2022年滑动轴承计算.docx

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1、精品学习资源第十七章滑动轴承基本要求及重点、难点滑动轴承的结构、类型、 特点及轴瓦材料与结构；非液体摩擦轴承的运算；液体动压形成原理及基本方程， 液体动压径向滑动轴承的运算要点；多油楔动压轴承简介；润滑剂与润滑装置；基本要求 :1) 明白滑动轴承的类型、特点及其应用；2) 把握各类滑动轴承的结构特点；3) 明白对轴瓦材料的基本要求和常用轴瓦材料，明白轴瓦结构；4) 把握非液体摩擦轴承的设计运算准就及其物理意义；5) 把握液体动压润滑的基本概念、基本方程和油楔承载机理；6) 明白液体摩擦动压径向润滑轴承的运算要点工作过程、 压力曲线及需要进行哪些运算 ；7) 明白多油楔轴承等其他动压轴承的工作原

2、理、特点及应用；8) 明白滑动轴承采纳的润滑剂与润滑装置；重点：1) 轴瓦材料及其应用；2) 非液体摩擦滑动轴承的设计准就与方法；3) 液体动压润滑的基本方程及形成液体动压润滑的必要条件；难点：液体动压润滑的基本方程及形成液体动压润滑的必要条件；主要内容：一：非液体润滑轴承的设计运算；二：形成动压油膜的必要条件；三：流体动压向心滑动轴承的设计运算方法，参数挑选17-1 概述：滑动轴承是支撑轴承的零件或部件，轴颈与轴瓦面接触，属滑动摩擦；一 分类：1. 按承载方向径向轴承向心轴承；一般轴承只受Fr .推力轴承： 只受 F a欢迎下载精品学习资源组合轴承：Fa ,Fr .欢迎下载精品学习资源欢迎下

3、载精品学习资源2. 按润滑状态液体润滑：摩擦外表被一流体膜分开m 以上外表间欢迎下载精品学习资源摩擦为液体分子间的摩擦；例如汽轮机的主轴；非液体润滑： 处于边界摩擦及混合摩擦状态下工作的轴承为非液体润滑轴承；欢迎下载精品学习资源关于摩擦干：不加任何润滑剂；边界： 外表被吸附的边界膜隔开，摩擦性质不取决于流体粘度，与边界膜的外表的吸附性质有关；液体：外表被液体隔开, 摩擦性质取决于流体内分子间粘性阻力；混合：处于上述的混合状态.相应的润滑状态称边界、液体、混合、润滑；3. 液体润滑按流体膜形成原理分：1 流体动压润滑轴承 ：靠摩擦外表几何外形相对运动并借助粘性流体动力学作用产生力；平稳外载；2流

4、体静压润滑轴承：靠外部供应压力流体，借助流体静压力平稳外载荷；但开头启动时处于干摩擦，逐步转换的， 说明滑动轴承摩擦状态转化过程滑动轴承摩擦特性曲线；由德国科学家Stribeck通过试验做出的；3.按润滑材料分欢迎下载精品学习资源液体润滑轴承油、 水气体润滑轴承空气、氦、氮塑料体润滑轴承脂、半夜体金属Pb 、 Sn、 I n 欢迎下载精品学习资源固体润滑轴承 Pb 、 Sn 、石墨，玻璃自润滑轴承粉末冶金二 ：主要特点：1. 平稳， 牢靠， 噪音小，高旋转精度欢迎下载精品学习资源2. 承载力大，耐冲击油膜缓冲阻尼作用，用于高速3. 启动阻力大；v30m / s欢迎下载精品学习资源17-2径向滑

5、动轴承的主要类型整体式 : 结构简洁，低速、载荷不大,间歇机器无法调间隙，轴颈只能从端部装入；剖分式 :见教材 P334 图 17.1-17.2；173 滑动轴承材料：即轴瓦与轴承衬材料；一：对材料要求：1. 强度塑性 顺应性嵌藏性2. 磨合性减摩性耐磨性磨合性 材料排除外表不平度而使轴瓦外表和轴颈外表相互吻合的性质减摩性：材料具有较低摩擦阻力的性质；耐磨性：材料具有抗击磨粒磨损和胶合磨损的性质；3. 良好的导热性、工艺性、经济性；二：常用材料：1. 材料分类：金属材料粉末冶金材料非金属材料欢迎下载精品学习资源2. 常用材料简介：1） 巴氏合金 轴承合金Cu 、Sn 、Pb 、 Sb 合金 ，

