滑動(dòng)軸承課件

1、滑動(dòng)軸承課件滑動(dòng)軸承課件滑動(dòng)軸承課件滑動(dòng)軸承課件滑動(dòng)軸承課件滑動(dòng)軸承課件2）求流量邊界條件：變形式（126）速度流量壓力流量剪切流沿x壓力流1）求速度72）求流量邊界條件：變形式（126）速度流量壓力流量剪切流當(dāng)壓力取得極大值時(shí)，dp/dx=0,設(shè)此處間隙為h0：各截面流量必須相等：利用流量連續(xù)條件：（12-7）8當(dāng)壓力取得極大值時(shí)，dp/dx=0,設(shè)此處間隙為h0：各截面即為一維流體動(dòng)壓基本方程，也叫一維雷諾方程（在1886年由雷諾導(dǎo)出。）它描述了流體壓力的變化率與流體的粘度、流動(dòng)速度和間隙之間的關(guān)系，是流體動(dòng)壓滑動(dòng)軸承設(shè)計(jì)的理論依據(jù)。二、流體動(dòng)壓基本方程形成流體動(dòng)壓的條件形成流體動(dòng)壓的必要

2、條件(1) 流體必須流經(jīng)收斂間隙,而且間隙傾角越大則產(chǎn)生的油膜壓力越大；(2) 流體必須有足夠的速度；(3) 流體必須是粘性流體。9即為一維流體動(dòng)壓基本方程，也叫一維雷諾方程（在1886年由雷流體動(dòng)壓力的形成和壓力油膜承載原理1）維持流量相等，導(dǎo)致出、入口速度分布變化：出口外凸，入口內(nèi)凹。2）速度變化導(dǎo)致壓力變化：從入口AA到BB截面，壓力為遞增；從BB 到出口CC截面，壓力為遞減。3）BB截面速度線性變化，壓力達(dá)到最大值。10流體動(dòng)壓力的形成和壓力油膜承載原理1）維持流量相等，導(dǎo)致出、1）流體動(dòng)壓力：靠運(yùn)動(dòng)表面帶動(dòng)粘性流體以足夠的速度流經(jīng)收斂形間隙時(shí),流體內(nèi)所產(chǎn)生壓力叫流體動(dòng)壓力。2）流體動(dòng)

3、壓油膜：間隙內(nèi)具有動(dòng)壓力的油層稱為流體動(dòng)壓油膜動(dòng)壓承載原理討論（1）M平行于N板，則沿X方向處處dp/dx=0,壓力無(wú)變化，兩端為0，間隙內(nèi)個(gè)點(diǎn)也為0，不能承載；（2）如M與N板形成發(fā)散間隙，流體流動(dòng)不連續(xù)，間隙內(nèi)形成負(fù)壓，沒(méi)有動(dòng)壓力，不能承載。111）流體動(dòng)壓力：靠運(yùn)動(dòng)表面帶動(dòng)粘性流體以足夠的速度流經(jīng)收斂形液體動(dòng)壓徑向滑動(dòng)軸承工作過(guò)程12-6 液體動(dòng)壓徑向滑動(dòng)軸承的計(jì)算12液體動(dòng)壓徑向滑動(dòng)軸承工作過(guò)程12-6 液體動(dòng)壓徑向滑動(dòng)軸承的一、徑向滑動(dòng)軸承的工作過(guò)程處于邊界摩擦，摩擦力使軸向右偏處于液體摩擦，動(dòng)壓力使軸向左偏軸與瓦間隙配合具備形成液體動(dòng)壓幾何條件13一、徑向滑動(dòng)軸承的工作過(guò)程處于邊界

4、摩擦，摩擦力使軸向右偏處于二、幾何參數(shù)及其基本方程的形式徑向滑動(dòng)軸承的幾何參數(shù)如下：14二、幾何參數(shù)及其基本方程的形式徑向滑動(dòng)軸承的幾何參數(shù)如下：1滑動(dòng)軸承的幾何參數(shù)和壓力曲線（包角180o）極軸的初始位置極軸與外載荷的夾角dPy15滑動(dòng)軸承的幾何參數(shù)和壓力曲線（包角180o）極軸的初始位置極幾個(gè)定義起始角：壓力油膜起始的角度1終止角：壓力油膜終止的角度2油膜角：壓力油膜范圍對(duì)應(yīng)的角度（12）承載區(qū)：從壓力油膜的起始角到終止角的范圍。 承載區(qū)的壓力大于零，其他為非承載區(qū)，壓力為零。 承載區(qū)的大小與油的粘度、軸頸速度、外載荷大小等因素有關(guān)包角：軸頸被連續(xù)的軸瓦圓弧包圍的部分所對(duì)應(yīng)的圓心角。 包角

