如兩板不平行板板間間隙呈沿運(yùn)動方向由大到小呈收斂楔

1、FFFF如兩板不平行板。板間間隙呈沿運(yùn)動方向由大到小呈收斂楔形分布，且板A有載荷， 當(dāng)板A運(yùn)動時(shí)，兩端速度若程虛線分布，則必然進(jìn)油多而出油少。由于液體實(shí)際上是不可壓縮的，必將在板內(nèi)擠壓而形成壓力，迫使進(jìn)油端的速度往內(nèi)凹，而出油端的速度往外鼓。進(jìn)油端間隙大而速度曲線內(nèi)凹，出油端間隙小而速度曲線外凸，進(jìn)出油量相等，同時(shí)間隙內(nèi)形成的壓力與外載荷平衡，板A不會下沉。這說明了在間隙內(nèi)形成了壓力油膜。這種因運(yùn)動而產(chǎn)生的壓力油膜稱為動壓油膜。各截面的速度圖不一樣，從凹三角形過渡到凸三角形，中間必有一個(gè)位置呈三角形分布。 v F v vvh1aah2ccvvh0bbF一、動壓潤滑的形成原理和條件一、動壓潤滑的

2、形成原理和條件 兩平形板之間不能形成壓力油膜！ 動壓油膜動壓油膜-因運(yùn)動而產(chǎn)生的壓力油膜。16-7 動態(tài)潤滑的基本原理動態(tài)潤滑的基本原理形成動壓油膜的必要條件：形成動壓油膜的必要條件：1.兩工件之間的間隙必須有楔形間隙；兩工件之間的間隙必須有楔形間隙；2.兩工件表面之間必須連續(xù)充滿潤滑油或其它液體；兩工件表面之間必須連續(xù)充滿潤滑油或其它液體；3.兩工件表面必須有相對滑動速度。其運(yùn)動芳方向必兩工件表面必須有相對滑動速度。其運(yùn)動芳方向必須保證潤滑油從大截面流進(jìn)，從小截面出來。須保證潤滑油從大截面流進(jìn)，從小截面出來。二、二、流體動力潤滑基本方程的建立流體動力潤滑基本方程的建立 為了得到簡化形式的流體

3、動力為了得到簡化形式的流體動力平衡方程（平衡方程（NavierStokes方方程），作如下假設(shè)：程），作如下假設(shè)：流體的流動是層流流體的流動是層流; ; 忽略壓力對流體粘度的影響忽略壓力對流體粘度的影響; ; 略去慣性力及重力的影響，故所研究的單元體為略去慣性力及重力的影響，故所研究的單元體為 靜平衡狀態(tài)或勻速直線運(yùn)動，且只有表面力作用靜平衡狀態(tài)或勻速直線運(yùn)動，且只有表面力作用 于單元體上；于單元體上； 流體是不可壓縮的；流體是不可壓縮的； 流體中的壓力在各流體層之間保持為常數(shù)。流體中的壓力在各流體層之間保持為常數(shù)。 流體滿足牛頓定律，即流體滿足牛頓定律，即 ；=dud yB實(shí)際上粘度隨壓力的

4、增高而增加； 即層與層之間沒有物質(zhì)和能量的交換； VAxzy取微單元進(jìn)行受力分析取微單元進(jìn)行受力分析: +dp+dpppdydz+(+d)dxdz-(p+dp)dydz dxdz=0=dd ydxdpdydu=整理后得：整理后得：又有：又有：=dxdpd2ud y2得：得：任意一點(diǎn)的油膜壓力p沿x方向的變化率，與該點(diǎn)y向的速度梯度的導(dǎo)數(shù)有關(guān)。對對y積分得：積分得：u= y2+C1y+C2 21dxdp邊界條件：邊界條件：當(dāng)當(dāng)y=0時(shí)，時(shí)，u=- -vC2 = - -v當(dāng)當(dāng)y=h時(shí)，時(shí)，u=0 0 C1= h +h +21dxdphv代入得：代入得： u= (y2- - hy) +21dxdpv

