单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,潘存云教授研制,潘存云教授研制,潘存云教授研制,F,F,F,F,先分析平行板的情况。板,B,静止，板,A,以速度向左运动，板间充满润滑油，无载荷时，液体各层的速度呈三角形分布，近油量与处油量相等，板,A,不会下沉。但若板,A,有载荷时，油向两边挤出，板,A,逐渐下沉，直到与,B,板接触。,如两板不平行板。板间间隙呈沿运动方向由大到小呈收敛楔形分布，且板,A,有载荷，当板,A,运动时，两端速度若程虚线分布，则必然进油多而出油少。由于液体实际上是不可压缩的，必将在板内挤压而形成压力，迫使进油端的速度往内凹，而出油端的速度往外鼓。进油端间隙大而速度曲线内凹，出油端间隙小而速度曲线外凸，进出油量相等，同时间隙内形成的压力与外载荷平衡，板,A,不会下沉。这说明了在间隙内形成了压力油膜。这种因运动而产生的压力油膜称为动压油膜。各截面的速度图不一样，从凹三角形过渡到凸三角形，中间必有一个位置呈三角形分布。,v,潘存云教授研制,F,v,v,v,h,1,a,a,h,2,c,c,v,v,h,0,b,b,F,一、动压润滑的形成原理和条件,两平形板之间不能形成压力油膜！,动压油膜,-,因运动而产生的压力油膜。,12-7,液体动力润滑径向滑动轴承的设计计算,1,形成动压油膜的必要条件：,1.,两工件之间的间隙必须有楔形间隙；,2.,两工件表面之间必须连续充满润滑油或其它液体；,3.,两工件表面必须有相对滑动速度。其运动方向必须保证润滑油从大截面流进，从小截面出来。,2,潘存云教授研制,二、流体动力润滑基本方程的建立,为了得到简化形式的流体动力平衡方程（,Navier,Stokes,方程），作如下假设：,流体的流动是层流,;,忽略压力对流体粘度的影响,;,略去惯性力及重力的影响，故所研究的单元体为,静平衡状态或匀速直线运动，且只有表面力作用于单元体上；,流体是不可压缩的；,流体中的压力在各流体层之间保持为常数。即,p,不随,y,的变化,而变化,流体满足牛顿定律，即,；,=,d,u,d,y,实际上粘度随压力的增高而增加；,即层与层之间没有物质和能量的交换；,V,B,A,x,z,y,3,潘存云教授研制,取微单元进行受力分析,:,+d,p+dp,p,pdydz+,(,+d,),dxdz-,(,p+dp,),dydz,dxdz,=,0,=,d,d y,dx,dp,dy,du,=,整理后得：,又有：,任意一点的油膜压力,p,沿,x,方向的变化率，与该点,y,向的速度梯度的导数有关。,对,y,积分得：,u=y,2,+C,1,y+C,2,2,1,dx,dp,引入边界条件,整理得：,u=,(,y,2,-,hy,),+,2,1,dx,dp,v,h,y,-,h,V,B,A,x,z,y,压力流,剪切流,v,v,a,a,c,c,x,z,y,V,h,0,b,b,4,潘存云教授研制,v,v,F,a,a,c,c,x,z,y,任意截面内的流量：,依据流体的连续性原理，通过不同截面的流量是相等的,=6,v,dx,dp,h,0,-,h,h,3,得：,-,一,维雷诺,方程,由上式可得压力分布曲线,:,p=f(x),在,b-b,处：,h=h,0,，,p=,p,max,液体动压润滑的基本方程，它描述了油膜压力,p,的变化与动力粘度、相对滑动速度及油膜厚度,h,之间的关系。,p,max,x,p,h,0,b,b,b-b,截面内的流量：,5,潘存云教授研制,轴颈最终的平衡位置可用偏位角,a,和,偏心距,e,来表示,。,轴承工作能力取决于,h,min,，,它与,、,、,和,F,等有 关，应保证,h,min,h,。