液体动力滑动轴承的设计计算

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先分析平行板的情况。板B静止，板A以速度向左运动，板间充满润滑油，无载荷时， 液体各层的速度呈三角形分布，近油量与处油量相等，板A不会下沉。但若板A有载荷时，油向两边挤出，板A逐渐下沉，直到与B板接触。如两板不平行板。板间间隙呈沿运动方向由大到小呈收敛楔形分布，且板A有载荷， 当板A运动时，两端速度若程虚线分布，则必然进油多而出油少。由于液体实际上是不可压缩的，必将在板内挤压而形成压力，迫使进油端的速度往内凹，而出油端的速度往外鼓。进油端间隙大而速度曲线内凹，出油端间隙小而速度曲线外凸，进出油量相等，同时间隙内形

2、成的压力与外载荷平衡，板A不会下沉。这说明了在间隙内形成了压力油膜。这种因运动而产生的压力油膜称为动压油膜。各截面的速度图不一样，从凹三角形过渡到凸三角形，中间必有一个位置呈三角形分布。 v 潘存云教授研制F v vvh1aah2ccvvh0bbF一、动压润滑的形成原理和条件 两平形板之间不能形成压力油膜！ 动压油膜-因运动而产生的压力油膜。12-7 液体动力润滑径向滑动轴承的设计计算1共十六页形成(xngchng)动压油膜的必要条件：1.两工件(gngjin)之间的间隙必须有楔形间隙；2.两工件表面之间必须连续充满润滑油或其它液体；3.两工件表面必须有相对滑动速度。其运动方向必须保证润滑油从

3、大截面流进，从小截面出来。2共十六页潘存云教授(jioshu)研制二、流体动力润滑基本方程(fngchng)的建立 为了得到简化形式的流体动力平衡方程（NavierStokes方程），作如下假设： 流体的流动是层流; 忽略压力对流体粘度的影响; 略去惯性力及重力的影响，故所研究的单元体为 静平衡状态或匀速直线运动，且只有表面力作用于单元体上； 流体是不可压缩的； 流体中的压力在各流体层之间保持为常数。即p不随y的变化而变化 流体满足牛顿定律，即 ；=dudy实际上粘度随压力的增高而增加； 即层与层之间没有物质和能量的交换； VBAxzy3共十六页潘存云教授(jioshu)研制取微单元(dnyu

4、n)进行受力分析: +dp+dpppdydz+(+d)dxdz-(p+dp)dydz dxdz=0=dd ydxdpdydu=整理后得：又有：任意一点的油膜压力p沿x方向的变化率，与该点y向的速度梯度的导数有关。对y积分得：u= y2+C1y+C2 21dxdp引入边界条件整理得：u= (y2- hy) +21dxdpvhy-hVBAxzy压力流剪切流vvaaccxzyVh0bb4共十六页潘存云教授(jioshu)研制vvFaaccxzy任意截面(jimin)内的流量：依据流体的连续性原理，通过不同截面的流量是相等的=6vdxdph0-hh3得：-一维雷诺方程由上式可得压力分布曲线: p=f(

5、x)在b-b处：h=h0， p=pmax液体动压润滑的基本方程，它描述了油膜压力p的变化与动力粘度、相对滑动速度及油膜厚度h之间的关系。pmaxxph0bbb-b截面内的流量：5共十六页潘存云教授(jioshu)研制轴颈最终(zu zhn)的平衡位置可用偏位角a和偏心距e来表示。 轴承工作能力取决于hmin，它与、和F 等有 关， 应保证 hminh。F Fy =F Fx 0三.径向滑动轴承动压油膜的形成过程：静止爬升将轴起抬转速继续升高质心左移稳定运转工作转速eahmine -偏心距 Fy =F Fx = 0三阶段： 1。轴的启动阶段 2。不稳定润滑阶段 -混合摩擦润滑状态3。液体动压润滑运

6、行阶段 -液体摩擦润滑状态6共十六页 e / 为偏心率 直径(zhjng)间隙： D d 半径(bnjng)间隙： R r / 2相对间隙： / r / d 稳定工作位置如图所示 ，连心线与外载荷的方向形成一偏位角， 设：孔、轴半径：R, r ； 直径为：D，d，偏心距: e 偏位角： a注：偏心率的大小反映了轴承的承载能力。当载荷很小或转速很高时， 0，此时轴、孔中心接近重合，油楔消失， hmin；当载荷很大或转速很小时， 1，此时轴颈与轴瓦接触，hmin0 ，油膜被破坏；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-)定义:7共十六页四、径向滑动轴承(hu dn zhu chn)的工作能力设计1、主要失效形式(xngsh)： （油楔破坏）1）粘着磨损：由于外载过大或温升过高等，油楔被破坏， 造成轴与轴承粘着咬死。措施：保证轴承具有一定的承载能力，同时严格控制温升2）磨粒磨损：由于油中污物或外界的杂质的进入等引起措施：定期检查油，加强密封。 （铁谱技术）2、承载能力计算： （油楔破坏）计算前提条件：（任意点油膜压力可由雷诺方程得到，而雷诺方程是建立在层流基础之上，满足层流条件）8共十六页将dx=rd, v=r，h0, h代入上式得：=6vdxdph0-hh3将一维雷诺方程： 改写成极坐标的形式 积分(j

8、fn)得: 承载能力方程(fngchng)：潘存云教授研制eh0ho1oF宽度为B的轴承，油膜的总承载能力为 Cp-承载量系数，计算很困难，工程上可查表确定。-粘度-相对间隙9共十六页表12-8 有限宽度滑动轴承的承载量系数Cp10共十六页3、最小油膜厚度(hud)hmin 动力润滑轴承的设计(shj)应保证：hminh其中： h=S(Rz1+Rz2)S 安全系数，常取S2。Rz1、Rz2 分别为轴颈和轴承孔表面粗糙度十点高度。考虑表面几何形状误差和轴颈挠曲变形等11共十六页4、轴承(zhuchng)的热平衡计算 热平衡方程：产生的热量(rling)=散失的热量(rling) Q=Q1+Q2

9、其中，摩擦热： Q=fv W 式中: q -润滑油流量m3/s； -滑油密度kg/m3；c -润滑油的比热容，J/(kg. )；ti -油入口温度 ；to -油出口温度 ；3 -表面传热系数 W/(m2. )。润滑油带走的热：Q1 = qc(to-ti) W轴承散发的热： Q2 =3dB (to-ti) W12共十六页温升公式(gngsh)： 其中 -润滑油流量系数；查图12-16 设计(shj)时，应使出油温度: t0=tm+t/2 80 100平均温度:13共十六页六、液体动力润滑(rnhu)径向滑动轴承的设计过程 已知条件：外加径向载荷F(N)，轴颈转速(zhun s)n(r/min)

10、及轴颈直径d(mm)。2求：1）轴承材料，润滑油 2）轴承几何参数： ，e, B, 3）轴颈与轴孔的间隙配合14共十六页设计(shj)步骤 选择(xunz)轴承材料，验算 p、v、pv。c) 层流条件校核a) hmin h b) 热平衡计算（校核润滑油出口油温）。选择润滑油根据直径间隙，选择间隙配合轴承工作能力校核（三个方面）15共十六页内容摘要潘存云教授研制。这说明了在间隙内形成了压力油膜。这种因运动而产生的压力油膜称为动压油膜。各截面的速度图不一样，从凹三角形过渡到凸三角形，中间必有一个位置呈三角形分布。动压油膜-因运动而产生的压力油膜。1.两工件之间的间隙必须有楔形间隙。其运动方向必须保证润滑油从大截面流进，从小截面出来。为了得到