液體動力滑動軸承的設(shè)計計算

1、潘存云教授(jioshu)研制潘存云教授(jioshu)研制潘存云教授研制FFFF先分析平行板的情況。板B靜止，板A以速度向左運動，板間充滿潤滑油，無載荷時， 液體各層的速度呈三角形分布，近油量與處油量相等，板A不會下沉。但若板A有載荷時，油向兩邊擠出，板A逐漸下沉，直到與B板接觸。如兩板不平行板。板間間隙呈沿運動方向由大到小呈收斂楔形分布，且板A有載荷， 當(dāng)板A運動時，兩端速度若程虛線分布，則必然進(jìn)油多而出油少。由于液體實際上是不可壓縮的，必將在板內(nèi)擠壓而形成壓力，迫使進(jìn)油端的速度往內(nèi)凹，而出油端的速度往外鼓。進(jìn)油端間隙大而速度曲線內(nèi)凹，出油端間隙小而速度曲線外凸，進(jìn)出油量相等，同時間隙內(nèi)形

2、成的壓力與外載荷平衡，板A不會下沉。這說明了在間隙內(nèi)形成了壓力油膜。這種因運動而產(chǎn)生的壓力油膜稱為動壓油膜。各截面的速度圖不一樣，從凹三角形過渡到凸三角形，中間必有一個位置呈三角形分布。 v 潘存云教授研制F v vvh1aah2ccvvh0bbF一、動壓潤滑的形成原理和條件 兩平形板之間不能形成壓力油膜！ 動壓油膜-因運動而產(chǎn)生的壓力油膜。12-7 液體動力潤滑徑向滑動軸承的設(shè)計計算1共十六頁形成(xngchng)動壓油膜的必要條件：1.兩工件(gngjin)之間的間隙必須有楔形間隙；2.兩工件表面之間必須連續(xù)充滿潤滑油或其它液體；3.兩工件表面必須有相對滑動速度。其運動方向必須保證潤滑油從

3、大截面流進(jìn)，從小截面出來。2共十六頁潘存云教授(jioshu)研制二、流體動力潤滑基本方程(fngchng)的建立 為了得到簡化形式的流體動力平衡方程（NavierStokes方程），作如下假設(shè)： 流體的流動是層流; 忽略壓力對流體粘度的影響; 略去慣性力及重力的影響，故所研究的單元體為 靜平衡狀態(tài)或勻速直線運動，且只有表面力作用于單元體上； 流體是不可壓縮的； 流體中的壓力在各流體層之間保持為常數(shù)。即p不隨y的變化而變化 流體滿足牛頓定律，即 ；=dudy實際上粘度隨壓力的增高而增加； 即層與層之間沒有物質(zhì)和能量的交換； VBAxzy3共十六頁潘存云教授(jioshu)研制取微單元(dnyu

4、n)進(jìn)行受力分析: +dp+dpppdydz+(+d)dxdz-(p+dp)dydz dxdz=0=dd ydxdpdydu=整理后得：又有：任意一點的油膜壓力p沿x方向的變化率，與該點y向的速度梯度的導(dǎo)數(shù)有關(guān)。對y積分得：u= y2+C1y+C2 21dxdp引入邊界條件整理得：u= (y2- hy) +21dxdpvhy-hVBAxzy壓力流剪切流vvaaccxzyVh0bb4共十六頁潘存云教授(jioshu)研制vvFaaccxzy任意截面(jimin)內(nèi)的流量：依據(jù)流體的連續(xù)性原理，通過不同截面的流量是相等的=6vdxdph0-hh3得：-一維雷諾方程由上式可得壓力分布曲線: p=f(

5、x)在b-b處：h=h0， p=pmax液體動壓潤滑的基本方程，它描述了油膜壓力p的變化與動力粘度、相對滑動速度及油膜厚度h之間的關(guān)系。pmaxxph0bbb-b截面內(nèi)的流量：5共十六頁潘存云教授(jioshu)研制軸頸最終(zu zhn)的平衡位置可用偏位角a和偏心距e來表示。 軸承工作能力取決于hmin，它與、和F 等有 關(guān)， 應(yīng)保證 hminh。F Fy =F Fx 0三.徑向滑動軸承動壓油膜的形成過程：靜止爬升將軸起抬轉(zhuǎn)速繼續(xù)升高質(zhì)心左移穩(wěn)定運轉(zhuǎn)工作轉(zhuǎn)速eahmine -偏心距 Fy =F Fx = 0三階段： 1。軸的啟動階段 2。不穩(wěn)定潤滑階段 -混合摩擦潤滑狀態(tài)3。液體動壓潤滑運