5、 vhy- -hBAxzyVvvFaaccxzy212130hvhdxdpudyqhx任意截面內(nèi)的流量：任意截面內(nèi)的流量：依據(jù)流體的連續(xù)性原理，通過不同截面的流量是相等的021vhqxb- -b截面內(nèi)的流量：截面內(nèi)的流量：該處速度呈三角形分布，間隙厚度為h0負(fù)號表示流速的方向與x方向相反，因流經(jīng)兩個(gè)截面的流量相等，故有：=6vdxdph0- -hh3得：得：- 一維雷諾方程一維雷諾方程由上式可得壓力分布曲線由上式可得壓力分布曲線: p=f(x)在在b-b處：處：h=h0， p=pmax速度梯度速度梯度du/dy呈線性分布，其余呈線性分布，其余位置呈非線性分布。位置呈非線性分布。流量相等，陰影面

6、積相等。液體動壓潤滑的基本方程，它描述了油膜壓力p的變化與動力粘度、相對滑動速度及油膜厚度h之間的關(guān)系。pmaxxph0bb 軸承的孔徑軸承的孔徑D和軸頸的直徑和軸頸的直徑d名義尺寸相等；直徑間名義尺寸相等；直徑間 隙隙是公差形成的。是公差形成的。 軸頸上作用的液體壓力與軸頸上作用的液體壓力與F相平衡，在與相平衡，在與F垂直的方垂直的方 向，合力為零。向，合力為零。軸頸最終的平衡位置可用軸頸最終的平衡位置可用a和偏心距和偏心距e來表示。來表示。 軸承工作能力取決于軸承工作能力取決于hlim，它與，它與、和和F等有關(guān)，等有關(guān)，應(yīng)保證應(yīng)保證 hlimh。F Fy =F Fx 0 Fy =F Fx

7、= 0徑向滑動軸承動壓油膜的形成過程：徑向滑動軸承動壓油膜的形成過程：靜止靜止 爬升爬升 將軸起抬將軸起抬轉(zhuǎn)速繼續(xù)升高質(zhì)心質(zhì)心左移左移穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)達(dá)到工作轉(zhuǎn)速e -偏心距偏心距eahlim三、三、徑向滑動軸承的幾何關(guān)系和承載量系數(shù)徑向滑動軸承的幾何關(guān)系和承載量系數(shù)最小油膜厚度：最小油膜厚度： hmin= e r(1-) 定義定義: : e / e / 為偏心率為偏心率 直徑間隙：直徑間隙： D d 半徑間隙：半徑間隙： R R r r / / 2定義連心線定義連心線OO1為極坐標(biāo)的極軸：為極坐標(biāo)的極軸： 相對間隙相對間隙： / r / d hlim穩(wěn)定工作位置如圖所示穩(wěn)定工作位置如圖所示

8、，連心線與外載荷的方向形成一偏位角，連心線與外載荷的方向形成一偏位角， eah0設(shè)軸孔半徑為：設(shè)軸孔半徑為：R, r 直徑為：直徑為： D， d ，偏心距偏心距: : e 偏位角：偏位角：a在三角形在三角形 中有：中有：R2 e2+ （r+h)2 2e(r+h)cos v 22sin1cosReRehr解得：hDd略去二次微量略去二次微量 ，并取根號為正號，得：，并取根號為正號，得：22sinRe)cos1 ()cos1 (rh任意位置油膜厚度：任意位置油膜厚度： 將將dx=rd, v=r，h0, h代入上式得：代入上式得：壓力最大處的油膜厚度：壓力最大處的油膜厚度： )cos1 (00h0為

9、壓力最大處的極角。為壓力最大處的極角。 =6vdxdph0- -hh3將一維雷諾方程：將一維雷諾方程： 改寫成極坐標(biāo)的形式改寫成極坐標(biāo)的形式 3002)cos1 ()cos(cos6ddp積分得：積分得： 13002)cos1 ()cos(cos6dp積分可得軸承單位寬度上的油膜承載力：積分可得軸承單位寬度上的油膜承載力： )cos()(180cosaayppp在外載荷方向的分量：在外載荷方向的分量： rdprdppayy)cos(2121ddra)cos()cos1 ()cos(cos62113002 理論上只要將理論上只要將py乘以軸承寬度就可得到油膜總承乘以軸承寬度就可得到油膜總承載能力

