《滑动轴承上》PPT课件.ppt

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1、6 6 液体动力润滑的基本方程式液体动力润滑的基本方程式一、液体动压润滑基本方程一、液体动压润滑基本方程雷诺方程雷诺方程1、建模 研究对象：被润滑油隔开作相对运动的两刚体，一个以v运动，一个静止。一、动压油膜的形成机理一、动压油膜的形成机理一、动压油膜的形成机理一、动压油膜的形成机理 v平行表面间不会产生压力！平行表面间不会产生压力！平行表面间不会产生压力！平行表面间不会产生压力！FF进油口流量：进油口流量：进油口流量：进油口流量：h出油口流量：出油口流量：出油口流量：出油口流量：L故：平行板不能承受载荷！故：平行板不能承受载荷！故：平行板不能承受载荷！故：平行板不能承受载荷！xy流量是指单位

2、时间流量是指单位时间流量是指单位时间流量是指单位时间内流经管道有效截内流经管道有效截内流经管道有效截内流经管道有效截面的流体数量，流面的流体数量，流面的流体数量，流面的流体数量，流体数量用体积表示体数量用体积表示体数量用体积表示体数量用体积表示者称为体积流量者称为体积流量者称为体积流量者称为体积流量 v故楔形间隙能承受外载（会产生压力油膜）！故楔形间隙能承受外载（会产生压力油膜）！故楔形间隙能承受外载（会产生压力油膜）！故楔形间隙能承受外载（会产生压力油膜）！进油口流量：进油口流量：进油口流量：进油口流量：要维持流量守恒，须使得入口处平均流要维持流量守恒，须使得入口处平均流要维持流量守恒，须使

3、得入口处平均流要维持流量守恒，须使得入口处平均流速下降，出口处平均流速加大速下降，出口处平均流速加大速下降，出口处平均流速加大速下降，出口处平均流速加大出油口流量：出油口流量：出油口流量：出油口流量：因此倾斜板流体内必定会产生压力，压力会改变入口、出口流速！因此倾斜板流体内必定会产生压力，压力会改变入口、出口流速！因此倾斜板流体内必定会产生压力，压力会改变入口、出口流速！因此倾斜板流体内必定会产生压力，压力会改变入口、出口流速！h1h2两倾斜板之间：两倾斜板之间：两倾斜板之间：两倾斜板之间：假设各层流体速度仍服从线性分布假设各层流体速度仍服从线性分布假设各层流体速度仍服从线性分布假设各层流体速

4、度仍服从线性分布 则必有：则必有：则必有：则必有：违反流量守恒定律！违反流量守恒定律！违反流量守恒定律！违反流量守恒定律！1）忽略压力对润滑油粘度的影响（压粘效应）2）油沿z方向无流动；3）层流（一般中高速情况；特高速“湍流”、“紊流”）4）油与表面吸附，一起运动或静止即：油层流速y=0，u=v(板速)y=h，u=0(静止板)5）不计油的惯性力和重力6）油不可压缩：=const为方便研究，作如下假设：2、求解针对“连续介质”，通过取“微单元体”手段：由于：流速方程：剪切流(直线分布)压力流(抛物线分布)二次积分代入边界条件：y=0，u=v；y=h，u=0连续流动方程：任何截面沿x方向单位宽度流

5、量qx相等设在最大油压Pmax处，h=h0(即 时，h=h0)，此时：一维雷诺方程（一维雷诺方程（RERE）二、油楔承载机理二、油楔承载机理由RE油压变化与、v、h有关p 积分油膜承载能力平衡外载当hh0时，油压为增函数；当h=h0时，p=pmax；当hh0时，油压为减函数。可见，对收敛形油楔，油楔内各处油压大于入口、出口处油压正压力承载。任何截面处h=h0，=0，不能产生高于出口、入口处的油压不能承载。进口小、出口大，油压p低于出口、入口压力（负压）不能承载，相反使两表面相吸。若二板平行：v若二滑动表面为扩散形：v1、润滑油有一定粘度粘度粘度粘度 。2、有一定相对滑动速度相对滑动速度相对滑动

