности машины и отъ 20% до 35% отъ полезной мощности.

2) Для машины „Горнсби-Акройдъ" у насъ имѣются данныя опытовъ при низкихъ температурныхъ условіяхъ, поэтому сдѣлать указаніе о треніи поршня этой машины мы можемъ на основаніи сравненія съ предыдущей мапшной. Мы думаемъ, что не сдѣлаемъ большой ошибки, если будемъ считать колебанія тренія при той же смазкѣ отъ 4,5 л. е. до 6,5 л. с., что составитъ въ процентахъ колебаніе отъ 15% до 22% отъ индикаторной мощности.

3) Работа тренія поріпня большого цилиндра компрессора при смазкѣ машиннымъ масломъ № 6 равняется 0,32 л. с. при 150 оборотахъ, что составляетъ 4%—5% отъ индикаторной работы1 этого цилиндра. Такія сравнительно малыя съ предыдущими мапіинаші потери на тре-

ніе объясняются: 1) меньшею вязкостью смазки., 2) сравнительно меньшею поверхностью поршня и 3 ) тѣмъ, что индикаторная работа компрессора относительно въ 4 раза больше, такъ какъ совершается за каждый ходъ поршня, тогда какъ въ предыдущихъ машинахъ въ 4 хода разъ.

Указанія для изслѣдованія тренія поршня.

I. При примѣненіи калометрическаго метода изслѣдованія, главныя ошибки происходятъ не отъ измѣреній и наблюденій, а отъ вліянія различныхъ побочныхъ причинъ, поэтому при постановкѣ этихъ опытовъ должно быть соблюдено:

1) совершенно установившееся состояніе опыта, именно, когда въ теченіи 15—20 минутъ температура отходящей воды не поднимается и не спускается, а колеблется около нѣкоторой средней величины на ± 0,2°Ц;

2) температура входящей воды должна быть постоянной;

3) ердняя температура воды должна равняться температурѣ помѣщенія, хотя здѣсь возможно достигнуть только нѣкотораго приближенія;

4) расходъ воды долженъ быть строго постояненъ;

5) не должно быть слишкомъ велико сжатіе воздуха въ цилиндрѣ; и

6) долженъ быть по яоможности уменьшенъ и щученъ добавочными опытами теплообмѣнъ съ воздухомъ помѣщенія.

Изслѣдованіе тренія при высокихъ температурахъ лучше всеш производить съ помощью добавочнаго опыта, въ виду этого необходимо пользоваться возможно точными приборами на распредѣлительной доскѣ, какъ для опредѣленія расхода энергіи во время калориметрическихъ опытовъ, такъ и во время добавочнаго опыта.

И. При примѣненіи механическаго метода изслѣдованія главную ошибку вносятъ различныя измѣренія и наблюденія, поэтому при производствѣ этихъ опытовъ должно бытъ соблюдено:

1) все то, что требуется для точнаго опредѣленія индикаторныхъ работъ, какъ рабочаго цилиндра, такъ и насоса;

2) при опредѣленіи работы вращенія маховиковъ нужно пользоваться возможно точными приборами на распредѣлительной доскѣ;,

3) необходимо, чтобы напряженіе сѣти, отъ которой берется токъ, не колебалось; для достиженія этого надо пользоваться аккумуляторными баттареями.

Достоинства и недостатки того и другого метода.

Къ недостаткамъ калориметрическаго метода нужно отнести:

1) то, что онъ примѣнимъ только къ тѣмъ машинамъ, у которыхъ имѣется водяная рубашка;

2) то, что онъ даетъ вполнѣ удовлетворительные результаты только при низкихъ температурныхъ условіяхъ, которыя сильно отличаются отъ обычныхъ условій работы машины;

3) го, что онъ можетъ внести большую ошибку въ результаты вслѣдствіе теплообмѣна въ тѣхъ машинахъ, у которыхъ внѣшняя поверхность велика, а работа тренія мала.

Недостатки эти восполняются такими достоинствами:

Во-первыхъ, методъ этотъ эластиченъ въ примѣненіи его къ изслѣдованію различныхъ вощюсовъ тренія, налр., къ изслѣдованію вліянія скорости, различныхъ смазокъ какъ жидкихъ, такъ и густыхъ; что касается температурныхъ вліяній, то ихъ легко можно изслѣдовать съ помощью добавочнаго опыта;

во-вторыхъ, простъ по своей постановкѣ, вычисленіямъ результатовъ и не требуетъ добавочныхъ изслѣдованій, которыя вносить тѣ или иныя ошибки въ конечные итоги изслѣдованія.

