機(jī)械設(shè)計(jì)_第十二章滑動(dòng)軸承習(xí)題解答

1、第十二章滑動(dòng)軸承習(xí)題及參考解答、選擇題（從給出的A B、C D中選一個(gè)答案）1驗(yàn)算滑動(dòng)軸承最小油膜厚度hmin的目的是 確定軸承是否能獲得液體潤(rùn)滑控制軸承的發(fā)熱量計(jì)算軸承內(nèi)部的摩擦阻力控制軸承的壓強(qiáng)P2在題52圖所示的下列幾種情況下，可能形成流體動(dòng)力潤(rùn)滑的有 巧=0C）(L 1.5），為避免因軸的撓曲而引起軸承 “邊緣接觸”，造成軸承早期磨損，可采用軸承。39滑動(dòng)軸承的承載量系數(shù) Cp將隨著偏心率的增加而 ，相應(yīng)的最小油膜厚度 hmin也隨著的增加而 。40在一維雷諾潤(rùn)滑方程P =6 V（h ?。┲校湔扯?是指潤(rùn)滑劑的粘度。泳h341選擇滑動(dòng)軸承所用的潤(rùn)滑油時(shí)，對(duì)液體潤(rùn)滑軸承主要考慮潤(rùn)滑油的

2、，對(duì)不完全液體潤(rùn)滑軸承主要考慮潤(rùn)滑油的。三、問(wèn)答題42設(shè)計(jì)液體動(dòng)力潤(rùn)滑滑動(dòng)軸承時(shí)，為保證軸承正常工作，應(yīng)滿足哪些條件？43試述徑向動(dòng)壓滑動(dòng)軸承油膜的形成過(guò)程。p（h - h）44就液體動(dòng)力潤(rùn)滑的一維雷諾方程6 V 廠，說(shuō)明形成液體動(dòng)力潤(rùn)滑的必要條件。&h345液體動(dòng)力潤(rùn)滑滑動(dòng)軸承的相對(duì)間隙的大小，對(duì)滑動(dòng)軸承的承載能力、溫升和運(yùn)轉(zhuǎn)精度有何影響？46有一液體動(dòng)力潤(rùn)滑單油楔滑動(dòng)軸承、在兩種外載荷下工作時(shí)，其偏心率分別為1 = 0.6、2 = 0.8，試分析哪種情況下軸承承受的外載荷大。為提高該軸承的承載能力，有哪些措施可供考慮？（假定軸頸直徑和轉(zhuǎn)速不允許改變。）47不完全液體潤(rùn)滑滑動(dòng)軸承需進(jìn)行哪些計(jì)

3、算？各有何含義？48為了保證滑動(dòng)軸承獲得較高的承載能力，油溝應(yīng)做在什么位置？49何謂軸承承載量系數(shù) Cp? Cp值大是否說(shuō)明軸承所能承受的載荷也越大？50滑動(dòng)軸承的摩擦狀態(tài)有哪幾種？它們的主要區(qū)別如何？51滑動(dòng)軸承的主要失效形式有哪些？52相對(duì)間隙對(duì)軸承承載能力有何影響？在設(shè)計(jì)時(shí)，若算岀的hmin過(guò)小或溫升過(guò)高時(shí)，應(yīng)如何調(diào)整值？53在設(shè)計(jì)液體動(dòng)力潤(rùn)滑徑向滑動(dòng)軸承時(shí)，在其最小油膜厚度hmin不夠可靠的情況下，如何調(diào)整參數(shù)來(lái)進(jìn)行設(shè)計(jì)？四、分析計(jì)算題54某一徑向滑動(dòng)軸承，軸承寬徑比| /d =1.0，軸頸和軸瓦的公稱(chēng)直徑 d =80mm，軸承相對(duì)間隙-0.001 5，軸頸和軸瓦表面微觀不平度的十點(diǎn)平