5、用表示。對(duì)油膜力有一定影響。 油膜角（12 ）只為包角的一部分。16幾個(gè)定義起始角：壓力油膜起始的角度116動(dòng)壓徑向滑動(dòng)軸承的基本方程三、徑向滑動(dòng)軸承的承載系數(shù)和最小油膜厚度計(jì)算最小油膜厚度是軸承穩(wěn)定工作的重要標(biāo)志之一，影響最小油膜厚度的因素很多，可以用一個(gè)表示這些因素綜合影響的無(wú)量綱數(shù)承載量系數(shù)表示，為此，必須先求出垂直方向油膜力的值：對(duì)（12-8）積分整理得沿垂直方向的總油膜力（12-8）17動(dòng)壓徑向滑動(dòng)軸承的基本方程三、徑向滑動(dòng)軸承的承載系數(shù)和最小油（12-8）對(duì)上式積分整理，得沿垂直方向的總油膜力：在軸承單位長(zhǎng)度微小面積 上的油膜力：力： ，此力作用在軸頸上，指向軸心O。它的垂直分量為

6、：（12-9）（12-10a）（12-10b）是 角處一點(diǎn)上的壓強(qiáng)18（12-8）對(duì)上式積分整理，得沿垂直方向的總油膜力：在軸承單（12-10）由式（12-10）可得（12-11）軸承穩(wěn)定工作時(shí),外載荷 和總油膜力的垂直分量P 相平衡,即 CF 稱為軸承的承載量系數(shù)，它是軸承相對(duì)偏心距、包角和長(zhǎng)徑比L/d的函數(shù)。包角一定時(shí)，只與和L/d有關(guān)。19（12-10）由式（12-10）可得（12-11）軸承穩(wěn)定工液體動(dòng)壓徑向滑動(dòng)軸承設(shè)計(jì)思路先根據(jù)選定的幾何參數(shù)、外載荷等條件用式(12-11)計(jì)算CF, 再由下式計(jì)算得 hmin。然后由滑動(dòng)軸承CF 圖查得20液體動(dòng)壓徑向滑動(dòng)軸承設(shè)計(jì)思路先根據(jù)選定的幾何

7、參數(shù)、外載荷等條實(shí)現(xiàn)液體摩擦的充分條件 最小油膜厚度必須滿足 實(shí)現(xiàn)液體摩擦的充分條件是保證最小油膜厚度處的表面不平度高峰不直接接觸，因此軸瓦和軸徑的表面不平度與加工方法有關(guān)，參照表12.4確定。21實(shí)現(xiàn)液體摩擦的充分條件 最小油膜厚度必須滿足 四、滑動(dòng)軸承的熱平衡計(jì)算在熱平衡狀態(tài)，對(duì)于非壓力供油的徑向滑動(dòng)軸承有外界空氣散熱油流動(dòng)散熱Q潤(rùn)滑油的流量摩擦發(fā)熱量 液體摩擦仍然有摩擦功耗，可使軸承潤(rùn)滑油溫度升高，發(fā)熱，粘度下降，可能導(dǎo)致軸承不能正常工作，嚴(yán)重時(shí)出現(xiàn)抱軸燒瓦事故，要進(jìn)行熱平衡計(jì)算，限制溫升不超過(guò)許用值。22四、滑動(dòng)軸承的熱平衡計(jì)算在熱平衡狀態(tài)，對(duì)于非壓力供油的徑向滑非摩擦系數(shù)，但表征摩擦

8、系數(shù)大小（12-14）式12-14只計(jì)算出平均溫差，求承載能力時(shí)需要平均溫度下的粘度，要計(jì)算平均溫度tm tm =ti+t/2（選油時(shí)粘度對(duì)應(yīng)溫度,50oC）入口ti和出口to溫度 30-40oC 60-70oC23非摩擦系數(shù)，但表征摩擦系數(shù)大?。?2-14）式12-14只計(jì)五、耗油量和摩擦功率（1）耗油量（2）摩擦功率W六、滑動(dòng)軸承設(shè)計(jì)任務(wù)及主要參數(shù)選擇設(shè)計(jì)中已知條件通常是：作用在軸頸上的徑向載荷 ，軸頸直徑 和軸的轉(zhuǎn)速 ，以及軸承的工作條件等。軸承的設(shè)計(jì)計(jì)算任務(wù)選擇合適的參數(shù)，使軸承的最小油膜厚度（ ）滿足式（12-12），使溫升（ ）在規(guī)定的范圍值得注意的是：要包含非液體摩擦狀態(tài)計(jì)算24

