滑动轴承设计(2)

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1、§13—5 液体动力润滑径向滑动轴承的设计计算一、动压油膜和液体摩擦状态的建立过程　　流体动力润滑的工作过程：起动、不稳定运转、稳定运转三个阶段　　起始时n=0，轴颈与轴承孔在最下方位置接触1、起动时，由于速度低，轴颈与孔壁金属直接接触，在摩擦力作用下，轴颈沿孔内壁向右上方爬开。2、不稳定运转阶段，随转速上升，进入油楔腔内油逐渐增多，形成压力油膜，把轴颈浮起推向左下方。（由图b→图c）3、稳定运转阶段（图d）：油压与外载F平衡时，轴颈部稳定在某一位置上运转。转速越高，轴颈中心稳定位置愈靠近轴孔中心。（但当两心重合时，油楔消失，失去承载能力） 　　图13－12向心轴承动压油

2、膜形成过程从上述分析可以得出动压轴承形成动压油膜的必要条件是（1）相对运动两表面必须形成一个收敛楔形（2）被油膜分开的两表面必须有一定的相对滑动速度vs，其运动方向必须使润滑从大口流进，小口流出。（3）润滑油必须有一定的粘度，供油要充分。v越大，η越大，油膜承载能力越高。 实际轴承的附加约束条件：压力pv值速度最小油膜厚度温升二、最小油膜厚度hmin　　1、几何关系　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　图13－13径向滑动轴承的几何参数和油压分布O—轴颈中心，O1—轴承中心，起始位置F与OO1重合，轴颈直径-d，轴承孔直径D∴直径间隙：（13-6-1） 半径间隙：（13

3、-6）相对间隙：（13-7）偏心距：（13-8）偏心率：（13-9）以OO1为极轴，任意截面处相对于极轴位置为φ处对应油膜厚度为h，（13-10） h的推导：在中，根据余弦定律可得（13-11） 略去高阶微量，再引入半径间隙，并两端开方得（13-12）三.流体动力润滑基本方程（雷诺方程）流体动力润滑基本方程（雷诺方程）是根据粘性流体动力学基本方程出发，作了一些假设条件后简化而得的。假设条件是：1）忽略压力对润滑油粘度的影响；2）流体为粘性流体；3）流体不可压缩，并作层流；4）流体膜中压力沿膜厚方向是不变的；2）略去惯性力和重力的影响。可以得出：∴  （13-13）   一

4、维雷诺流体动力润滑方程 上式对x取偏导数可得    （13-14）        若再考虑润滑油沿Z方向的流动，则  （13-15）二维雷诺流体动力润滑方程式四、最小油膜厚度由中可看出油压的变化与润滑油的粘度、表面滑动速度和油膜厚度的变化有关，利用该式可求出油膜中各点的压力p，全部油膜压力之和即为油膜的承载能力。根据一维雷诺方程式，将及h和h0的表达式代入，即得到极坐标形式的雷诺方程为：  （13-16）           将上式从压力区起始角φ1至任意角φ进行积分，得任意极角φ处的压力，即（13-17）                    而压力Pφ在外载荷方向上的

5、分量为 （13-18）  （13-19）（13-20）（13-21）   V——轴颈圆周线速度m/s；L——轴承宽；η——动力粘度Pa.S；　　Fr——外载，N；　　Cp——承载量系数—见下表5，数值积分方法求得。　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　表13－3　　Cp是轴颈在轴承中位置的函数　　Cp取决于轴承包角α，编心率x和宽径比L/dα一定时，Cp、α、ε、L/d，hmin越小（ε越大），L/d越大，Cp越大，轴承的承载能力Fr越大。实际工作时，随外载F变化hmin随之变化，油膜压力发生变化，最终油膜压力使轴颈在新的位置上与外载保持新的平衡。 hmin受轴瓦和轴

6、颈表面粗糙度的限制使之油膜不致破坏，hmin不能小于轴颈与轴瓦表面粗糙度十点高度之和。            （13-22）式中，RZ1，RZ2——分别为轴颈表面和轴孔表面微观不平度十点高度   K——安全系数，考虑几何形状误差和零件变形及安装误差等因素而取的安全系数，通常取K≥2RZ1，RZ2应根据加工方法参考有关手册确定。一般常取，式（13-6-18）加流体动力润滑的三个基本条件，即成为形成流体动力润滑的充分必要条件。五、轴承的热平衡计算1、轴承中的摩擦与功耗由牛顿粘性定律：油层中摩擦力     　　（13-23）——轴颈表面积∴摩擦系数： （13-24）——特性系数

7、，∴f是的函数。实际工作时摩擦力与摩擦系数要稍大一些，∴f要修正　　　　　　　　　　　　　　　　（13-25）ζ——随轴承宽径比L/d变化的系数，　p——轴承平均比压Pα；ω——轴颈角速度，rad/s；η——润滑油的动力粘度Pa.；——相对间隙摩擦功耗引起轴承单位时间内的发热量HH=fFV　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　（13-26）2、轴承耗油量进入轴承的润滑油总流量QQ=Q1+Q2+Q3≈Q1——m3/s　　　　　　　　　　　　　　　（13-27）Q1——承载区端泄流量——与p、油槽孔、尺寸、包角等轴承结构尺