6、以 Sn 、 Pb为基础，欢迎下载精品学习资源悬浮锑锡及铜锡的硬晶粒，匀称的分布于基体内，硬晶粒起抗磨作用软基体就增加材料的塑性；欢迎下载精品学习资源2轴承青铜：ZCuSn10P1粉末冶金：金属粉末加石墨高压成型再经高温欢迎下载精品学习资源烧制而成的多间隙结构材料；孔隙率占总体积的15-35%，可预先浸满油或脂，又称含油轴承；3塑料：耐水耐酸耐碱，但导热性差耐塑性差；欢迎下载精品学习资源177滑动轴承的条件性运算用于低速轻载不重要轴承，也用于流体润滑的初算；非液体润滑轴承运算缺乏系统理论，用一些条件性的验算来进行运算；失效形式：磨损主要无合适公式胶合次要 点蚀更次要一、径向轴承；1. 限制平均

7、压强 P 即限制磨缺失效；PFPdB17.2F-轴承径向载荷NdB -轴颈直径及有效宽mmP -许用比压 Mpa表 17.4 P342欢迎下载精品学习资源pv 值即限制胶合因发热量有摩擦功率缺失而来，pv 与功率缺失成正比，因而限制pv 值就可以限欢迎下载精品学习资源制发热量，进而限制了胶合；欢迎下载精品学习资源发热量 HfFvm / sfB dp v欢迎下载精品学习资源欢迎下载精品学习资源式中 f 摩擦系数；F 力N ；v 速度欢迎下载精品学习资源欢迎下载精品学习资源上式中 B 、d 肯定， f 肯定，pv 为变值、可掌握此项即可限制胶合失效；欢迎下载精品学习资源欢迎下载精品学习资源pvFd

8、nFnpv Mpam/ s欢迎下载精品学习资源Bd6017-3 v ：10002000 B欢迎下载精品学习资源有时由于安装误差或轴的弹性变形，使轴径与轴承局部接触， 此时即使平均比压p欢迎下载精品学习资源较小，p 及 pv 皆小于许用值，但也可能由于轴颈圆周速度较高，而使轴承局部过度磨欢迎下载精品学习资源损或胶合；因此安装精度较差、轴的弹性变形较大和轴承宽径比较大时，仍需验算轴径的圆周速度 v ；欢迎下载精品学习资源vdn601000v m / s欢迎下载精品学习资源17-4 材料的 pv二、推力轴承见教材P342 页，略178 液体动压润滑的基本方程用润滑油把摩擦外表完全分割开的摩擦成为液体

9、摩擦，此时摩擦性质取决于润获的黏度， 而与两摩擦外表间的材料无关；一：润滑油粘度1. 润滑油在运动过程中产生内部摩擦阻力的性质叫粘性，粘性大小称粘度；粘度是表征流体流淌中内摩擦性能的；2. 内摩擦阻力的运算：图是为两块平行平板被一层不行压缩的润滑油隔开， 下板静止加压力拖动上板， 润滑油做层流流淌； 沿 y 坐标轴油层将以不同速度 u 在移动； 流淌时内摩擦阻力阻挡层流流淌， 此力称流体内摩擦阻力；关于内摩擦阻力 的大小：速度 v欢迎下载精品学习资源u位置y率；速度梯度， 即速度在垂直方向上的变化u欢迎下载精品学习资源由理论分析及试验结果剪应力与速度梯度成正比；y欢迎下载精品学习资源因 y 方