6、速度相对滑动速度v v v v。承载能力v；3、相对滑动面之间必须形成收敛形间隙收敛形间隙收敛形间隙收敛形间隙，即：油从大口流进，小口流出。（入口、出口处p油楔内p）4、有足够充分的供油量充分的供油量充分的供油量充分的供油量。，承载能力。液体动压润滑形成的必要必要必要必要条件条件条件条件：一、向心动压滑动轴承动压油膜的形成过程一、向心动压滑动轴承动压油膜的形成过程一、向心动压滑动轴承动压油膜的形成过程一、向心动压滑动轴承动压油膜的形成过程 n n=0=0，静止，静止，静止，静止2 2、刚启动、刚启动、刚启动、刚启动3 3、转速不、转速不、转速不、转速不高时，高时，高时，高时，n n 4 4、稳

7、定运行时、稳定运行时、稳定运行时、稳定运行时1 1、停车时、停车时、停车时、停车时金属直接接触金属直接接触金属直接接触金属直接接触n n 0 0摩擦力使摩擦力使摩擦力使摩擦力使轴颈右移轴颈右移轴颈右移轴颈右移油膜压力将轴油膜压力将轴油膜压力将轴油膜压力将轴颈托起，其合颈托起，其合颈托起，其合颈托起，其合力将轴颈左推力将轴颈左推力将轴颈左推力将轴颈左推油膜压力将油膜压力将油膜压力将油膜压力将轴颈完全托轴颈完全托轴颈完全托轴颈完全托起，其合力起，其合力起，其合力起，其合力与外载平衡与外载平衡与外载平衡与外载平衡油膜压力油膜压力油膜压力油膜压力 偏心距偏心距偏心距偏心距e e n n 7 7 动压向

8、心滑动轴承承载能力的计算动压向心滑动轴承承载能力的计算F F F Fx x 0 0 F Fy y =F F F Fx x =0=0径向轴承动压油膜的形成过程：径向轴承动压油膜的形成过程：径向轴承动压油膜的形成过程：径向轴承动压油膜的形成过程：静止静止静止静止 爬升爬升爬升爬升 将轴抬起将轴抬起将轴抬起将轴抬起 转速继续升高转速继续升高转速继续升高转速继续升高 质心左移质心左移质心左移质心左移 稳定运转稳定运转稳定运转稳定运转 达到工作转速达到工作转速达到工作转速达到工作转速 e ej j j ja a a ah hminmin 轴瓦孔径轴瓦孔径轴瓦孔径轴瓦孔径D D、轴颈直径、轴颈直径、轴颈直

9、径、轴颈直径d d 两者名义尺寸相等；半径间两者名义尺寸相等；半径间两者名义尺寸相等；半径间两者名义尺寸相等；半径间隙隙隙隙d d d d 由公差形成由公差形成由公差形成由公差形成 轴颈上作用的总油膜压力与外载轴颈上作用的总油膜压力与外载轴颈上作用的总油膜压力与外载轴颈上作用的总油膜压力与外载F F 相平衡，在与相平衡，在与相平衡，在与相平衡，在与F F 垂直垂直垂直垂直的方向，合力为零的方向，合力为零的方向，合力为零的方向，合力为零 轴颈最终的平衡位置可用偏位角轴颈最终的平衡位置可用偏位角轴颈最终的平衡位置可用偏位角轴颈最终的平衡位置可用偏位角j j j ja a a a和偏心距和偏心距和偏

