机械设计_第十二章滑动轴承习题解答

1、第十二章滑动轴承习题及参考解答、选择题（从给出的A B、C D中选一个答案）1验算滑动轴承最小油膜厚度hmin的目的是 确定轴承是否能获得液体润滑控制轴承的发热量计算轴承内部的摩擦阻力控制轴承的压强P2在题52图所示的下列几种情况下，可能形成流体动力润滑的有 巧=0C）(L 1.5），为避免因轴的挠曲而引起轴承 “边缘接触”，造成轴承早期磨损，可采用轴承。39滑动轴承的承载量系数 Cp将随着偏心率的增加而 ，相应的最小油膜厚度 hmin也随着的增加而 。40在一维雷诺润滑方程P =6 V（h 丁）中，其粘度 是指润滑剂的粘度。泳h341选择滑动轴承所用的润滑油时，对液体润滑轴承主要考虑润滑油的

2、，对不完全液体润滑轴承主要考虑润滑油的。三、问答题42设计液体动力润滑滑动轴承时，为保证轴承正常工作，应满足哪些条件？43试述径向动压滑动轴承油膜的形成过程。p（h - h）44就液体动力润滑的一维雷诺方程6 V 厂，说明形成液体动力润滑的必要条件。&h345液体动力润滑滑动轴承的相对间隙的大小，对滑动轴承的承载能力、温升和运转精度有何影响？46有一液体动力润滑单油楔滑动轴承、在两种外载荷下工作时，其偏心率分别为1 = 0.6、2 = 0.8，试分析哪种情况下轴承承受的外载荷大。为提高该轴承的承载能力，有哪些措施可供考虑？（假定轴颈直径和转速不允许改变。）47不完全液体润滑滑动轴承需进行哪些计

3、算？各有何含义？48为了保证滑动轴承获得较高的承载能力，油沟应做在什么位置？49何谓轴承承载量系数 Cp? Cp值大是否说明轴承所能承受的载荷也越大？50滑动轴承的摩擦状态有哪几种？它们的主要区别如何？51滑动轴承的主要失效形式有哪些？52相对间隙对轴承承载能力有何影响？在设计时，若算岀的hmin过小或温升过高时，应如何调整值？53在设计液体动力润滑径向滑动轴承时，在其最小油膜厚度hmin不够可靠的情况下，如何调整参数来进行设计？四、分析计算题54某一径向滑动轴承，轴承宽径比| /d =1.0，轴颈和轴瓦的公称直径 d =80mm，轴承相对间隙-0.001 5，轴颈和轴瓦表面微观不平度的十点平

4、均高度分别为Rz1 =1.6 Pm , RZ2 =3.2 Pm，在径向工作载荷F、轴颈速度v的工作条件下,偏心率=0.8，能形成液体动力润滑。若其他条件不变，试求：（1）当轴颈速度提高到 v =1.7v时，轴承的最小油膜厚度为多少？（2）当轴颈速度降低为 v = 0.7v时，该轴承能否达到液体动力润滑状态?F屮2注：承载量系数Cp计算公式Cp :p2WI承载量系数Cp值参见下表（l/d =1）IT0.60.650.70.750.80.850.90.95Cp1.2531.5281.9292.4693.3724.8087.77217.18455某转子的径向滑动轴承，轴承的径向载荷F =5 10 N

5、，轴承宽径比l/d =1.0，轴颈转速n = 1000r/min，载荷方向一定，工作情况稳定，轴承相对间隙叩=0.84、v 10（ v为轴颈圆周速度，m/s），轴颈和轴瓦的表面粗糙度Rz1 = 3.2 Jm ， Rz2 二 6.3 Jm，轴瓦材料的p二 20 MP a， v二 15 m/s， pv二 15 MPa m/s，油的粘度 r -0.028 Pa s。（1）求按混合润滑（不完全液体润滑）状态设计时轴颈直径 d。（2） 将由（1）求岀的轴颈直径进行圆整（尾数为0或5），试问在题中给定条件下此轴承能否达到液体润滑状态？56有一滑动轴承，轴颈直径 d = 100mm，宽径比l/d =1，测得