Къ неостаткамъ механическаго метода нужно отнести:

1) то, что онъ не даетъ въ конечномъ итогѣ одну только величину тренія поршня, а даетъ сумму величинъ тренія поршня и тренія въ шатунномъ механизмѣ;

2) то, что методъ этотъ состоитъ изъ цѣлаго ряда наблюденій и отдѣльныхъ опытовъ, ошибки которыхъ, суммируясь, могутъ дать значительную величину погрѣшности въ конечномъ итогѣ (до 15%);

3) то, что этотъ методъ не эластиченъ въ примѣненіи къ изслѣдованію различныхъ вопросовъ тренія, потому что онъ связанъ съ постановкою опытовъ съ обычными условіями работы машины, которыя не допускаютъ измѣненія всѣхъ изслѣдуемыхъ факторовъ, напр. употребленіе жидкихъ и летучихъ смазокъ.

Къ несомнѣннымъ достоинствамъ нужно отнести:

1) то, что изслѣдованія производятся при тѣхъ условіяхъ тренія, при какихъ поршень обычно работаетъ;

2) то, что съ помощью этого метода можно вычислить треніе поршня д!ля всякаго опыта съ машиною на основаніи данныхъ самаго опыта, а не пользоваться средними данными совершенно иного изслѣдованія;

3) то, что онъ примѣнимъ ко всякаго рода поршневымъ машинамъ.

О вліяніи тѣхъ или иныхъ факторовъ на треніе поршня.

1) Работа тренія поршня измѣняется пропорціонально числу оборотовъ или средней скорости поршня, слѣдовательно, удѣльное сопротивленіе тренія не зависитъ отъ относительной скорости ѵ.

2) Удѣльное сопротивленіе тренія зависитъ отъ угловой скорости сдвиганія <р.

3) На треніе поршня вліяетъ величина зазора съ увеличеніемъ зазора треніе уменьшается.

4) Треніе увеличивается съ вязкостью смазки, но не пропорціонально, а въ меньшей степени.

5) Треніе уменьшается съ увеличеніемъ температуры смазки.

6) Трепіе поршня въ большей степени' зависитъ отъ температуры охлаждающей воды, чѣмъ отъ температуры внутрепняго процесса.

7) Большее вліяніе на треніе оказываетъ температура іге выходящей воды изъ цилиндра, а входящей.

8) Треніеі пропорціонально поверхности поршня.

9) Поршневыя кольца увеличиваютъ работу тренія поршня по двумъ причинамъ: во-первыхъ, тѣмъ что увеличиваютъ удѣльное сопротивленіе тренія, во-вторыхъ, тѣмъ, что своими краями срѣзываютъ слой смазки и уменьшаютъ ея толщину.

Практическіе выводы.

Слѣдуетъ:

Г) дѣлать достаточный зазоръ между поверхностями поршня и цилиндра,

2) дѣлать, какъ можно меньше, боковую поверхность поршня, конечно не въ ущербъ герметичности,

Для машинъ внутренняго горѣнія:

3) охлаждать машину не слишкомъ холодной во^ой, съ температурою не ниже 15°Ц.,

4) зимою подогрѣвать воду теплотою продуктовъ горѣнія или примѣнять циркуляціонное охлажденіе,

5) подводить охлаждающую воду не снизу цилиндра, а сверху,

6) употреблять не слиткомъ вязкія масла.

л.е.

Діаграмма N« 4.

Л.С.

7*

*

а. .

S А I

а..

>. ч

с 3

It

£ §

Температ. воды £

S|£l

: s

Іуг. I

е і О в

іі. К *■— 2 2 л s эд £ «

2Д О. = «

tux. ІммК.

«. 2

і&і

ю

11

12

13

о -•

а* х

£ о . 5 ь • ё о *х о ф

ч’ §ё ІІ £г а. 5 и * о 5 а. 2 о л- * V о І 1 * |іі S а о

5 ,& с

< а м Г. _ _

14

Д =

5

g- Удѣяыі. давлілі

О- £ £ 2

2 л

3 * 3 *

ІЙ о

, Я А О В ' * ®

йй.-

х я “ *

,.55

Лё

С п

Серія 0.

Компрессоръ. Малыі*І цилиндръ.