10、心距和偏心距e e来表示来表示来表示来表示 轴承工作能力取决于轴承工作能力取决于轴承工作能力取决于轴承工作能力取决于h hminmin，它与，它与，它与，它与、v v、d d d d 等有关等有关等有关等有关 说明：说明：说明：说明：1、固定参数R轴承孔半径（D）；r轴颈半径（d）；半径间隙：半径间隙：（直径间隙）；相对间隙：相对间隙：；宽径比宽径比：B/d。二、几何关系二、几何关系2、动态参数（变参数）偏心距偏心距：偏心率偏心率：表示偏心程度最小油膜厚度：最小油膜厚度：（hmin）任一位置处，油膜厚度h：偏位角偏位角：连心线与外载F方向之间的夹角。三、承载能力和索氏数三、承载能力和索氏数S

11、S0 0 轴承包角，轴瓦连续包围轴颈所对应的角度。1+2 承载油膜角1 油膜起始角2 油膜终止角p=pmax处：h=h0，=0 从起至任意膜厚处的油膜角。当B=，即无限宽轴承时，油沿轴向无流动，一维RE转换为极坐标：得：积分一次得任意处的油膜压力p：在1至2区间内，沿外载荷方向单位宽度的油膜力为：对有限宽轴承，若不计端泄，油膜承载力F为：S0 索氏数，无量纲SS0 0 单位：F N，B、d m，Pas，rad/s轴承实际承载能力小于上式（端泄）计入端泄时：B/d 端泄 S0其它参数相同时，S0 F，承载力B/d一定：S0 F，hmin但保证流体动力润滑：，承载能力S 安全系数，考虑表面形状不准

12、确和零件变形，S2 一般可取S=2S=2S=2S=2；保证液体动力润滑的条件（保证液体动力润滑的条件（充分充分充分充分条件条件条件条件）：）：Rz1、Rz2 轴颈、轴瓦表面微观不平度的十点高度，四、流量计算四、流量计算体积流量：五、功耗计算五、功耗计算 摩擦特性系数 无量纲体积流量，t 油温升 t=t2t1流出流入平均温度：t2max 见表六、热平衡计算六、热平衡计算摩擦功热量：流动的润滑油带走：通过轴承座散热：热平衡条件：七、液体摩擦动压向心滑动轴承的设计：七、液体摩擦动压向心滑动轴承的设计：七、液体摩擦动压向心滑动轴承的设计：七、液体摩擦动压向心滑动轴承的设计：设计约束：设计约束：设计约束

13、：设计约束：见非液体摩擦滑动轴承设计见非液体摩擦滑动轴承设计见非液体摩擦滑动轴承设计见非液体摩擦滑动轴承设计 由于影响液体动压轴承的参数较多，相互影响参数较多，相互影响，所以设计中若调整了某一参数，将会影响其它参数，凡受到影响的参数都应重新计算。参数选择参数选择1 1、宽径比、宽径比B/dB/dB/d 端泄量，承载能力，轴承刚度，t，B/d端泄量，承载能力，运转稳定性2 2、相对间隙相对间隙相对间隙相对间隙承载能力承载能力承载能力承载能力，回转精度回转精度回转精度回转精度 摩擦阻力摩擦阻力摩擦阻力摩擦阻力,温度温度温度温度,y y y y y y y y 的选择原则：的选择原则：的选择原则：的

14、选择原则：载荷大、速度低，载荷大、速度低，载荷大、速度低，载荷大、速度低，y y y y 宜取小值宜取小值宜取小值宜取小值 提高承载能力提高承载能力提高承载能力提高承载能力 粘度粘度粘度粘度,承载能力承载能力承载能力承载能力 平稳性平稳性平稳性平稳性 载荷小、速度高，载荷小、速度高，载荷小、速度高，载荷小、速度高，y y y y 宜取大值宜取大值宜取大值宜取大值 减小发热减小发热减小发热减小发热 旋转精度要求高时，旋转精度要求高时，旋转精度要求高时，旋转精度要求高时，y y y y 宜取小值宜取小值宜取小值宜取小值 或按表推荐值取或按表推荐值取或按表推荐值取或按表推荐值取 设计时，可按经验公式