6、直径间隙 二=0.12mm，转速n二2000r/min，径向载荷F =8 000N，润滑油的动力粘度=0.009 Pa s，轴颈及轴瓦表面不平度的平均高度分别为Rz1 = 1.6m，Rz2 =3.2 Jm。试问此轴承是否能达到液体动力润滑状态？若达不到，在保持轴承尺寸不变的条件下，要达到液体动力润滑状态可改变哪些参数？并对其中一种参数进行计算。F屮24厂 注：Cp，- 0.8 v 102W57有一滑动轴承，已知轴颈及轴瓦的公称直径为d =80 mm，直径间隙- 0.1 mm，轴承宽度I =120 mm，径向载荷F =50000 N，轴的转速n =1 000 r/m in，轴颈及轴瓦孔表面微观不

7、平度的十点平均高度分别为及Rz1 = 1.6 丄m, R z2 = 3.2 .m。试求：10该轴承达到液体动力润滑状态时，润滑油的动力粘度应为多少？若将径向载荷及直径间隙都提高20%，其他条件不变，问此轴承能否达到液体动力润滑状态?注：参考公式承载量系数Cp见下表(I / d =1)1T0.30.40.50.60.70.80.9Cp0.3910.5890.8531.2531.9293.3727.77258如图5 58图所示，已知两平板相对运动速度Vi V2 V3 V4 ；载荷F4 F3 F? Fi，平板间油的粘度1二 2二 3 =4。试分析：题 5 58图哪些情况可以形成压力油膜？并说明建立液

8、体动力润滑油膜的充分必要条件。哪种情况的油膜厚度最大？哪种情况的油膜压力最大？在图(c)中若降低V3，其他条件不变，则油膜压力和油膜厚度将发生什么变化？在图(c)中若减小F3 ,其他条件不变，则油膜压力和油膜厚度将发生什么变化?59试在下表中填岀液体动力润滑滑动轴承设计时有关参量的变化趋向(可用代表符号：上升T;下降J:不定？)参量最小油膜厚度h min/mm偏心率T径向载荷F /N供油量3 Q/ (m /s)轴承温升心t/c宽径比1/d T时油粘度n T时相对间隙屮T时轴颈速度v T时60试分析题560图所示四种摩擦副，在摩擦面间哪些摩擦副不能形成油膜压力，为什么？ (V为相对运动速度，油有

9、一定的粘度。)题 5 60图61当油的动力粘度 及速度v足够大时，试判断题5 61图所示的滑块建立动压油膜的可能性。A.可能B.不可能C.不一定题 5 61图例解1今有一离心泵的径向滑动轴承。已知：轴颈直径d=60mm，轴的转速n=1500r/min，轴承径向载荷 F=2600N，轴承材料为ZCuSn5Pb5Zn5。试根据不完全液体润滑轴承计算方法校核该轴承是否可用？如不可用，应如何改进？(按轴的强度计算，轴颈直 径不得小于 48mm)。解题要点：(1)根据给定的材料为 ZCuSn5Pb5Zn5，可查得：p 】=8MPa，-】=3m/s，P： l=12MPa m/s(2)按已知数据，选定宽径比

10、l/d=1，得兀dn3.14 汉60 勺500，4.71 m/s 60 1000 60 1000F 2600p0.722 MPadl 60 60p = 0.722 4.71 =3.40 MPa m/s可见U不满足要求，而p、pu均满足。故考虑用以下两个方案进行改进；(1)不改变材料，仅减小轴颈直径以减小速度U。取d为允许的最小直径48mm，则二 dn3.14 48 150060 100060 1000-3.77m/ s仍不能满足要求，此方案不可用，所以必须改变材料。（2）改造材料，在铜合金轴瓦上浇注轴承合金ZCbSb15Sn5Cu3Cd2，查得p l=5MPa， l=8m/s， P： J=5M

11、Pa m/s。经试算 d=50mm，l=42mm，则二 dn60 10003.14 50 150060 1000=3.93m/s !)F 2600p1.24MPa p 1dl 50 42p =1.24 3.93 =4.87MPa m/s ： Ip 1结论：可用铜合金轴瓦浇注 ZCbSb15Sn5Cu3Cd2轴承合金，轴颈直径 d=50mm，轴承宽度l=42mm9、动力粘度 、速度：、轴颈直径d、F较大？哪个轴承的耗油量 Q较大些？哪如图所示为两个尺寸相同的液体润滑滑动轴承，其工作条件和结构参数（相对间隙 轴承宽度I）完全相同。试问哪个轴承的相对偏心率较大些？哪个轴承承受径向载荷个轴承发热量较大