9、五、耗油量和摩擦功率（1）耗油量（2）摩擦功率W六、滑動(dòng)軸承1.選擇軸承長(zhǎng)頸比L/d，L/d= 0.51.5,(表12.5)2.選擇相對(duì)間隙和軸承的配合依據(jù)的經(jīng)驗(yàn)公式 3.選擇潤(rùn)滑油及其粘度(表12.6)4.確定最小油膜厚度許用值f相對(duì)間隙摩擦系數(shù)251.選擇軸承長(zhǎng)頸比L/d，L/d= 0.51.5,(表12 L/d大最小油膜厚度大承載能力大 潤(rùn)滑油流量減小溫升增加承載能力減小選擇要合適保證足夠的最小油膜厚度，又不使溫升過(guò)高，同時(shí)確保壓強(qiáng)不超過(guò)許用值。參見(jiàn)表12.5高速軸承取小值，低速軸承取大值；過(guò)大L/d的軸承，采用調(diào)心結(jié)構(gòu)（參見(jiàn)圖片）。相對(duì)間隙 和軸承配合的選擇 相對(duì)間隙增大油流量加大溫升

10、下降摩擦功降低 相對(duì)間隙增大承載量系數(shù)CF增大增加最小油膜厚度減小 相對(duì)間隙增大半徑間隙C增大最小油膜厚度增加 因此，相對(duì)間隙 在一定范圍內(nèi)增加時(shí)最小油膜厚度增加，超過(guò)這個(gè)范圍在增加，則最小油膜厚度將減小L/d選擇：主要參數(shù)及其選擇26 L/d大最小油膜厚度大承載能力大選擇要合適保證足軸承的配合是按間隙選擇間隙的限制導(dǎo)致滑動(dòng)軸承不能采用基孔基軸制，多采用混合配合。選定配合后：按大間隙計(jì)算最小油膜厚度間隙太大最小油膜厚度下降。按小間隙進(jìn)行熱平衡計(jì)算使溫升在允許范圍潤(rùn)滑油的選擇及粘度的確定粘度大最小油膜厚度大承載能力大粘度大油摩擦發(fā)熱大軸承溫升大承載能力下降載荷大時(shí)選高粘度油，速度高時(shí)選低粘度的油

11、。參見(jiàn)表12.6設(shè)計(jì)時(shí)，最小油膜不滿足要求時(shí)，可選用高粘度的潤(rùn)滑油。最小油膜厚度許用值的確定主要根據(jù)軸瓦和軸頸的表面粗糙度選擇。式12-12，表12.4粗糙度選擇時(shí)要考慮需要和經(jīng)濟(jì)性27軸承的配合是按間隙選擇間隙的限制導(dǎo)致滑動(dòng)軸承不能采用基孔基七、滑動(dòng)軸承摩擦特性曲線 滑動(dòng)軸承工作時(shí)潤(rùn)滑油的內(nèi)摩擦力與軸承的特性系數(shù)V/p有關(guān)，這個(gè)系數(shù)稱為索莫非爾數(shù)（索氏數(shù)）Sommerfeld，其值不同，軸承所處的摩擦狀態(tài)不同，摩擦系數(shù)也變化。 1886年Reynold提出雷諾方程，20世紀(jì)初Stribeck做了大量的實(shí)驗(yàn)，Sommerfeld巧妙的將實(shí)驗(yàn)和理論結(jié)合，建立了摩擦系數(shù)與索氏數(shù)的聯(lián)系。揭示了滑動(dòng)軸