4、均高度分別為Rz1 =1.6 Pm , RZ2 =3.2 Pm，在徑向工作載荷F、軸頸速度v的工作條件下,偏心率=0.8，能形成液體動(dòng)力潤(rùn)滑。若其他條件不變，試求：（1）當(dāng)軸頸速度提高到 v =1.7v時(shí)，軸承的最小油膜厚度為多少？（2）當(dāng)軸頸速度降低為 v = 0.7v時(shí)，該軸承能否達(dá)到液體動(dòng)力潤(rùn)滑狀態(tài)?F屮2注：承載量系數(shù)Cp計(jì)算公式Cp :p2WI承載量系數(shù)Cp值參見(jiàn)下表（l/d =1）IT0.60.650.70.750.80.850.90.95Cp1.2531.5281.9292.4693.3724.8087.77217.18455某轉(zhuǎn)子的徑向滑動(dòng)軸承，軸承的徑向載荷F =5 10 N

5、，軸承寬徑比l/d =1.0，軸頸轉(zhuǎn)速n = 1000r/min，載荷方向一定，工作情況穩(wěn)定，軸承相對(duì)間隙叩=0.84、v 10（ v為軸頸圓周速度，m/s），軸頸和軸瓦的表面粗糙度Rz1 = 3.2 Jm ， Rz2 二 6.3 Jm，軸瓦材料的p二 20 MP a， v二 15 m/s， pv二 15 MPa m/s，油的粘度 r -0.028 Pa s。（1）求按混合潤(rùn)滑（不完全液體潤(rùn)滑）狀態(tài)設(shè)計(jì)時(shí)軸頸直徑 d。（2） 將由（1）求岀的軸頸直徑進(jìn)行圓整（尾數(shù)為0或5），試問(wèn)在題中給定條件下此軸承能否達(dá)到液體潤(rùn)滑狀態(tài)？56有一滑動(dòng)軸承，軸頸直徑 d = 100mm，寬徑比l/d =1，測(cè)得

6、直徑間隙 二=0.12mm，轉(zhuǎn)速n二2000r/min，徑向載荷F =8 000N，潤(rùn)滑油的動(dòng)力粘度=0.009 Pa s，軸頸及軸瓦表面不平度的平均高度分別為Rz1 = 1.6m，Rz2 =3.2 Jm。試問(wèn)此軸承是否能達(dá)到液體動(dòng)力潤(rùn)滑狀態(tài)？若達(dá)不到，在保持軸承尺寸不變的條件下，要達(dá)到液體動(dòng)力潤(rùn)滑狀態(tài)可改變哪些參數(shù)？并對(duì)其中一種參數(shù)進(jìn)行計(jì)算。F屮24廠 注：Cp，- 0.8 v 102W57有一滑動(dòng)軸承，已知軸頸及軸瓦的公稱(chēng)直徑為d =80 mm，直徑間隙- 0.1 mm，軸承寬度I =120 mm，徑向載荷F =50000 N，軸的轉(zhuǎn)速n =1 000 r/m in，軸頸及軸瓦孔表面微觀不

7、平度的十點(diǎn)平均高度分別為及Rz1 = 1.6 丄m, R z2 = 3.2 .m。試求：10該軸承達(dá)到液體動(dòng)力潤(rùn)滑狀態(tài)時(shí)，潤(rùn)滑油的動(dòng)力粘度應(yīng)為多少？若將徑向載荷及直徑間隙都提高20%，其他條件不變，問(wèn)此軸承能否達(dá)到液體動(dòng)力潤(rùn)滑狀態(tài)?注：參考公式承載量系數(shù)Cp見(jiàn)下表(I / d =1)1T0.30.40.50.60.70.80.9Cp0.3910.5890.8531.2531.9293.3727.77258如圖5 58圖所示，已知兩平板相對(duì)運(yùn)動(dòng)速度Vi V2 V3 V4 ；載荷F4 F3 F? Fi，平板間油的粘度1二 2二 3 =4。試分析：題 5 58圖哪些情況可以形成壓力油膜？并說(shuō)明建立液

8、體動(dòng)力潤(rùn)滑油膜的充分必要條件。哪種情況的油膜厚度最大？哪種情況的油膜壓力最大？在圖(c)中若降低V3，其他條件不變，則油膜壓力和油膜厚度將發(fā)生什么變化？在圖(c)中若減小F3 ,其他條件不變，則油膜壓力和油膜厚度將發(fā)生什么變化?59試在下表中填岀液體動(dòng)力潤(rùn)滑滑動(dòng)軸承設(shè)計(jì)時(shí)有關(guān)參量的變化趨向(可用代表符號(hào)：上升T;下降J:不定？)參量最小油膜厚度h min/mm偏心率T徑向載荷F /N供油量3 Q/ (m /s)軸承溫升心t/c寬徑比1/d T時(shí)油粘度n T時(shí)相對(duì)間隙屮T時(shí)軸頸速度v T時(shí)60試分析題560圖所示四種摩擦副，在摩擦面間哪些摩擦副不能形成油膜壓力，為什么？ (V為相對(duì)運(yùn)動(dòng)速度，油有