12、?提示：CPCQ 二 Q/(* ld)承载量系数耗油量系数由图可知，图a、图b的最小油膜厚度不同，且hamin ： hbmin，hmin与偏心率（相对偏心）二e/：二e/（R-r）及相对 间隙二/r （e为偏心距，、:为半径间隙，:.=R-r）之间的关系为hmin 二 L（1 -）对于液体动压轴承能受的径向载荷为2 lF厂Cp式中，Cp为承载量系数，为润滑油的动力粘度。对于l/d1.0,Fb，即图a承受的径向载荷大；（3） 由耗油量Q =Cqld， 越大，则耗油量系数Cq大，有QaQb，即图a的耗油量大；因 越大，Q大，则图a的发热量小于图b的。一减速器中的不完全液体润滑径向滑动轴承，轴的材料

13、为45钢，轴瓦材料为铸造青铜 ZCuSn5Pb5Zn5承受径向载荷F=35kN ;轴颈直径d=190mm ;工作长度l=250mm;转速n=150r/min。试验算该轴承是否适合使用。提示：根据轴瓦材料，已查得Ip =8MPa， l=3m/s，|=12MPa m/s。解题要点：进行工作能力验算:卩=匸 350000.737MPa ： b 1dl 190 250兀dn兀心90 汉150r -I1.49m/s 160 1000 60 1000Fn19100l35000 15019100 250=1.1MPa m/s ： Ip 】故该轴承适合使用4.有一不完全液体润滑径向滑动轴承，直径d=100mm

14、，宽径比l/d=1，转速n=1200r/min,轴的材料为45钢，轴承材料为铸造青铜ZCuSn10P1。试问该轴承最大可以承受多大的径向载荷？提示：根据材料已查得：p l=15MPa， ! )=10m/s， Ip l=15MPa m/s。解题要点:轴承所能承受的最大径向载荷必须同时满足:(1) F _ Ip Idl =15 1 00 1 00 = 150 000 n(2)Jp 丨 19100ln故 Fmax=23 875N。15 19100 1001200=238755.试设计一齿轮减速器的液体动力润滑向心滑动轴承。 解题要点：确定轴承结构型式采用整体式结构，轴承包角=360确定轴承结构参数取

15、l/d=1，则轴承工作宽度l为l/d=1 x 115mm=115mm选择轴瓦材料计算轴承的p、和p：值已知：径向载荷F=25 000N，轴颈直径d=115mm，轻颈转速n=1000r/min25000115 115= 1.89MPa二 dn3.1416 115 100060 1000 一 60000= 6.02m/ sp1.89 6.02 =1.11.38MPa m/s选择轴瓦材料根据p、9和pU值，选用11-6锡锑轴承合金(ZSnSb11Cu6)，其Ip l=25MPa， L】=80m/s，】=20MPa m/s。轴颈系钢制，淬火精磨。(4)选定轴承相对间隙9和轴承配合公差= 0.8 10

16、3 0.25 =0.8 10J 6.020.25 =1.25 10 J，取 =1.3 10确定轴承直径间隙为A.- d -0.0013 115=0.1495 mmH 7选定轴承配合公差时，应使选配合的最小和最大配合间隙接近轴承的理论间隙。现选定配合为115 ，则轴瓦孔径d7d= 1150035 ，轴颈直径 d =115盥22(Rz什 Rz2)=2 X( 0.0016+0.0032) =0.0096 mm(7)验算轴承温升和工作可靠性计算液体摩擦系数丄:轴颈角速度2n 2 3.1416 1000o =60 60=104.72 rad/s因l/d=1,故 =1，则摩擦系数为0.55-二 0.017

17、1 104.7260.0013 1.89 100.55 0.0013 1= 2.36 1O供油量：根据轴承偏心率和宽径比l/d，查表并插值计算，得Cq =0.142，故供油量为3Q =C(? Id =0.142 0.0013 6.02 0.115 0.115m /s=14.7 x 10-6m3/s=882cm3/min-p*2.36 灯00.0013x1.89x106g;cq -1800 900 0.142-3J416 80C =13.09 C0.0013 6.03计算轴承温升 At :取导热系数as =80 J /（m2 s上）时，则At13 09进口油温度 1 =tm50 C-C =43.46C（在 3545C之间）2 2 At13 09出口油温度 t2 =tm50 C +C =56.55 C