滑动轴承润滑机理及速度系数分析.pdf

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1、176化工机械2011年滑动轴承润滑机理及速度系数分析刘思仁+戴惠良(东华大学)摘要基于有限差分法中的五点差分格式，采用超松弛迭代法对二堆ReynoIds方程进行求解。然后通过MATLAB鳊程，仿真出滑动轴承油膜压力分布。并进一步研究了轴承无量纲速度系数对轴承无量纲承栽力以及动力特性的影响。．关键词滑动轴承润滑油膜压力速度系数动力特性中图分类号TQ050．3文献标识码A文章编号0254石094(2011)02m176·04径向滑动轴承具有承载能力强、油膜刚度大、运行平稳、寿命长及抗振性好等优点，因而被广泛

2、应用于机械行业的各个领域中。根据流体动压润滑理论，影响径向滑动轴承油膜压力分布的参数主要有轴承宽径比、偏心率、润滑油的粘度、载荷力和主轴转速等。动压滑动轴承性能以及油膜压力分布的计算都需要求解二维雷诺方程，因此笔者采用有限差分法求解雷诺方程，即将一块轴瓦的油膜划分成许多网格，用各个节点上的压力值构成了各阶差商，近似取代雷诺方程中的导数，将该方程化为一组代数方程，由此解出各节点上的压力值，也就近似地表达了油膜压力场⋯。1ReynoIds方程的求解原理与计算方法1．1Reynolds方程的建立与无量纲化从粘性

3、流体动力学的基本方程出发，对油膜中微元体进行受力分析，并利用流量连续方程和牛顿粘性定律，在作了一定的简化和假定的前提下导出了二维Reynolds方程¨”。，并将Reynolds方程进行无量纲化旧。1得：赤(矿嚣)+(詈)2击(驴芸)=A等㈩式中妒——轴承周向角度，O≤妒≤2叮r；A——轴向无量纲尺寸，0≤A≤1；尺，B——轴承半径，宽度；P——无量纲压力；H——无量纲油膜厚度，日=1+占cos9；占——偏心率；A——无量纲速度系数，A=叫／(P

4、曲：)；田——动力粘度；∞——轴颈旋转角速度；P。——供油压

5、力；k——设计间隙。再基于五点差分法求解雷诺方程，即将式(1)离散，并简化得：PjJ=(A‘．尸‘+lJ+曰lJPj．IJ+c‘JPu+l+D．JPiJ一1一EiJ)／F‘J(2)式中A。J=研+l／2J；日iJ2暖一1／2J；c扩(台新吒⋯；％=(各篙)‰儿；E‘．f2一Ag占sin妒；Fij2Atj七Bt。i+Cij+Di。io式(2)的解法很多，其中超松弛迭代法应用广泛，编程简单且计算用时较短。将算出的新值减去原有的老值后乘以一个超松弛因子∞(一般取l一2之间的值)，然后再加上老值作为新值：P0’=

6、P：：-1’+∞[P芯’一P0。’](3)根据P。节点周围四节点上的压力值就计算出中间节点上的压力值。·刘思仁，男，1986年1月生，硕士研究生。上海市，201620。第38挂带2朝化『机械12R叫to】如A程的边界条件R⋯，oI如在ls68年就提出流悼的连续流动和小能承受明娃的捷堆的阿个物理条件．城力的终点位于蛀小油膜间隙之后．甫诺边界条件能I司时漪足}：述条什。H在实际计掉过程-{-，多数采片J雷诺边界条¨”。13ReynnI出山程的收敛条件按式(3)计箅各内¨点捱力p■，并纳入RcynoI如边界条们

7、，蚓日t训算Ip．：一p譬。I，外逐点累加。为丁判断每次迭代坫果足否已达到足够精度．从哳央定是古一{一止造代过程，通常根据如下的鞋1对收敛条件∑∑p：’一P1：“l型兰_了——≤$I(4)∑∑“’I式巾6．——收敛误差二14轴承偏位角修正通常．假定轴承所受外戟荷力方向为竖直向下首先，计算f{1油膜水平方向台力F，和。轻卣方向舟力F，则油膜总的合J】方向应为。瞳直向上，其方向偏姜不能过犬．庸满足如下要求："．／F，《6(5)如果【，述条¨不满足，说明原先设定的偏位角日币准确需要修正后重算。对于圆柱轴承等常町

8、川如F方法柬修改口值P口。。=d。⋯⋯(T)(6)J15H葬分析琏rM^+儿AB数值分析软件来寅现Rey帅1山方程的编程求解。杖定局q网格散⋯120轴向同格数一=80，宽径比为I．偏心术s=O5．无蛾纲速艇系数^=1201．可得到油膜压力分布曲线如图l所示。囤I滑动轴承*膜压力分布围通过分析所得的油膜压力分却曲线圈形，可“得卅a汕膜周向压力先从零逐渐增大，在某点处达到最大值．然后快速下降为零。在实际情MF，由于油膜小能承受太大的负雎州而在f雎力之后会产生·段越压¨值舟编程中将这些负压俩赋值为零，于足就得到

9、了略大于180。的拍膜压力分布；，b在轴向方向上．⋯于轴承两端与外界相连，政Ⅱ三力为零．从而得到的雎力分柑沿轴承轴向方向的变化辑抛物线分布。2无量纲速度系数对轴承油胰承载力的影响无付纲速度系数d是在H算滑动轴承油膜压力分布及其承蛾JJ肘的一十熏要的参数。渡参数是个综合系数．由轴承直径，油膜牯度，供油压力和转速等轴承参数北同作朋的结果．当^=0时，即轴承转速为0．则轴承承载力为0。这足由1。滑动轴承是通过轴颈旋转形成动压效应．进