12、承的摩擦狀態(tài)轉(zhuǎn)化規(guī)律。索氏數(shù)28七、滑動(dòng)軸承摩擦特性曲線 滑動(dòng)軸承工作時(shí)潤(rùn)滑油的內(nèi)摩擦從摩擦狀態(tài)曲線分析滑動(dòng)軸承的工作情況 從索氏數(shù)可以看出，在液體摩擦狀態(tài)下，V 增大或p 減小可使索氏數(shù)增加，可導(dǎo)致f 增大，溫升增加，使下降，又使索氏數(shù)減小，f 又下降，反復(fù)變化，維持某一平衡狀態(tài)。 但當(dāng)p增加較大時(shí)，將使hmin下降，導(dǎo)致f上升，以至于非液體摩擦；此外，若溫度急增，粘度急劇下降，也偏離液體摩擦狀態(tài)，導(dǎo)致燒瓦！ 所以，液體摩擦軸承不僅要驗(yàn)算hmin，而且還要進(jìn)行熱平衡計(jì)算，以保持穩(wěn)定的液體摩擦狀態(tài)。索氏數(shù)許用最小油膜厚度和熱平衡是維持液體潤(rùn)滑的關(guān)鍵條件29從摩擦狀態(tài)曲線分析滑動(dòng)軸承的工作情況

13、從索氏數(shù)可以看出12-7 多油楔動(dòng)壓軸承簡(jiǎn)介一、多油楔徑向滑動(dòng)軸承當(dāng)軸承具有一個(gè)壓力區(qū)時(shí)稱單油楔軸承。補(bǔ)嘗載荷變化能力低！橢圓軸承（雙油楔軸承）三油楔軸承輕載高速下，多楔軸承可以提高軸承的穩(wěn)定性和油膜剛度。但是，承載力有所降低，功耗有所增大。 2個(gè)以上為多油楔。載荷增量一定時(shí)，最小油膜厚度變化量的大小表示油膜的剛度。雙向單向楔角固定，固定瓦多油楔軸承3012-7 多油楔動(dòng)壓軸承簡(jiǎn)介一、多油楔徑向滑動(dòng)軸承當(dāng)軸承具有擺動(dòng)瓦多油楔徑向滑動(dòng)軸承可用于磨床主軸支承。實(shí)際中還有5塊瓦軸承。 有時(shí)工況條件變化，使載荷不固定，采用固定瓦軸承很難保證油膜壓力穩(wěn)定，油膜支承剛度低，人們提出擺動(dòng)瓦多油楔支承方案，利

14、用軸瓦的傾角隨載荷變化而變化，可以提高軸承的支承剛度。注意：這種軸承的球形支承面要與瓦背的球形窩面對(duì)研31擺動(dòng)瓦多油楔徑向滑動(dòng)軸承可用于磨床主軸支承。實(shí)際中還有5塊瓦二、多油楔推力軸承根據(jù)瓦塊固定與否，也分為固定瓦和擺動(dòng)瓦推力軸承尺寸較大的推力軸承常設(shè)計(jì)成擺動(dòng)瓦多油楔形狀，軸承工作時(shí)，扇形瓦塊可以自動(dòng)調(diào)位，以適應(yīng)不同的工作條件。水輪發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子的主軸推力軸承，使用多楔軸承。擺動(dòng)瓦固定瓦32二、多油楔推力軸承根據(jù)瓦塊固定與否，也分為固定瓦和擺動(dòng)瓦推力 ，索氏數(shù)，在轉(zhuǎn)速極高（n10萬(wàn)r/min）時(shí)，會(huì)很大摩擦系數(shù)也很大，摩擦損失急劇增加，溫升過(guò)高，粘度下降，將引起軸承失效。對(duì)于載荷一定的情況下，可采用氣體潤(rùn)滑劑來(lái)降低粘度值。氣體潤(rùn)滑劑也可以分為：動(dòng)壓軸承、靜壓軸承及混合軸承，其工作原理與液體滑動(dòng)軸承相同。常用的氣體潤(rùn)滑劑：凈化后的空氣：不需特別制造，用過(guò)后無(wú)需回收；氫氣：粘度更低，適用于高速場(chǎng)合；氮?dú)猓憾栊院檬沽悴考砻娌话l(fā)生氧化生銹，適用高溫場(chǎng)合。常用于高速、摩擦小、高溫、低溫等場(chǎng)合，比如高速磨頭、高速離心分離機(jī)、原子反應(yīng)堆、陀螺儀等尖端技術(shù)上。 氣體潤(rùn)滑軸承33 ，索氏數(shù)，在轉(zhuǎn)速極高（n10萬(wàn)r/自潤(rùn)滑軸承也稱無(wú)潤(rùn)滑軸承，是在無(wú)潤(rùn)滑劑潤(rùn)滑的條件下，靠軸承材料自身的自潤(rùn)滑性潤(rùn)滑的軸承，其磨損不可避免。故常用磨損率低的材料制作軸瓦，如各種工程塑料、碳-石墨；而軸