9、一定的粘度。)題 5 60圖61當(dāng)油的動(dòng)力粘度 及速度v足夠大時(shí)，試判斷題5 61圖所示的滑塊建立動(dòng)壓油膜的可能性。A.可能B.不可能C.不一定題 5 61圖例解1今有一離心泵的徑向滑動(dòng)軸承。已知：軸頸直徑d=60mm，軸的轉(zhuǎn)速n=1500r/min，軸承徑向載荷 F=2600N，軸承材料為ZCuSn5Pb5Zn5。試根據(jù)不完全液體潤(rùn)滑軸承計(jì)算方法校核該軸承是否可用？如不可用，應(yīng)如何改進(jìn)？(按軸的強(qiáng)度計(jì)算，軸頸直 徑不得小于 48mm)。解題要點(diǎn)：(1)根據(jù)給定的材料為 ZCuSn5Pb5Zn5，可查得：p 】=8MPa，-】=3m/s，P： l=12MPa m/s(2)按已知數(shù)據(jù)，選定寬徑比

10、l/d=1，得兀dn3.14 漢60 勺500，4.71 m/s 60 1000 60 1000F 2600p0.722 MPadl 60 60p = 0.722 4.71 =3.40 MPa m/s可見(jiàn)U不滿足要求，而p、pu均滿足。故考慮用以下兩個(gè)方案進(jìn)行改進(jìn)；(1)不改變材料，僅減小軸頸直徑以減小速度U。取d為允許的最小直徑48mm，則二 dn3.14 48 150060 100060 1000-3.77m/ s仍不能滿足要求，此方案不可用，所以必須改變材料。（2）改造材料，在銅合金軸瓦上澆注軸承合金ZCbSb15Sn5Cu3Cd2，查得p l=5MPa， l=8m/s， P： J=5M

11、Pa m/s。經(jīng)試算 d=50mm，l=42mm，則二 dn60 10003.14 50 150060 1000=3.93m/s !)F 2600p1.24MPa p 1dl 50 42p =1.24 3.93 =4.87MPa m/s ： Ip 1結(jié)論：可用銅合金軸瓦澆注 ZCbSb15Sn5Cu3Cd2軸承合金，軸頸直徑 d=50mm，軸承寬度l=42mm9、動(dòng)力粘度 、速度：、軸頸直徑d、F較大？哪個(gè)軸承的耗油量 Q較大些？哪如圖所示為兩個(gè)尺寸相同的液體潤(rùn)滑滑動(dòng)軸承，其工作條件和結(jié)構(gòu)參數(shù)（相對(duì)間隙 軸承寬度I）完全相同。試問(wèn)哪個(gè)軸承的相對(duì)偏心率較大些？哪個(gè)軸承承受徑向載荷個(gè)軸承發(fā)熱量較大

12、?提示：CPCQ 二 Q/(* ld)承載量系數(shù)耗油量系數(shù)由圖可知，圖a、圖b的最小油膜厚度不同，且hamin ： hbmin，hmin與偏心率（相對(duì)偏心）二e/：二e/（R-r）及相對(duì) 間隙二/r （e為偏心距，、:為半徑間隙，:.=R-r）之間的關(guān)系為hmin 二 L（1 -）對(duì)于液體動(dòng)壓軸承能受的徑向載荷為2 lF廠Cp式中，Cp為承載量系數(shù)，為潤(rùn)滑油的動(dòng)力粘度。對(duì)于l/d1.0,Fb，即圖a承受的徑向載荷大；（3） 由耗油量Q =Cqld， 越大，則耗油量系數(shù)Cq大，有QaQb，即圖a的耗油量大；因 越大，Q大，則圖a的發(fā)熱量小于圖b的。一減速器中的不完全液體潤(rùn)滑徑向滑動(dòng)軸承，軸的材料