10、向取负，负号表示u 随 y的增大而减小，当温度、压力肯定时，为一常数称为动欢迎下载精品学习资源力粘度；上述方程称牛顿方程或流体内摩擦定律2.粘度单位1） 动力粘度肯定粘度：单位为动力学单位，称动力粘度；欢迎下载精品学习资源国际单位工程单位：巴斯Pa s 欢迎下载精品学习资源长宽高各为 1m的液体如使两平行面a .b发生 1m1Ns / m2欢迎下载精品学习资源欢迎下载精品学习资源物理单位泊P poise欢迎下载精品学习资源欢迎下载精品学习资源1dyns/ cm 21P100cP厘泊）0.1Pas 或欢迎下载精品学习资源欢迎下载精品学习资源1Pa s10P1000cP欢迎下载精品学习资源2） 运

11、动粘度动力粘度与同温度下该液体的密度的比值称运动粘度；欢迎下载精品学习资源m 2 / sNsKg m22m / s sm2m2 / s欢迎下载精品学习资源国际单位：Kg m31StdynKg m3s/ cm2 g cm/ s2 s1cm2 / s100cSt欢迎下载精品学习资源物理单位：斯 Stock ,1g / cm2g / cm3欢迎下载精品学习资源蒸馏水在时运动粘度为1 cSt 新标准规定机械油牌号为40 摄氏度时运动粘度的厘斯数，温度上升，粘度下降 ;压力上升，粘度上升，超过100Mpa时压力上升，粘度明显增加；二：流体动压润滑的形成润滑油是怎样起作用的，压力如何产生的（ a） 如图

12、17.14.b所示：板 b 静止，板 a 以速度 v 向右移动，板上无载荷，液体速度图呈三角形分布，板ab 间带进油量等于带出油量，板间油量保持不变，板 a 不会下沉；（ b） 板 a 承载，油向两侧溢出，于是板a 下沉，不能承载；（ c） 如图 17.14 a所示， ab 板不平行，板间隙沿运动方向由大到小呈收敛的楔形，板 a 承担载荷 P；板 a 运动使两端流体速度图好像应如虚线所示的三欢迎下载精品学习资源角形分布；如此进油多出油少，由于实际上液体不行压缩，必将在间隙内拥挤形成压力，迫使进口端的速度图向内凹，出口端速度图形向外凸，使进口油量等与出口带出的油量；间隙内液体形成压力，即由向上的

13、压力与外载荷平稳，说明在间隙内形成了动压油膜；归纳起来：获得流体动压润滑的必要条件是：1） 相对运动两外表间，必需有沿运动方向由大变小的楔形间隙；2） 两外表必需有肯定的相对速度3） 润滑油有肯定粘度，且供油充分；进一步观看径向轴承形成动压油膜的过程：（1） 如图 17.16 a所示，制造时轴承孔直径D大于轴径 d，二者之差称直径间隙；静止时轴处于轴承孔最下方稳固位置；（2） 轴径开头转动时，轴承与轴径为金属相接触，为金属间直接相摩擦；轴承对轴径的摩擦力方向与轴径外表圆周速度方向相反，迫使轴径向左移动而偏移；如图 17.16 b所示（3） 当轴径速度连续增加时，楔形间隙内形成的油膜将轴径推开而

14、与轴承脱离接触，但此情形不长久，由于油膜内各点内压力的合力有向右推动轴径的分力存在，因而轴径向右移动；（4） 随转速的增大，轴径外表圆周速度增大，带入油楔内油量逐步加多，就金属接触面被润滑油分隔开的面积增大，因而摩擦阻力下降；于是轴径又向右下方移动油膜内各点压力的合力有向右推动轴径的分力存在；当转速增加到肯定大小到达工作转速时，已形成足够油量将金属接触面分开，轴承开头按液体摩擦状态工作；油压如何运算？通过雷诺方程解决；欢迎下载精品学习资源三：流体动压润滑的基本方程-雷诺方程如图 17.13 所示两刚体被润滑油分开，移动件以速度v 沿 x 方向移动，另一刚体静止不动；假设：欢迎下载精品学习资源1