10、，但在實(shí)際軸承中，由于油可能從軸承兩端泄載能力，但在實(shí)際軸承中，由于油可能從軸承兩端泄漏出來，考慮這一影響時(shí)，壓力沿軸向呈拋物線分布。漏出來，考慮這一影響時(shí)，壓力沿軸向呈拋物線分布。油膜壓力沿軸向的分布：油膜壓力沿軸向的分布：理論分布曲線理論分布曲線-水平直線，各處壓力一樣；水平直線，各處壓力一樣；實(shí)際分布曲線實(shí)際分布曲線-拋物線拋物線且曲線形狀與軸承的寬徑比且曲線形狀與軸承的寬徑比B/d有關(guān)。有關(guān)。FdD B B B B FdDB/d=1/4FdDB/d=1/3FdDB/d=1/2FdDB/d=1FdDB/d= 221BzCppyy油膜沿軸承寬度上的壓力分布表達(dá)式為：油膜沿軸承寬度上的壓力分

11、布表達(dá)式為： py為無限寬度軸承沿軸向?yàn)闊o限寬度軸承沿軸向單位寬度上的油膜壓力；單位寬度上的油膜壓力；C為取決于寬徑比和偏心為取決于寬徑比和偏心率的系數(shù)率的系數(shù); 對于有限寬度軸承，油膜的總承載能力為對于有限寬度軸承，油膜的總承載能力為 pBByCdBdzpF22/2/1式中式中Cp為承載量系數(shù)，計(jì)算很困難，工程上可查表確定。為承載量系數(shù)，計(jì)算很困難，工程上可查表確定。dDFyz B B 或或vBFdBFCP222解釋這些參數(shù)的含義 表表16-8 有限寬度滑動軸承的承載量系數(shù)有限寬度滑動軸承的承載量系數(shù)Cp四、最小油膜厚度四、最小油膜厚度 動力潤滑軸承的設(shè)計(jì)應(yīng)保證：動力潤滑軸承的設(shè)計(jì)應(yīng)保證：h

12、minh其中：其中： h=S(Rz1+Rz2)S 安全系數(shù)，常取安全系數(shù)，常取S2。一般軸承可取為一般軸承可取為3.2m和和6.3m，1.6 m和和3.2m。重要軸承可取為重要軸承可取為0.8m和和1.6m，或，或0.2m和和0.4m。Rz1、Rz2 分別為軸頸和軸承孔表面粗糙度十點(diǎn)高度。分別為軸頸和軸承孔表面粗糙度十點(diǎn)高度。五、軸承的熱平衡計(jì)算五、軸承的熱平衡計(jì)算 熱平衡方程：產(chǎn)生的熱量熱平衡方程：產(chǎn)生的熱量=散失的熱量散失的熱量 Q=Q1+Q2 其中，摩擦熱：其中，摩擦熱： Q=fv W 式中式中: q -潤滑油流量潤滑油流量m3/s； -滑油密度滑油密度kg/m3；c -潤滑油的比熱容，

13、潤滑油的比熱容，J/(kg. )；ti -油出口溫度油出口溫度 ；to -油入口溫度油入口溫度 ；3 -表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)表面?zhèn)鳠嵯禂?shù) W/(m2. )?；蛶ё叩臒幔夯蛶ё叩臒幔篞1 = qc(to-ti) W軸承散發(fā)的熱：軸承散發(fā)的熱： Q2 =3dB (to-ti) W溫升公式：溫升公式： vvBdqcpfttt310vBdq其中其中 -潤滑油流量系數(shù)；潤滑油流量系數(shù)； 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 0.240.220.200.180.160.140.120.100.080.060.04qvBd=0.4Bd 1.3 2.0 1.5 1.0 0.8 0.7 0.6 0

14、.5 0.9 摩擦系數(shù)：摩擦系數(shù)： 55. 0pf系數(shù)系數(shù)與寬徑比有關(guān)，若與寬徑比有關(guān)，若B/d 3540時(shí)，表明軸承承載能力有冗余，可時(shí)，表明軸承承載能力有冗余，可采取如下措施：采取如下措施： 增大表面粗糙度，以降低成本；增大表面粗糙度，以降低成本； 減小間隙，提高旋轉(zhuǎn)精度；減小間隙，提高旋轉(zhuǎn)精度；加寬軸承，充分利用軸承的承載能力。加寬軸承，充分利用軸承的承載能力。 當(dāng)當(dāng) t1 3540時(shí)，表明軸承的承載能力不足，時(shí)，表明軸承的承載能力不足，可采取如下措施：可采取如下措施：加散熱片，以增大散熱面積；加散熱片，以增大散熱面積；在保證承載能力的不下降的條件下，適當(dāng)增大在保證承載能力的不下降的條件