15、取设计时，可按经验公式取设计时，可按经验公式取设计时，可按经验公式取：粘度粘度粘度粘度，3 3 3 3、润滑油粘度润滑油粘度润滑油粘度润滑油粘度承载能力承载能力承载能力承载能力，摩擦功耗摩擦功耗摩擦功耗摩擦功耗，温升温升温升温升 载荷大、速度低，选大粘度载荷大、速度低，选大粘度载荷大、速度低，选大粘度载荷大、速度低，选大粘度载荷小、速度高，选小粘度载荷小、速度高，选小粘度载荷小、速度高，选小粘度载荷小、速度高，选小粘度一般轴承：一般轴承：一般轴承：一般轴承：4 4 4 4、表面粗糙度表面粗糙度表面粗糙度表面粗糙度 表面粗糙度见表表面粗糙度见表表面粗糙度见表表面粗糙度见表 若一轴承，不满足液体动

16、力润滑状态，可采取如下措施：若一轴承，不满足液体动力润滑状态，可采取如下措施：1 1 1 1、降低、降低、降低、降低R R R Rz1z1z1z1、R R R Rz2z2z2z2，加工精度加工精度加工精度加工精度2 2 2 2、适当、适当、适当、适当3 3 3 3、适当、适当、适当、适当nnnn即：使即：使即：使即：使变小。变小。变小。变小。公式应用：公式应用：公式应用：公式应用：已知 R，rRz1，Rz2、v（n）、B、F1 1 1 1）判断一轴承能否形成动压润滑）判断一轴承能否形成动压润滑）判断一轴承能否形成动压润滑）判断一轴承能否形成动压润滑否则，不能形成动压润滑，措施：措施：措施：措施

17、：BBBB、dddd、S0h h h hminminminmin，S=2，查图得。若：形成流体动压润滑已知：R、r、Rz1、Rz2B、F、n中任三个，S=2式求Bmin、nmin、min2 2 2 2）求动压状态下承载能力）求动压状态下承载能力）求动压状态下承载能力）求动压状态下承载能力F F F F（或（或（或（或B B B B、n n n n、）（）查表得S0（S0max）1 1、了解滑动轴承的类型、结构形式及特点、了解滑动轴承的类型、结构形式及特点、了解滑动轴承的类型、结构形式及特点、了解滑动轴承的类型、结构形式及特点 5 5、掌握动压向心滑动轴承的承载能力与哪些因素有关？、掌握动压向心

18、滑动轴承的承载能力与哪些因素有关？、掌握动压向心滑动轴承的承载能力与哪些因素有关？、掌握动压向心滑动轴承的承载能力与哪些因素有关？2 2、了解轴瓦材料及轴承的润滑、了解轴瓦材料及轴承的润滑、了解轴瓦材料及轴承的润滑、了解轴瓦材料及轴承的润滑 4 4、掌握动压油膜的形成原理及条件、掌握动压油膜的形成原理及条件、掌握动压油膜的形成原理及条件、掌握动压油膜的形成原理及条件 3 3、掌握非液体摩擦滑动轴承的失效形式和设计准则、掌握非液体摩擦滑动轴承的失效形式和设计准则、掌握非液体摩擦滑动轴承的失效形式和设计准则、掌握非液体摩擦滑动轴承的失效形式和设计准则 校核校核校核校核p p、pvpv和和和和v v值值值值 必备条件必备条件必备条件必备条件 B B/d d、h h h h、y y y y、h hminmin 6 6、掌握液体摩擦动压向心滑动轴承的设计过程中主要参、掌握液体摩擦动压向心滑动轴承的设计过程中主要参、掌握液体摩擦动压向心滑动轴承的设计过程中主要参、掌握液体摩擦动压向心滑动轴承的设计过程中主要参数的选择数的选择数的选择数的选择 本章基本要求本章基本要求本章基本要求本章基本要求