15、. z方向无穷大，润滑油在此方向不流淌；2. 润滑油做层流流淌，油不行压缩；3. 润滑油粘度不随温度压力变化；4. 忽视油层重力和惯性；5. 由于工作外表吸附坚固，外表油分子随工作外表一同运动或静止；取单元微体分析，p 为单位压力；因沿z 方向不流淌，因而前后面压强相等；p欢迎下载精品学习资源pdydz（ pdx） dydzx欢迎下载精品学习资源作用于微元体两侧压力及dpdydxdz欢迎下载精品学习资源作用于微元体上下两面压力为dxdz 及dy欢迎下载精品学习资源分析 x 方向受力，由于等速运动，所以受力平稳：x0欢迎下载精品学习资源p dy dz pp dxdy dz xdx dzdydx

16、dz0y欢迎下载精品学习资源欢迎下载精品学习资源p dxdydz xdydxdz0y欢迎下载精品学习资源pxy代入牛顿定律得：up2u2y 得xy欢迎下载精品学习资源反过来分析一下平行板的情形：如图，速度分布为三角形，u 常数y欢迎下载精品学习资源2u0p0y 2x即不能产生压力来支撑外载荷平行油膜各处油压差等于入口及出口的油压；欢迎下载精品学习资源u上式积分：y1l1 dpdyyC1xdx欢迎下载精品学习资源欢迎下载精品学习资源u再积分：1pyC1dy x1p y2x2C1 yC 2欢迎下载精品学习资源利用边界条件，当y=0 时 uv 移动件得C2 =v欢迎下载精品学习资源欢迎下载精品学习资

17、源yhu01p hvC1x 2h欢迎下载精品学习资源当时静止件得导出：欢迎下载精品学习资源u1p xC1y 2C1 yC 221p h 2vx2u11 dp hp h 2x 2vC1hv欢迎下载精品学习资源hdx 2h欢迎下载精品学习资源将 C1 、 C21代入原式得p1 py 2欢迎下载精品学习资源u x1py 2yC1dy1p h yx2v yvC1 yC2 欢迎下载精品学习资源x2v hy hx 2h1p y yh2x欢迎下载精品学习资源利用润滑油连续流淌的关系得出任一剖面沿x 方向单位宽度流量：h欢迎下载精品学习资源xqudy0h V导出：1q x =u速度 x 截面积 = udy d

18、z=udy 由于单位宽，所以dz=1 p欢迎下载精品学习资源hy=0h2y yxhdy欢迎下载精品学习资源=VhV 2aV h 2h21121p h32 x 3p h 3x1p h h22x2p欢迎下载精品学习资源设以 h0 表示油膜中油压最大处的间隙01 vhx =0欢迎下载精品学习资源此截面上 qx2b而式 a应等于式 b由于流量必相等欢迎下载精品学习资源V1212vhP3hx=1 vh1 vh02欢迎下载精品学习资源2206 v6 v1hh0 欢迎下载精品学习资源P1h 3x =1223h0hhvh06 v32h7 7 欢迎下载精品学习资源此为一维雷诺流体动压润滑方程，是运算流体动压润滑

19、的基本方程，从公式可看出油压变化与粘度、速度、间隙有关，利用此公式可求出油膜上各点压力P ，依据油压分布可算出油膜承载才能；下面利用一维雷诺方程分析压力沿x 方向曲线分布及理由：欢迎下载精品学习资源hh0hh0hh0欢迎下载精品学习资源22u2uuy 20y20y 20ppp000xxxp2uxy 2分析：在 ab 段： h h0欢迎下载精品学习资源px 0压力沿 x 方向增加2u20y速度分布曲线凹由于二阶导数 0 有微小值；在 bc 段： hh02u20y速度分布曲线凸由于二阶导数0 有极大值；欢迎下载精品学习资源p x在 b 点：0，压力沿 x 方向逐步降低；欢迎下载精品学习资源20u2

