油液动压径向轴承性能设计计算文献综述

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1、文献综述油液动压径向轴承性能设计计算1前言部分液体动压径向滑动轴承广泛应用于许多重要的机械设备中。ACameron、OPinkus、BSternlicht等分别对润滑分析计算方法、轴承中热效应、热传导、混油对轴承静特性的影响等作了不少工作。国内的许多学者成功地运用有限元法、矩阵分析法、偏导数法、压力扰动法等对滑动轴承的动特性系数进行了研究和探讨。国内的许多学者成功地运用有限元法、矩阵分析法、偏导数法、压力扰动法等对滑动轴承的动特性系数进行了研究。在传统的流体动压润滑计算中,求解雷诺方程时的边界条件即供油压力通常被假设为零或者环境压力(通常也

2、取为零),而在许多工程应用中供油压力不为零。2主题部分油膜轴承也称为液体轴承,是一种主要零件的加工精度、表面粗糙度以及各种相关参数(包括润滑油及载荷等)匹配都非常理想的滑动轴承。工作时在轴与轴承的工作区域形成一个完整的压力油膜,使金属脱离接触,从而形成纯液体摩擦。相对于滚动轴承和滑动轴承,油膜轴承又有独特的优点,主要表现在:承载能力大、使用寿命长、速度范围宽、摩擦系数低以及抗冲击能力强。但油膜轴承也存在着对润滑条件要求高,使用专用油膜轴承润滑油,前期使用一次性投入比较大,产品费用较高等缺陷。油膜轴承的承载能力是轴承的主要参数之一,直接决定着

3、轴承的使用性能和使用寿命,能够承受多大的载荷,承受什么样的载荷,承载系数受哪些因素影响,这些对油膜轴承来说都是至关重要的。国内对油膜轴承的研究也正在不断深入,讨论油膜轴承的使用与维护较多,而对轴承的理论分析、设计方法、整体应用的研究(使用性能分析,承载能力分析,运行稳定性分析等以及各种计算、优化设计)没能与生产厂家很好地结合起来,油膜轴承的综合使用性能没能充分发挥出来,例如使用寿命的提高,承载能力的增加等。因此,对油膜轴承的的性能研究已非常重要。1动压油膜轴承的特点油膜轴承具有很多优点,特别是动压油膜轴承在工作时由轴的自身转动,把油带入楔形

4、间隙,能产生一定的动压承载能力,只要载荷、速度、间隙和油的粘度匹配得当,即可实现液体动压润滑。油膜轴承仅需要克服由于油的粘性而引起的摩擦功耗,由于油膜不能承受较大的剪切力,摩擦功耗很小,因此是一种最方便最经济的轴承,如在磨床中应用,特别在轧制机械中应用较为广泛。(1)承载能力大　承载能力的大小与滚动轴承相比较而言,相比的条件是轴承的外径尺寸相同,或者说与轴承箱配合的轴承座内孔直径的尺寸相同。(2)使用寿命长　从原理上说油膜轴承是液体摩擦轴承,不会发生磨损。但在实际中即使正确的使用和妥善的维修,也还会有可能发生磨损,只是比较轻微而已。动压油膜

5、轴承在启动时,还没有形成油楔,轴与轴承还处于接触之中,也会产生磨损,即使这样它的使用寿命还是比较高的,理论寿命为10～15年,实际寿命要短一些。(3)速度范围宽　大型轧机油膜轴承的线速度可为40～59m/s,现在一般为60～70m/s,已经设计出100m/s的高速线材轧机。(4)摩擦系数低　油膜轴承的摩擦系数比滚动轴承还要低,一般在0.002～0.005(0.008)之间。摩擦系数的降低将关系着很多能源的节省,这对整个世界能源紧张的现状来说具有很大的意义。(5)抗冲击的能力强　轴承的载荷就是所受的外载荷。具体到轧机上是轧制力,即轧件的变形抗

6、力。轧件在被咬入后进行轧制,载荷是突然建立起来的,也是属于冲击载荷。滚动轴承寿命短的原因之一是它不能承受较大的冲击载荷，而油膜轴承能抵抗强冲击载荷的主要原因是因为在轴与轴承之间存在着一层油膜,起到了缓冲作用。当轴受到冲击时,在油膜轴承中产生挤压效应,挤压效应则以损失油膜厚度为代价,当轴承油膜发生变化时,其本身所产生的反作用力也迅速增加,从而抵抗了外加的冲击载荷。2油膜轴承的材料对性能的影响油膜轴承的主要零件是轴承的锥套和衬套。其他零件都是为了这两个零件能有效地工作。锥套是油膜轴承的关键零件,它的材料、制造精度直接影响着轴承的承载能力，可以采

7、用力学性能高,加工性能好,并且耐磨损,耐腐蚀性高的合金钢,其次要求很高的几何精度和表面粗糙度。衬套采用质地柔软、耐磨性强的材料。同时具有较好的结合能力和结合强度,它需要和减摩材料浑然一体。对于减摩层,设计希望是越薄越好,薄的减摩层不仅可以保持它本身的优点：耐磨、柔软、跑合性好；更重要的是增强了抗压能力,提高了疲劳极限,特别是抗压强度,几乎是成倍的增长。油膜轴承减摩层材料用巴氏合金以及其他合金较为适宜,巴氏合金中的软基可以保证摩擦支承有较好的磨合性,而硬的颗粒则提高了耐磨性。衬套的基体采用韧性、强度较高的材料。3轴承结构对承载能力的影响油膜轴

8、承的结构特性是轴承的几何结构对轴承油膜厚度以及其他性能影响的特性。采用什么样的几何结构,油膜轴承就会形成相应的油膜分布,承载能力也不相同。常采用的几何结构有圆柱油膜轴承；错位圆柱