油膜轴承理论概述

《油膜轴承理论概述》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在应用文档-天天文库。

1、油膜轴承润滑理论及其数值解第二章油膜轴承润滑理论概述轧机轴承工作时，靠轴颈的转动把润滑油带入收敛的间隙形成动压，在形成油膜动压的过程中，流体的运动遵循流体动力学规律。为全面研究轴承的特性，需要求解根据动量、质量得出的有关方程，以求得压力分布。本文从轧机使用的油膜轴承为研究对象，在分析计算中，认为轴承处于稳定的工作状态，并且只考虑承载区域的动力学效应。2.1控制方程2.1.1雷诺方程图2-1流体模型Fig.2-1Fluidmodel雷诺方程是滑动轴承计中最基本的方程，它描述了轴承中油膜压力与其它各参数的关

2、系。通常，应用的是简化雷诺方程，它是根据一系列假设推导出来的，适用于一般工况条件下的润滑计算。为了便于了解流体润滑中的物理现象，这里采用流体力学中微元体分析方法推导Reynolds方程。其主要步骤是：⑴由微元体受力平衡条件，求出流体沿膜厚方向的流速分布；⑵将流速沿润滑膜厚度方向积分，求出流量；⑶应用流量连续条件，推导出Reynolds方程[1]。当两刚体被润滑油隔开，移动件以速度沿方向滑动，另一刚体静止不动。一维雷诺方程式的推导是建立在以下假设的基础上：⑴忽略压力对润滑油粘度的影响；⑵润滑油沿向没有流动

3、,既油膜压力沿z方向无变化，在微元体上垂直于z轴的前后两面压力相平衡；⑶润滑油是层流流动；⑷油与工作表面吸附牢固，表面油分子随工作表面一同运动或静止，因此在微元体上下两面有沿的剪切力；⑸不计油的惯性力和重力的影响，后者表明油膜中1-21油膜轴承润滑理论及其数值解压力沿y向无变化，微元体上下两面压力相互平衡；⑹润滑油不可压缩等。从润滑膜中取一微单元进行分析，如图2-2流体微元受力分析Fig.2-2Fluidinfinitesimalanalysis图2-2所示，及是作用在微单元体左右两侧的压力，及是作用在

4、微单元体上下两面的切应力。根据方向力系的平衡，得(2-1)整理后得(2-2)根据牛顿内摩擦定律[16]将上式代入，得(2-3)积分上式，得(2-4)由图可知，当时（随移动件移动）；（油膜厚度）时（随静止件不动）。利用这两个边界条件可解出(2-5)再分析任何截面沿方向的单位宽度流量(2-6)设油压最大截面处的间隙为（即时）,在这一截面上(2-7)根据流动连续行原理，油膜各截面处的流量应相等，由此得1-21油膜轴承润滑理论及其数值解(2-8)上式为一维雷诺动力润滑方程式。经整理，并对取偏导数可得另一表达式(

5、2-9)若再考虑润滑油沿方向的流动，则(2-10)考虑Z向流动时方程右边没有关于h与z的因式。为什么？原因：1.油膜厚度与Z向没有关系，即使求偏导后为零，故没有因式。该式为二维雷诺方程，是计算液体动压轴承的基本公式。2.1.2轴承间隙函数图2-3轴承间隙Fig.2-3Schematicplanofbearinggap在求解雷诺方程时需要知道方程中的变量，因此要研究轴承间隙（油膜厚度）的表达式，即间隙函数。轴颈旋转将润滑油带入收敛间隙而产生流体动压，油膜压力的合力与轴颈上的载荷相平衡，其平衡位置偏于一侧，

6、平衡位置为什么会偏于一侧，是因为哪个力矩所产生的作用？轴颈的相对位置用偏心率来表示[17﹑18]。对于圆柱轴承，油膜厚度沿圆周方向变化，轴心的平衡位置通过两个参数可以完全确定，即偏位角和偏心率。偏位角为轴承与轴颈中心的连心线与载荷作用线的夹角。油膜厚度，这里是指轴承锥套与衬套之间的楔形间隙，系指皆无变形情况下的间隙表达式，是在进行弹流计算时的重要几何参数。如图2-3所示，轴颈和轴承的半径分别为﹑，在衬套上任取一点P，并将P﹑衬套的中心及锥套的中心三点连成三角形。其偏心距线段，，。在△中应用余弦定理，则有

7、(2-11)上式可以表达成的一元二次方程，并忽略，即得到1-21油膜轴承润滑理论及其数值解(2-12)式中——半径间隙；——相对偏心率，即。有时，也可将的表达式写成(2-13)此两式均正确，但计算时的起始位置不同：当角自最小油膜厚度处算起时，则采用式(2-12)，而当角自最大油膜厚度处算起时，则采用式(2-13)。2.1.3粘压方程粘度可以衡量润滑油的粘性大小，正是由于润滑油具有粘性，在弹流计算何为弹流计算？ 达量trans

8、时考虑了润滑油的粘度随压力而变化的特性，才可能在接触面内建立起弹流油膜，从而奠定了弹流理论的基础。研究表明，通常的矿物油所受压力超过0.02Gpa20Mpa时，粘度随压力的变化开始显著。压力继续增加，粘度的变化率也增加。当压力为几个吉帕时，粘度升高几个数量级，最后润滑油丧失流体性质而