20、ypx =0压力达最大值 ,在 AC段：由于油膜各点沿X 方向的油压都大于入口和出口的油压，因而能承担肯定外载荷；设计时将一维雷诺方程转换成极坐标因轴承为圆柱形 ，经积分等得出任一位置压力运算式及承压区段长压力油膜长；欢迎下载精品学习资源B载荷 P、速度 V 已知，、d为选定求hminhmin c .欢迎下载精品学习资源实际上也可以将轴瓦做成多油楔的，轴只能沿一个方向移动；对一维雷诺方程整理并对X 取偏导数得：h3ph6vxxx假设再考虑润滑油沿z 向流淌，就欢迎下载精品学习资源h3p xxh h 3ph 6vzxzx欢迎下载精品学习资源式 17.9 为二维雷诺动力润滑方程式，是运算液体动压轴

21、承的基本公式；欢迎下载精品学习资源一，几何运算 17 9 液体动力润滑径向轴承的运算：欢迎下载精品学习资源半径间隙：RrR 轴承孔半径 r为 轴颈半径相对间隙：r偏心距：eooee欢迎下载精品学习资源偏心率：Rrhm in欢迎下载精品学习资源欢迎下载精品学习资源最小油膜厚度：hm ine11欢迎下载精品学习资源欢迎下载精品学习资源轴颈中心与轴承孔中心的连线oo 与任意角处的油膜厚度为：欢迎下载精品学习资源欢迎下载精品学习资源hRrecosecos1cos 欢迎下载精品学习资源欢迎下载精品学习资源导出：由于oo 很小，所以 OAAM , hro mRhRro m欢迎下载精品学习资源二，承载才能和

22、索氏数So ：欢迎下载精品学习资源轴承包角：即轴瓦连续包围轴颈所对应的角度承载油膜角12 ：压力油膜本应到 hmin 处终止，由于再往右不会形成动压油膜，但实际上压力油膜仍拖长一段至 G；欢迎下载精品学习资源偏位角：外载荷 F 作用线和oo 之夹角欢迎下载精品学习资源欢迎下载精品学习资源油膜角：从 oo至任意油膜处的角，1 ， 2 分别为压力油膜起、止点角坐标，0 为油膜欢迎下载精品学习资源压力为最大处的油膜角；利用一维雷诺方程运算油膜承载才能：欢迎下载精品学习资源p6 v hx =h0 h3欢迎下载精品学习资源欢迎下载精品学习资源h0压力最大处油膜厚度为1cos 0 h1cos欢迎下载精品学

23、习资源将一维雷诺方程改为极坐标形式：欢迎下载精品学习资源dxrd再将 h0 、 h值代入，将 vr代入欢迎下载精品学习资源欢迎下载精品学习资源p6 vx hh0 h3dp6 v1rdcos311coscos 0 3欢迎下载精品学习资源=，即=欢迎下载精品学习资源dp6 vr=cos31coscos 0 36 vcos3 1cos 0 cos3欢迎下载精品学习资源欢迎下载精品学习资源dp6 vrcoscos 0 dcos6 vcos 0 d6coscos 0 d欢迎下载精品学习资源21cos 3r21cos 321cos 3欢迎下载精品学习资源将上式积分，可得任意角处的油膜压力：欢迎下载精品学习

24、资源2Pdp6 v22coscos 0 3d欢迎下载精品学习资源111cos 欢迎下载精品学习资源在 1 至2 区间，沿外载荷方向单位宽度的油膜力为：欢迎下载精品学习资源2F1Pcos180 dp6 v2coscos03dcos180 d欢迎下载精品学习资源2111cos欢迎下载精品学习资源将上式乘以轴承宽度B, 代入 r=d/2,得有限宽度轴承不考虑端泄时的油膜承载力F，经整理得：欢迎下载精品学习资源2F32 2coscos0 d cos180 rd欢迎下载精品学习资源Bd111cos 3欢迎下载精品学习资源上式右端之值称索氏数So，索氏数是轴承包角21 和偏心率的函数，无量纲欢迎下载精品学