59 761.0 22,0 13,48 1 21,30 17.86 80.20, 169.0 *20.0 0.267 • I 175,5; 1.48 18.70 0.0272 87.0 0,0 1,19

ЙО 701,0 22.5 13.76і 21.12 17.44 80,00 127,0 15.8! 0.201 1 1 151.5І 1,26 12,50 0,0249 90.0 •

01 761,0 22.5 14,0»! і 20,15 17.32 29.84 99.1 І1.в' 0,157 121.0 1.01 11.80 0.0235 «1.0; я

82 761.0 24.51 12.00 18.62 15.34 25,60 74.0 8.8 0,117 106.2 0.89 9.90 0.0197 87.0: , и

«8 76U) 24.5! 18.00 16,26 16.18 25.00 62.6 7.4І 0,099 96.» 0.80 9,28 *2.0184 70.0 * 9

Серія |0. Большой цилиндръ.

04 701,0 25.0 10.20, 18,20 14.20 | 50,50 | 199,0 28,6 о.з іа 1 174.8 1.48 16.16 Q.0114 60.0 0,0 0,803

о:> 701,0 25,0 10.65 18.65 14.65 50.40 і 109,0 28.5 о.зіа 171.5 1.48 16.48 о.опо «7.0 Щ я

66 701,0 26.0 11,08 . ■ 18.65 14,84 50,10 177,0 21.о' 0.280 1 І57.0 1.81 16.04 0.0114 54.0 п я

67 756.0 *26,5 11.48! 18.38 14.01 50,00 148.» 17.0 0.226 і8в.о! 1.18 15.05 0.0107 58.0 и в

08 756,0 26.5 12.00 18.87 15.19 50.00 I 113.7 13.5 0.180 120.0 І.ПО 18,50 0.0095 82.0 9 я

Серія 11. Вольтой цилиндръ. Вода подогрѣвалась горѣлкой. Кольца сняты.

60 *52.0' 24.5 23.20 26.60 24.ПО 41,15 129,2 15,4 0.206 177,0 1.48 10.4» и.0074 57,0 0.0 0,0

70 758.0’ *21.0 21.15 28.20 22,J 8 41.5*2 83.0 9.8 0.131 137.0 1.14 8.00 0.0061 G0.5 «

71 758.0 1 21.0 1 21.00 22.45 21.72 41.0(1 59.4 И 0.094 108,0* 0.90* 7,89 0.0056 68,0 ■- » п

СѴріи |2.

Большой пндішдръ. Вода нодогрѣпалась горѣлкою.

7*2 767.0 24.5 21.77І 25.56 *23.66 75.50 280,0 84.0 0.458 181.8 1.51 22, so! 0,0159 62.5 0,0

78 767.0 24.5 2*2.24' 1 25,42 *28.83 64,80 204.5 24.8 0.8*24 154.0 1,28 18.98І 0.0134 01.0 .

74 767,01 24,0 20,95 | 24.96 22.96 64,50 258.0 80.6 1 0.408 1 85.2 1.37 22.82' 0.0158 60.5 п

75 766.01 22.81 20.92 28.10 *22.01 68,75 189.0 10.5 0,2*20 128 0 1,07 15.42 0.0109 65.5' •

76 766,0' *28,5 20.90 22.77 21,84 62.85 116.5 18.8* 0.184 111.4 0.93 14.85І 0.0105 64.0 п

77 760.0 23.6 21,12 28.59 22.36 61.70 1Гі‘2.5 І8.і! .24! 181.6 1.10 16.46 0.0117 64,5 •

Серія ]ІІ.

Мишина ,. Го/шсби-А кроидь1 ‘

Смазка машшіиымъ масломъ.

Серія 1в.

Смазка омѣсьь* машиннаго съ цилиндровымъ масломъ. Кольца омяты.

96 760.0* 21.5* 16.65; 25.30 20.48 *256.8 *247» 294,0* 3.9*2 208,7 8.88 87,0 О.0І6О 55.01 0,082

97 760,0| 20.0 15.80| 22.701 19.00 258.0 1910 225,8- 3.0*2 177,2 2.87 78.6 0.0144 55,5! 0

98 760.0 | 18.5 15.15! 22.15 18.65 210.0 1470 174,6і 2.33 13*2.8 2.15 81.2 0.0149 50,о! 0

99 760.0 17.0 14.58! 19.80! | 17.19 204.0 МНЮ 126.8: 1.69 88.6' 1.44 88,0 0.0161 SO.Oj •

100 760.0 15,0 14.6п| 19.00І 16.75] 171.8 77, 9і.а; 1.2*2 б«.г[ 1.12 81.7 0.0150 54.0] *

Серія 17.