,F,F,y,=F,F,x,0,三,.,径向滑动轴承动压油膜的形成过程：,静止,爬升,将轴起抬,转速继续升高,质心左移,稳定运转,工作转速,e,a,h,min,e,-,偏心距,F,y,=F,F,x,=0,三,阶段：,1,。轴的启动阶段,2,。不稳定润滑阶段,-,混合摩擦润滑状态,3,。液体动压润滑运行阶段,-,液体摩擦润滑状态,6,e/,为,偏心率,直径间隙：,D,d,半径间隙,：,R,r,/,2,相对间隙,：,/r,/d,稳定工作位置如图所示，连心线与外载荷的方向形成一偏位角，,设：孔、轴半径：,R,r,；,直径为：,D,，,d,，,偏心距,:,e,偏位角：,a,注,：,偏心率,的大小反映了轴承的承载能力。,当载荷很小或转速很高时，,0,，,此时轴、孔中心接近重合，油楔消失，,h,min,；,当载荷很大或转速很小时，,1,，,此时轴颈与轴瓦接触，,h,min,0,，,油膜被破坏；,潘存云教授研制,e,a,D,d,o,1,o,F,h,min,h,min,=,R,(r+e),最小油膜厚度,：,最小油膜厚度,:,h,min,=,e,r,(1-,),定义,:,7,四、,径向滑动轴承的工作能力设计,1,、主要失效形式,：,（油楔破坏）,1,）粘着磨损：由于外载过大或温升过高等，,油楔被破坏，造成轴与轴承,粘着咬死。,措施：保证轴承具有一定的承载能力，同时严格控制温升,2,）磨粒磨损：由于油中污物或外界的杂质的进入等引起,措施：定期检查油，加强密封。,（铁谱技术）,2,、承载能力计算,：,（油楔破坏）,计算,前提条件：,（任意点油膜压力可由,雷诺方程得到，而雷诺方程是建立在层流基础之上，满足层流,条件）,8,将,dx,=rd,v=r,，,h,0,h,代入上式得：,=6,v,dx,dp,h,0,-,h,h,3,将一维雷诺方程：,改写成极坐标的形式,积分得,:,承载能力方程：,潘存云教授研制,e,h,0,h,o,1,o,F,宽度为,B,的轴承，油膜的总承载能力为,C,p,-,承载量系数,，计算很困难，工程上可查表确定。,-,粘度,-,相对间隙,9,表,12-8,有限宽度滑动轴承的承载量系数,C,p,10,3,、最小油膜厚度,h,min,动力润滑轴承的设计应保证：,h,min,h,其中：,h,=,S,(,R,z1,+,R,z2,),S,安全系数，常取,S,2,。,R,z1,、,R,z2,分别为轴颈和轴承孔,表面粗糙度十点高度,。,考虑表面几何形状误差和轴颈挠曲变形等,11,4,、轴承的热平衡计算,热平衡方程：产生的热量,=,散失的热量,Q=Q,1,+Q,2,其中，摩擦热,：,Q=fv,W,式中,:,q,-,润,滑,油流量,m,3,/s,；,-,滑油密度,kg/m,3,；,c,-,润滑油的比热容，,J/(kg.),；,t,i,-,油入口温度；,t,o,-,油出口温度；,3,-,表面传热系数,W/(m,2,.),。,润滑油带走的热：,Q,1,=,q,c(t,o,-t,i,),W,轴承散发的热：,Q,2,=,3,dB(t,o,-,t,i,),W,12,温升公式：,其中,-,润滑油流量系数；查图,12-16,设计时，应使出油温度,:,t,0,=t,m,+t/2 80 100,平均温度,:,13,六、液体动力润滑径向滑动轴承的设计过程,已知条件：外加径向载荷,F,(N),，,轴颈转速,n,(r/min),及轴颈直径,d,(mm),。,2,求：,1,）轴承材料，润滑油,2,）,轴承几何参数：,，,e,B,3,）,轴颈与轴孔的间隙配合,14,设计步骤,选择轴承材料，验算,p,、,v,、,pv,。,c),层流条件校核,a),h,min,h,b),热平衡,计算（校核润滑油出口油温）,。,选择润滑油,根据直径间隙,，,选择间隙配合,轴承工作能力校核（三个方面）,15,