13、為45鋼，軸瓦材料為鑄造青銅 ZCuSn5Pb5Zn5承受徑向載荷F=35kN ;軸頸直徑d=190mm ;工作長(zhǎng)度l=250mm;轉(zhuǎn)速n=150r/min。試驗(yàn)算該軸承是否適合使用。提示：根據(jù)軸瓦材料，已查得Ip =8MPa， l=3m/s，|=12MPa m/s。解題要點(diǎn)：進(jìn)行工作能力驗(yàn)算:卩=匸 350000.737MPa ： b 1dl 190 250兀dn兀心90 漢150r -I1.49m/s 160 1000 60 1000Fn19100l35000 15019100 250=1.1MPa m/s ： Ip 】故該軸承適合使用4.有一不完全液體潤(rùn)滑徑向滑動(dòng)軸承，直徑d=100mm

14、，寬徑比l/d=1，轉(zhuǎn)速n=1200r/min,軸的材料為45鋼，軸承材料為鑄造青銅ZCuSn10P1。試問(wèn)該軸承最大可以承受多大的徑向載荷？提示：根據(jù)材料已查得：p l=15MPa， ! )=10m/s， Ip l=15MPa m/s。解題要點(diǎn):軸承所能承受的最大徑向載荷必須同時(shí)滿足:(1) F _ Ip Idl =15 1 00 1 00 = 150 000 n(2)Jp 丨 19100ln故 Fmax=23 875N。15 19100 1001200=238755.試設(shè)計(jì)一齒輪減速器的液體動(dòng)力潤(rùn)滑向心滑動(dòng)軸承。 解題要點(diǎn)：確定軸承結(jié)構(gòu)型式采用整體式結(jié)構(gòu)，軸承包角=360確定軸承結(jié)構(gòu)參數(shù)取

15、l/d=1，則軸承工作寬度l為l/d=1 x 115mm=115mm選擇軸瓦材料計(jì)算軸承的p、和p：值已知：徑向載荷F=25 000N，軸頸直徑d=115mm，輕頸轉(zhuǎn)速n=1000r/min25000115 115= 1.89MPa二 dn3.1416 115 100060 1000 一 60000= 6.02m/ sp1.89 6.02 =1.11.38MPa m/s選擇軸瓦材料根據(jù)p、9和pU值，選用11-6錫銻軸承合金(ZSnSb11Cu6)，其Ip l=25MPa， L】=80m/s，】=20MPa m/s。軸頸系鋼制，淬火精磨。(4)選定軸承相對(duì)間隙9和軸承配合公差= 0.8 10

16、3 0.25 =0.8 10J 6.020.25 =1.25 10 J，取 =1.3 10確定軸承直徑間隙為A.- d -0.0013 115=0.1495 mmH 7選定軸承配合公差時(shí)，應(yīng)使選配合的最小和最大配合間隙接近軸承的理論間隙?，F(xiàn)選定配合為115 ，則軸瓦孔徑d7d= 1150035 ，軸頸直徑 d =115盥22(Rz什 Rz2)=2 X( 0.0016+0.0032) =0.0096 mm(7)驗(yàn)算軸承溫升和工作可靠性計(jì)算液體摩擦系數(shù)丄:軸頸角速度2n 2 3.1416 1000o =60 60=104.72 rad/s因l/d=1,故 =1，則摩擦系數(shù)為0.55-二 0.017

17、1 104.7260.0013 1.89 100.55 0.0013 1= 2.36 1O供油量：根據(jù)軸承偏心率和寬徑比l/d，查表并插值計(jì)算，得Cq =0.142，故供油量為3Q =C(? Id =0.142 0.0013 6.02 0.115 0.115m /s=14.7 x 10-6m3/s=882cm3/min-p*2.36 燈00.0013x1.89x106g;cq -1800 900 0.142-3J416 80C =13.09 C0.0013 6.03計(jì)算軸承溫升 At :取導(dǎo)熱系數(shù)as =80 J /（m2 s上）時(shí)，則At13 09進(jìn)口油溫度 1 =tm50 C-C =43.46C（在 3545C之間）2 2 At13 09出口油溫度 t2 =tm50 C +C =56.55 C