液体动力滑动轴承设计计算课件.ppt

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1、1,潘存云教授研制,潘存云教授研制,潘存云教授研制,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，同时间隙内形成的压力与外载荷平衡，板A不会下

2、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。,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,2,形成动压油膜的必要条件：,1.两工件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大截面流进，从小截面出来。,3,潘存云教授研制,二、流体动力润滑基本方程的建立,为了得到简化形式的流体动力平衡方程（Nav

3、ierStokes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,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；,4,潘存云教授研制,取微单元进行受力分析:,pdydz+(+d)dxdz-(p+dp)dydz dxdz=0,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：,引入边界条件,整理得：,V,5,潘存云教授研制

4、,任意截面内的流量：,依据流体的连续性原理，通过不同截面的流量是相等的,-一维雷诺方程,由上式可得压力分布曲线:p=f(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。,b-b截面内的流量：,6,潘存云教授研制,轴颈最终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。,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,稳定运转工作转速,e-偏心距,Fy=F Fx=0,三阶段：1。轴的启动阶段 2。不稳

5、定润滑阶段-混合摩擦润滑状态3。液体动压润滑运行阶段-液体摩擦润滑状态,7,e/为偏心率,直径间隙：D d,半径间隙：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；,最小油膜厚度:hmin=e r(1-),定义:,8,四、径向滑动轴承的工作能力设计,1、主要失效形式：（油楔破坏）,1）粘着磨损：由于外载过大或

6、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）,9,将dx=rd,v=r，h0,h代入上式得：,积分得:,承载能力方程：,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,10,表12-8 有限宽度滑动轴承的承载量系数Cp,11,3、最小油膜厚度hmin,动力润滑轴承的

7、设计应保证：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,12,4、轴承的热平衡计算,热平衡方程：产生的热量=散失的热量 Q=Q1+Q2,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)W,13,温升公式：,其中-润滑油流量系数；查图12-16,设计时，应使出油温度:t0=tm+t/2 80 100,平均温度:,14,六、液体动力润滑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n(r/min)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,15,设计步骤,选择轴承材料，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）,