15、下，適當(dāng)增大 軸承間隙；軸承間隙；提高軸和軸承的加工精度。提高軸和軸承的加工精度。油泵油泵冷冷卻卻器器冷冷卻卻水水風(fēng)冷風(fēng)冷增加增加冷卻裝置：冷卻裝置：加風(fēng)扇、冷卻水管、循環(huán)油冷卻加風(fēng)扇、冷卻水管、循環(huán)油冷卻 ；六、軸承參數(shù)的選擇六、軸承參數(shù)的選擇 取值范圍：取值范圍：B/d=0.31.5 影響效果：影響效果：B/d小，有利于提高穩(wěn)定性，增大端排泄量小，有利于提高穩(wěn)定性，增大端排泄量 以降低溫度；以降低溫度； B/d大，增大軸承的承載能力。大，增大軸承的承載能力。0.61.5-電動機(jī)、發(fā)電機(jī)、離心機(jī)、電動機(jī)、發(fā)電機(jī)、離心機(jī)、 齒輪變速器齒輪變速器;1、寬徑比、寬徑比B/d 應(yīng)用應(yīng)用 : B/d=

16、 0.31.0-汽輪機(jī)、鼓風(fēng)機(jī)汽輪機(jī)、鼓風(fēng)機(jī); 0.81.2-機(jī)車、拖拉機(jī)機(jī)車、拖拉機(jī); 0.60.9-軋鋼機(jī)。軋鋼機(jī)。 2、相對間隙、相對間隙 影響因素：影響因素：載荷和速度，軸徑尺寸，寬度載荷和速度，軸徑尺寸，寬度/直徑，調(diào)心直徑，調(diào)心 能力，加工精度。能力，加工精度。選取原則：選取原則： 1）速度高，速度高，取大值；取大值； 載荷小，載荷小，取小值；取小值； 2）直徑大，寬徑比小，調(diào)心性能好，加工精度高，）直徑大，寬徑比小，調(diào)心性能好，加工精度高， 取小值；反之，取小值；反之，取大值。取大值。應(yīng)用應(yīng)用 : = 0.0010.0002-汽輪機(jī)、電動機(jī)、發(fā)汽輪機(jī)、電動機(jī)、發(fā) 電機(jī)、齒輪變速器

17、電機(jī)、齒輪變速器; 0.00020.0015-軋鋼機(jī)鐵路機(jī)車輛；軋鋼機(jī)鐵路機(jī)車輛；0.00020.00125-機(jī)床、內(nèi)燃機(jī)。機(jī)床、內(nèi)燃機(jī)。 0.00020.00125-鼓風(fēng)機(jī)、離心機(jī)。鼓風(fēng)機(jī)、離心機(jī)。一般軸承，按如下經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算：一般軸承，按如下經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算： 9/319/410)60/(n3、潤滑油粘度潤滑油粘度 6/73/110)60/(n對承載能力，功耗、溫升都有影響；對承載能力，功耗、溫升都有影響； 根據(jù)平均溫度：根據(jù)平均溫度：tm = (ti + to )/2 決定潤滑油粘度；決定潤滑油粘度； 設(shè)計(jì)時(shí)假設(shè)，設(shè)計(jì)時(shí)假設(shè)，tm=5075 ，計(jì)算所得應(yīng)在：，計(jì)算所得應(yīng)在： ti= 3540

18、 ； 初始計(jì)算時(shí)，可取：初始計(jì)算時(shí)，可取： 七、液體七、液體動力潤滑徑向滑動軸承的設(shè)計(jì)過程動力潤滑徑向滑動軸承的設(shè)計(jì)過程 已知條件：外加徑向載荷已知條件：外加徑向載荷F(N)，軸頸轉(zhuǎn)速，軸頸轉(zhuǎn)速n(r/min) 及軸頸直徑及軸頸直徑d(mm)。設(shè)計(jì)及驗(yàn)算設(shè)計(jì)及驗(yàn)算 保證在平均油溫保證在平均油溫 tm下下 hmin ha) 選擇軸承材料，驗(yàn)算選擇軸承材料，驗(yàn)算 p、v、pv。b) 選擇軸承參數(shù)，如軸承寬度選擇軸承參數(shù)，如軸承寬度(B)、相對間隙、相對間隙() 和潤滑油和潤滑油() 。c) 計(jì)算承載量系數(shù)計(jì)算承載量系數(shù)(Cp)并查表確定偏心率并查表確定偏心率()。d) 計(jì)算最小油膜厚度計(jì)算最小油膜厚度(hmin)和許用油膜厚度和許用油