6、行階段 -液體摩擦潤滑狀態(tài)6共十六頁 e / 為偏心率 直徑(zhjng)間隙： D d 半徑(bnjng)間隙： R r / 2相對間隙： / r / d 穩(wěn)定工作位置如圖所示 ，連心線與外載荷的方向形成一偏位角， 設(shè)：孔、軸半徑：R, r ； 直徑為：D，d，偏心距: e 偏位角： a注：偏心率的大小反映了軸承的承載能力。當(dāng)載荷很小或轉(zhuǎn)速很高時， 0，此時軸、孔中心接近重合，油楔消失， hmin；當(dāng)載荷很大或轉(zhuǎn)速很小時， 1，此時軸頸與軸瓦接觸，hmin0 ，油膜被破壞；潘存云教授研制eaDdo1oFhmin hmin= R (r +e)最小油膜厚度 ：最小油膜厚度: hmin =e r(

7、1-)定義:7共十六頁四、徑向滑動軸承(hu dn zhu chn)的工作能力設(shè)計1、主要失效形式(xngsh)： （油楔破壞）1）粘著磨損：由于外載過大或溫升過高等，油楔被破壞， 造成軸與軸承粘著咬死。措施：保證軸承具有一定的承載能力，同時嚴(yán)格控制溫升2）磨粒磨損：由于油中污物或外界的雜質(zhì)的進(jìn)入等引起措施：定期檢查油，加強(qiáng)密封。 （鐵譜技術(shù)）2、承載能力計算： （油楔破壞）計算前提條件：（任意點油膜壓力可由雷諾方程得到，而雷諾方程是建立在層流基礎(chǔ)之上，滿足層流條件）8共十六頁將dx=rd, v=r，h0, h代入上式得：=6vdxdph0-hh3將一維雷諾方程： 改寫成極坐標(biāo)的形式 積分(j

8、fn)得: 承載能力方程(fngchng)：潘存云教授研制eh0ho1oF寬度為B的軸承，油膜的總承載能力為 Cp-承載量系數(shù)，計算很困難，工程上可查表確定。-粘度-相對間隙9共十六頁表12-8 有限寬度滑動軸承的承載量系數(shù)Cp10共十六頁3、最小油膜厚度(hud)hmin 動力潤滑軸承的設(shè)計(shj)應(yīng)保證：hminh其中： h=S(Rz1+Rz2)S 安全系數(shù)，常取S2。Rz1、Rz2 分別為軸頸和軸承孔表面粗糙度十點高度?？紤]表面幾何形狀誤差和軸頸撓曲變形等11共十六頁4、軸承(zhuchng)的熱平衡計算 熱平衡方程：產(chǎn)生的熱量(rling)=散失的熱量(rling) Q=Q1+Q2

9、其中，摩擦熱： Q=fv W 式中: q -潤滑油流量m3/s； -滑油密度kg/m3；c -潤滑油的比熱容，J/(kg. )；ti -油入口溫度 ；to -油出口溫度 ；3 -表面?zhèn)鳠嵯禂?shù) W/(m2. )。潤滑油帶走的熱：Q1 = qc(to-ti) W軸承散發(fā)的熱： Q2 =3dB (to-ti) W12共十六頁溫升公式(gngsh)： 其中 -潤滑油流量系數(shù)；查圖12-16 設(shè)計(shj)時，應(yīng)使出油溫度: t0=tm+t/2 80 100平均溫度:13共十六頁六、液體動力潤滑(rnhu)徑向滑動軸承的設(shè)計過程 已知條件：外加徑向載荷F(N)，軸頸轉(zhuǎn)速(zhun s)n(r/min)

10、及軸頸直徑d(mm)。2求：1）軸承材料，潤滑油 2）軸承幾何參數(shù)： ，e, B, 3）軸頸與軸孔的間隙配合14共十六頁設(shè)計(shj)步驟 選擇(xunz)軸承材料，驗算 p、v、pv。c) 層流條件校核a) hmin h b) 熱平衡計算（校核潤滑油出口油溫）。選擇潤滑油根據(jù)直徑間隙，選擇間隙配合軸承工作能力校核（三個方面）15共十六頁內(nèi)容摘要潘存云教授研制。這說明了在間隙內(nèi)形成了壓力油膜。這種因運動而產(chǎn)生的壓力油膜稱為動壓油膜。各截面的速度圖不一樣，從凹三角形過渡到凸三角形，中間必有一個位置呈三角形分布。動壓油膜-因運動而產(chǎn)生的壓力油膜。1.兩工件之間的間隙必須有楔形間隙。其運動方向必須保證潤滑油從大截面流進(jìn)，從小截面出來。為了得到