§ 12— 7 液体动力润滑径向滑动轴承设计计算
一,流体摩擦
流体中任意点处切应力均与该处流体的速度梯度成正比
比例系数 η— 粘度 — 流体的
内摩擦力
y
v
?
??? ??
二,流体动力润滑
流体动力润滑,
两相对运动 物体的摩擦表面,
借助 相对速度 产生的油膜把两
表面完全隔开,由 油膜产生的压力 来 平衡外载荷
楔效应承载机理
平行板 — 相对运动 — 流速直线分布 — 油无内压力
不平行板 — 相对运动 — 流速变化 — 油有内压力
假设,牛顿流体( )
层流流动、不计重力、
大气压影响、油不可压缩
y
v
?
??? ??
三,流体动力润滑基本方程
平衡方程:
0???
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???
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???
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????
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??? d z d xdy
y
d y d z
y
d z d ydx
x
ppp d z d y ????
整理可得:
y
- 2
2
y
v
x
pv
yx
p
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???
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流体的压力变化与速度的变化情况成正比
? ? ? ?
x
pyhy
x
p
y
v
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?
?
?? 2h
y-hvu 1
2
2
积分得:
1.油层的速度分布
直线
122
3
0 x
phvh
u d yQ
h
?
?
??? ?
?
抛物线
2.润滑油流量
各截面流量相等
1222
2
Q 0 pp
3
0
0
00m a x
x
phvhvh
vh
x
p
hhh
?
?
??
??
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,即处油膜厚为
流体动力润滑的必要条件:
雷诺方程:
? ?036 hh
h
v
x
p ??
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x
p
?
?当 h> h0时,> 0,p沿 x方向
增大
当 h< h0时,< 0,p沿 x方向
减少x
p
?
?
⑴ 流体必须有 粘度,供应充分
⑵ 两表面必须有 相对速度,油从大口进,小口出
⑶ 相对滑动两表面必须现成收敛的 楔形油隙
四 径向滑动轴承形成流体动力润滑的过程
五 径向滑动轴承的几何关系和承载量系数
1 几何关系
n=0 n≥0 n>> 0
⑴ 直径、半径间隙:△ =D- d,δ=R- r= △ / 2
⑵ 相对间隙,ψ= △ / d= δ/ r,δ=ψr
2 承载量系数
⑶ 偏心距与偏心率,e=OO1,=e/ δ
⑷ 最小油膜厚度,hmin=δ- e= δ( 1 - )
=rψ ( 1 - )
?
?
?
F=油膜的总承载能力
=油膜压力乘面积
基本思路:
建立极坐标 →积分 →某点的压力
→积分 →单位宽度上油膜的承载
能力 →积分 →油膜的总承载能力
承载量系数 Cp
pC
Bd
F
2?
??
?
结果:
? ?
? ?
? ?? ? dz
B
z
Cd
d
B
C
a
B
B
p
?
?
?
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?
?
2
2/
2/
3
0
2
1c o s
c o s1
c o sc o s
3
2
1 1
???
?
??
????
?
?
?
B— 轴承宽度 d— 轴承直径 ω— 轴承角速度
η— 油的粘度 C′— 与 B/d和 有关的系数
?
六 最小油膜厚度 hmin
vB
F
Bd
FC
p ?
?
??
?
2
22
??
)/,( dBC p ??
表 12— 7
讨论:
⑴ ηυψ一定,Cp↑ →F↑
⑵ Cp一定,η ↑ υ↑→ F↑, ψ↓→ hmin ↓→F↑
⑶ 矛盾,↑η→↑F→△ t↑,又 →η↓
hmin越小,则 越大,F越大。但加工精度有限,
hmin应比误差大,即
?
? ?
? ? )(
)1(
21
m i n
zz RRSh
hrh
??
??? ??
七 轴承的热平衡计算
轴承产生的热量 Q = 油流动带走热量 Q1 + 轴承散发热量 Q2
保证液体动力润滑的条件,⑴ 充分的供油量
⑵ 收敛的油楔
⑶ 两表面不直接接触
目的,控制油温,避免粘度降低
Rz1, Rz2 — 轴颈、轴承孔表面粗造度十点高度
S—— 安全系数 S≥2
fp vQ ? ? ?ittcqQ ?? 01 ? ? ?is ttdBQ ?? 02 ??
1 热平衡条件:
两种情况:
ti > 35~40℃ 容易 达到热平衡,可降低 tm,增大粗造度
ti < 35~40℃ 不易 达到热平衡,可加大间隙,降低粗造度
2 温升
3 校核进口油温 ti
c— 比热容 见附录
ρ— 密度
αs— 传热系数
f— 摩擦系数
vv B d
q
c
p
f
ttt
s
?
??
?
?
?
???
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
???? 10
vBd
q
?
— 耗油量系数
2
ttt
mi
???
tm—— 给定的平均温度 tm =50~75℃
八 参数选择
1 宽径比 B/d=0.3~1.5
高速重载取小值
低速重载取大值
? ?
9/31
9/4
10
60/n
??
估算需要的粘度:
B/d↓ 运转稳定性 ↑,承载能力 ↓
端泄 ↑,△ t↓
2 相对间隙 ψ
3 粘度 η
? ?
6/7
3/1
10
60/ ?
??
n
?
估算需要的间隙:
九 设计计算步骤
计算 Cp →?
选 B/d值 → 选材料 → 验算 p,pv,v→
估算 η′→ 选油牌号 → 估算 ψ→
验算 hmin→
计算△ t → 验算 ti
小 结,
1.滑动轴承的结构及分类
2.滑动轴承(轴瓦 轴承衬)的材料
3,非全液体滑动轴承的设计
4.流体动力润滑的形成原理条件
5 动压轴承的承载原理和形成过程
6 动压轴承的设计的基本思路