25、习资源数群 S02F/ Bd 单位为 F N；B， D m， Pas，-rad/s欢迎下载精品学习资源调整各参数间的关系， 例如： 在答应的情形下减小，增大，将使 F 增大；但由于端泄，实际承载力比上式低， 因此在实际运算中， 常采纳二维雷诺动力润滑方程式的数值解供应的线图进行运算；欢迎下载精品学习资源P348给出轴承包角180和 120 度时， S0曲线；欢迎下载精品学习资源此时，索氏数为轴承包角，偏心率和宽径比 B/d 的函数； B/d 减小，端泄增大，s0 减欢迎下载精品学习资源小；其他参考数相同时，So减小，承载力减小；欢迎下载精品学习资源对 B/d 肯定时增大， So增大，承载力增大

26、， 但 hmin 很小，为安全运转， 必满意三，流量运算：hmin h min欢迎下载精品学习资源轴承的体积流量qv 可按下式运算：欢迎下载精品学习资源m3qvd 3qvs欢迎下载精品学习资源式中，qv 无量纲体积流量，是、B/d 、函数，查图 P350欢迎下载精品学习资源四，动耗运算径向轴承在承载区的摩擦动耗为：PFvFvW式中：=摩擦特性系数，是、B/d 、的函数，查图 P351五，热平稳运算：摩擦力转化为热量， 一部分被润滑油带走， 一部分使轴承座及四周空气升温；所以掌握油温及轴承温度许用值；单位时间摩擦热 =流淌油带走的热量及轴承散发之热；欢迎下载精品学习资源FvCpqv tBdb t

27、欢迎下载精品学习资源式中：qv 润滑油体积流量轴承的摩擦系数欢迎下载精品学习资源t 润滑油的温升C ，流入及流出间隙的温差；C p 油的比热容 16802100 J / kg C3油密度 850kg/ m欢迎下载精品学习资源b 轴承的外表传热系数，W / m 2 C轻： b =50W/ m2C 中：b =80W/ m2 C重：欢迎下载精品学习资源欢迎下载精品学习资源b =1400W从而求出/ m2 Ct欢迎下载精品学习资源欢迎下载精品学习资源FvCpqvBdbCpqvFvFvBdBdBdbCqvpb2Cd qb欢迎下载精品学习资源tvBdvBdpvBdvpBvv欢迎下载精品学习资源=1欢迎下载

28、精品学习资源tm平均温度t12t 2 C欢迎下载精品学习资源欢迎下载精品学习资源又由于t = t 2t1欢迎下载精品学习资源欢迎下载精品学习资源1tm t12ttt1 t1C275 Ct130 40 C欢迎下载精品学习资源所以取欢迎下载精品学习资源轴承的发热量主要由流淌的油带走，故散热项bv 忽视；欢迎下载精品学习资源六，向心滑动轴承获得流体动压润滑的条件是：1 有连续而充分的润滑油供应到轴承间隙；2 使相对滑动外表能自动形成收敛的油楔；3 最小油膜厚度处外表的平度高峰不直接接触，即欢迎下载精品学习资源dhmin12s RZ16RZ 2 10m欢迎下载精品学习资源七，参数挑选轴承和轴颈直径名义

29、尺寸相同，轴颈直径由轴尺寸和结构而定；此外， 仍应满意润滑及散热条件；仍需要挑选B/d,、等参数；欢迎下载精品学习资源B/d 越小，占空间越小， 有利于增大比压 p, 提高轴颈运转稳固性 高速轻载 ，承载力越小；挑选可参考手册类比法高速重载取 B/d 小，防止温升过高；低速重载： B/d 大，提高轴承刚性2，相对间隙： 由载荷，速度选取v 大，选大，使流量增大，降低温升载荷增大，取小些，可提高承载力可由 v 按以下体会公式运算：欢迎下载精品学习资源=0.61 10 3 4 v欢迎下载精品学习资源3，平均压强 p: p353p 大，尺寸小，运转平稳p 再增大，轴承易损坏；hm inqvt mp摩擦功率欢迎下载精品学习资源当取最正确opt 时，hm in 增加，tm 下降， p下降欢迎下载精品学习资源17-11 其他轴承简介常见的多油楔滑动轴承如以下图所示：欢迎下载精品学习资源仍有液体静压轴承、气体轴承等见教材P358，此处不多介绍；欢迎下载