第9章滑动轴承工作能力设计预案.ppt

第9章 滑动轴承工作能力设计 u y x z 对微单元油膜求 x方向的平衡方程，得： 整理后得： 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。 又有： 对z积分得： 边界条件： 当z=0时，u=uh 当z=h时，u=0,则积分常数C1、C2分别为: 代入得,通过任意截面单位宽度面积的体积流量为： 得： ； 任意截面内的流量： v v F a a c c x z y 依据流体的连续性原理，通过不同截面的流量是相等的 b-b截面内的流量： 该处速度呈三角形分布，间隙厚度为h0 负号表示流速的方向与x方向相反，因流经两个截面的流量相等，故有： --- 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 速度梯度du/dy呈线性分布，其余位置呈非线性分布。流量相等，阴影面积相等。 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。 pmax x p h0 b b 得： 由一维雷诺方程可得出形成流体动压润滑油膜压力的基本条件： （1）润滑油要具有一定的粘度。 （2）两摩擦表面要具有一定的相对滑动速度。 （3）相对滑动的表面要形成收敛的楔形间隙。 uh h＞h0 h ＜ h0 h＞h0 h ＜ h0 h = h0 速度分布 z h1 h0 h2 x （4）有足够充足的供油量。 ▲ 轴承的孔径D和轴颈的直径d名义尺寸相等；直径间隙Δ是公差形成的。 ▲ 轴颈上作用的液体压力与F相平衡，在与F垂直的方向，合力为零。 ▲轴颈最终的平衡位置可用φa和偏心距e来表示。 ▲ 轴承工作能力取决于hlim，它与η、ω、Δ和F等有关， 应保证 hlim≥[h]。 F ∑ Fy =F ∑ Fx ≠ 0 ∑ Fy =F ∑ Fx = 0 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 →稳定运转达到工作转速 e ----偏心距 e φa hlim 2 流体动压径向滑动轴承的主要几何参数 初始状态 稳定工作状态 F o o 1 F h min o o 1 a e △ F o 1 o d D 流体动压径向滑动轴承的主要几何关系 2) 定义: χ＝ e / δ 为偏心率 3) 最小油膜厚度： hmin= δ－e ＝ δ(1- χ )=rψ(1-χ) 直径间隙：Δ＝ D－ d 半径间隙：δ＝ R－ r 1) 相对间隙：ψ ＝ δ / r ＝ R-r /r hmin e φa h0 设轴孔半径为：R, r 直径为： D， d ，偏心距: e 偏位角：φa h D d 4) 承载区内任意处的油膜厚度h o1 Pmax o β θ 5）偏位角θ和轴承包角β 径向滑动轴承稳定工作时，径向外载荷 F 与轴承孔和轴颈中心连心线之间的夹角θ称为偏位角 F 轴承包角β一般为120°和180° φ e 滑动轴承常见失效形式 1) 磨粒磨损----进入轴承间隙的硬颗粒有的随轴一起转动，对轴承表面起研磨作用。 5) 刮伤----进入轴承间隙的硬颗粒或轴径表面粗糙的微观轮廓尖峰，在轴承表面划出线状伤痕。 2) 胶合----当瞬时温升过高，载荷过大，油膜破裂时或供油不足时，轴承表面材料发生粘附和迁移，造成轴承损伤。 4) 疲劳剥落----在载荷得反复作用下，轴承表面出现与滑动方向垂直的疲劳裂纹，扩展后造成轴承材料剥落。 3) 腐蚀----润滑剂在使用中不断氧化，所生成的酸性物质对轴承材料有腐蚀，材料腐蚀易形成点状剥落。 3 流体动压径向滑动轴承的工作能力设计 其它失效形式:气蚀、流体侵蚀、电侵蚀、微动磨损 ★ 前三项为主要失效形式。 对于有限宽度轴承，油膜的总承载能力为 承载量系数Cp ，计算很困难，工程上可查表确定。 d D F y z B 设计准则：保证轴承具有一定承载能力 的同时严格控制温升。 η—润滑油的动力粘度，Pa·s； ω—轴颈的角速度，rad/s。 CP —承载系数 承载系数CP越大，承载能力越大。 1）承载量的设计 有限宽度滑动轴承的承载量系数Cp 注意： 1.Cp是轴颈在轴承中的位置函数，其值与包角a、相对偏心率χ和宽径比B/d有关，是一个无量纲的量。 2.由表可见：最小油膜厚度hmin↓，相对偏心率χ↑ ，承载能力F↑。 2）最小油膜厚度 动力润滑轴承的设计应保证： ≥[h] 其中： [h]=S(Rz1+Rz2) S—— 安全系数，常取S≥2。 一般轴承可取为3.2μm和6.3μm，1.6 μm和3.2μm。 重要轴承可取为0.8μm和1.6μm，或0.2μm和0.4μm。 R