Смазка смѣсь») машиннаго оъ цилиндровымъ масломъ. Кольца сняты. Люкъ открытъ.

101

102

10»

104

0.809

-78- ! 759,0І. —.23,5 , 17,00 80,on] 82.72] 28.5ч 1HU.3 2460. „ 202,0 3.8ЯІ 176.2 2.861 102.10 0.0187 86.0 0,082 0.544

79 1 759.0 1 24,0 16.67 24.69 1Н6.6 8000 361.5 4.8*2 214.0 Я.4б] 104.60 0,0192* 88.0 я

80 ! 753.0 28.0 16.78 *24,87 20.88 1 ‘29,2 104*2 128.7 1.65 • 78.5 1.27' 97,40 0.0179 84.0 - 1 ■

81 753.0 24,5 17.00 27.78 22.89 139.5 1505 178.5 2.88 111.2 1.80 90.20 0.0182 84.0 •

8*2 753.0 25,2! 16.91 31.10 ) 24.00 184.1 1004 225.8 :і.оі 144.0 2.88І 96.00 0.0178 85,0 я

83 759.0 28.5І 17.28 29.10 23.19 200.7 *2370 *281.2 3.76; 176.2 2.8С; 98.40 0.0181 НК.0 . і я

Серія 14. Симка смѣсью машиннаго оъ цилвндровымь мвеловъ.

84 761.5 28.7 12,но 29,55 21.18: 259.8 4850 517.0 6,6о] 210.0 8.4oj 152.00 0.0*279 56,0 0.082 0,544

85 761,5 23.7 14.70 34.70 24.70 і 171.0: 3482 407.2 5.43 178.5 2.891 141.00 0.0259 56.0 Щ Я

86 761.5 24.5 14.70 35.20 *24,90' 1 .>8.4' 8*245 885,5 5,14 179.5 2.9ІІ 182.50 0.0243 58,0 п 4

•87 768.0 *23.0 14.00 29,95 22.00! 200.1- 8190 378.8 5.05 156.5 2.54! 149.20 0.0274 5Я.5 • Й

88 763.0 24.0 14.10 *28.10 21.10 194.7: *2720 3*24.0 4.82 11)1.0 2.12 15*2.80 0.0280 57,0 « л

80 768.0 24,0 17,65 83.00 *25,83; 126.0, 198(1 *220.6 3.06 110,8 1.80' 127.60 0,0284 58,0 я Я

ПО 768.0 *24 5 9) *29.10 23.50 123,6| 1 №5 164.2 *2.19 78.0 1.1а і 139.20 0,0255 59,0 я Я

Серія Іо. Смазка машиннымъ масломъ- Кольца святы.

01 *65.0 22,0 19,80 28.00* ) 24,10 168,0 1614 191.2 2.55 214.5 8,48; 55.0 0.0101 82,0 0.082: 0.0

9*2 765.0 22.0 19.17 28.00 23.5» 156.6 1:184 164.2 2.19 178.5 > , 2.89, 56,8: 0,0104 84.0 Я *

93 765.0 2*2.5 19.50 26.30 23.15 149.4 109(1 129.7 1.78 148.0 *2.3*2 55.9 0.0103 83,0 „ 9

94 768.0 22.0 *20.50 24.50, 22.50; 189,0 756 90.0 1.20 108.4 1,76: 51.1 0.0094 88.0 • 9

95 768.0 *2*2.5 *21.00 28,70 '22.85І 189.0 510 00.6 0.81 7*2.4 1,17 52.0 0.0095 8*2.0 ' • »

0,0

752.0 25.0 21,50 28.32 28.9 ІІ 220.2 1062 126.0 1.0Н 9*2.6 1.50 84.0 0.0154 54.0 0,082 0.0

76*2.0 25.0 19,55 26.56 23.55 '204.6 1485 170.3 *2.27 184.5 2.18 78,о: 0,0143 54.5 • я

752,0 25.0 17.40 28.10 22.75 107.4 2111 250.5 8.84 179.3 *2.91 86.11 0.0158 52,0 ■ •

752.0 22.5 15,90 28.60 22.25 196.0 2490 1 295.5 3.94 21*2.4 8.44 85,9 0,0158 58,0 ■ 1 *