径向滑动轴承的三维温度分布测量及其热传导情况的分析

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1、摹25卷第4期西安交通大学学报Vol·25No·41991．~--8月J0URNAL0FXl'Zd~IJl▲0’r0NGUNlVElITYAug．1991径向滑动轴承的三维温度分布测量及其热传导情况的分析徐华朱均朱光锐(润滑理论与轴承研究所)摘要本文介绍了在~200mm全尺寸实验台上对径向滑动轴承轴瓦内部三维温度场的测量，并对轴瓦的热传导情况进行了分析．本文研究了不同工作参数对轴瓦中温度分布的影响，而且还对目前通用的考虑轴瓦内二维温度分布的计算结果与实验结果不一致处进行了探讨．关键词：轴承；温度分布；温度测量；热传导‘

2、中国图书资料分类法分类号：TⅡ133．31符号表。轴承的有效宽度；D：轴承的直径；l轴承间隙；l轴承的半径；。润滑油的动力粘度；¨：轴颈在方向的速度分量；∞l轴颈在茹方向上的速度分量；百l剪切应力；pl润滑油的密度；c：润滑油的比热；后。：润滑油的导热系数；：温度(℃)；D，6，cl温粘方程的系数；：压力；ttIl进油温度(a。)；／行。温度的无量纲值．0前言由于各种机械不断向大型化、高速化发展，人们已不再满足于各种粗略的估算，而是使各种设计都达到趋近于一个“极限”——即得到最大的经济效益．同样，轴承作为各种旋转机械的

3、重要零部件，通常采用的等温假设已不能满足上述要求，而必须考虑轴承中温度变化的影响．4O年代时，Fogg通过实验发现两块相对运动的平行平板具有一定的承载能力，而这是等温假设下的经典润滑理论所无法解释的，这一发现引起了人们极大的兴趣．随后，收到日期：1988-09-19TO西安交通大学学报第25卷Clayton、Pa~covici和Majumdax相继对轴承的温度分布进行了测量，但从目前所看到的国内外的资料来看，以前人们所测量的轴承温度分布有以下不足之处：1)轴承尺寸小，其．直径都是几十毫米，而且是纯实验室性的测量研究，这

4、在许多情况下不能反映轴承特别是大型轴承的实际工作情况；2)测量区域小，以前实验所测的都是某一截面上(如中截面)同一径向尺寸的几个点(20个点以下)的温度情况，而不是整个轴承中的温度分布情况；3)测量方法简陋，前人测量温差电势的仪器不外乎毫伏表或电位差计，但由于轴承中所产生的温差电势较小，相对而言，用这些仪器测量时受外界的干扰大，并存在着人工误差和操作误差．鉴于上述原因，本文尽力克服了这些不足之处，并使之成为本文的主要特点．即1)尺寸大，本实验所用的轴承内径达200mm，实验台也是国内外为数不多的大规模i全尺寸’轴承实验

5、台之一，它为尽可能模拟和再现大型轴承的实际工作情况提供了良好的条件；2)测点多，区域大，本实验采用了DKD一2C微机数据采集装置，故同时可测量256个点．本实验所测量的点分布在5个轴向截面和3个径向截面上，．它们基本反映了轴承内部的三维温度分布情况和热传导情况；3)测量手段先进，由于使用了DKD一2a微机数据采集装置，实验数据当即存入计算机中，消除了由人为的观测、操作带入的误差．1实验装置、结构与实验步骤本实验选定热电偶除考虑到其能满足测量温度的要求外，还具有在测量范围内线性好、复制性和工艺性好等特点．而且由于其测点小

6、，故对轴瓦的力学性能影响小，它也便于与DKD一2C微机数据采集装置相连接，从而通过微机控制进行自动操作和采集数据．热电偶的分布位置及其埋入孔的参数可见图1和图2．一——7—————一图1轴承中截面上热电偶的分布位置图2轴承轴向截面与直径方向上热电偶的分布位置DKD一2C微机数据采集装置是属于8086系统的数据采集装置，其主要技术指标和框图如下：·a)采样通道：256路b)采样速度：1000Ⅱ第4期徐华等：径向滑动轴承的三维温度分布涣9量及其热传导情况的分析T1c)输入电平：±10mV；±50mV；±200mV；±2．5

7、Vd)A／D转换位数：12位e)精度(满量程时，均方根误差)±10mV，误差小于0．05；±50V、±200mV，误差小于0．1；±2．5V，误差小于0．2f)分辩力：5Vg)数据容量：每次300个h)采集方式：随机(具有外部启动)i)数据处理方式：存盘或编程处理图3数据采集装置框图实验时将200mm的轴两端支承在两个结构型式和材料完全相同的180。剖分式圆柱轴承上，轴瓦材料为巴氏合金，轴承的长径比／=Q．825，油槽周向张角为30。，对称的开在中分面处．、实验轴的材料为45号钢，经表面淬火至tIRC40~50．轴由直

8、流电机驱动，为了减少振动及安装的影响，轴与电机之间用薄壁柔性杆联接，柔性杆的一端与电机用弹性柱销联轴节相联，另一端同实验轴为花键配合．载荷由充压缩空气的波纹管经两对高精度滚动轴承施加在中间的浮动轴承上，由平行杆机构保证垂直加载．中实验在200mm实验台上，分别测量了不同工况下的轴瓦温度分布情况，以；及相应的流量、温升等静特性参数．