13滑动轴承习题与参考答案

1 习题与参考答案 一 选择题 从给出的 A B C D 中选一个答案 1 验算滑动轴承最小油膜厚度 hmin的目的是 A A 确定轴承是否能获得液体润滑 B 控制轴承的发热量 C 计算轴承内部的摩擦阻力 D 控制轴承的压强 P 2 在题 2 图所示的下列几种情况下 可能形成流体动力润滑的有 B E 3 巴氏合金是用来制造 B A 单层金属轴瓦 B 双层或多层金属轴瓦 C 含油轴承轴瓦 D 非金属轴瓦 4 在滑动轴承材料中 B 通常只用作双金属轴瓦的表层材料 A 铸铁 B 巴氏合金 C 铸造锡磷青铜 D 铸造黄铜 5 液体润滑动压径向轴承的偏心距 e 随 B 而减小 A 轴颈转速 n 的增加或载荷 F 的增大 B 轴颈转速 n 的增加或载荷 F 的减少 C 轴颈转速 n 的减少或载荷 F 的减少 D 轴颈转速 n 的减少或载荷 F 的增大 6 不完全液体润滑滑动轴承 验算是为了防止轴承 B pvpv A 过度磨损 B 过热产生胶合 C 产生塑性变形 D 发生疲劳点蚀 7 设计液体动力润滑径向滑动轴承时 若发现最小油膜厚度 hmin不够大 在下列改进设计的 2 措施中 最有效的是 A A 减少轴承的宽径比 B 增加供油量dl C 减少相对间隙 D 增大偏心率 8 在 B 情况下 滑动轴承润滑油的粘度不应选得较高 A 重载 B 高速 C 工作温度高 D 承受变载荷或振动冲击载荷 9 温度升高时 润滑油的粘度 C A 随之升高 B 保持不变 C 随之降低 D 可能升高也可能降低 10 动压润滑滑动轴承能建立油压的条件中 不必要的条件是 D A 轴颈和轴承间构成楔形间隙 B 充分供应润滑油 C 轴颈和轴承表面之间有相对滑动 D 润滑油温度不超过 50 11 运动粘度是动力粘度与同温度下润滑油 B 的比值 A 质量 B 密度 C 比重 D 流速 12 润滑油的 B 又称绝对粘度 A 运动粘度 B 动力粘度 C 恩格尔粘度 D 基本粘度 13 下列各种机械设备中 D 只宜采用滑动轴承 A 中 小型减速器齿轮轴 B 电动机转子 C 铁道机车车辆轴 D 大型水轮机主轴 14 两相对滑动的接触表面 依靠吸附油膜进行润滑的摩擦状态称为 D A 液体摩擦 B 半液体摩擦 C 混合摩擦 D 边界摩擦 15 液体动力润滑径向滑动轴承最小油膜厚度的计算公式是 C A B 1 min dh 1 min dh C D 2 1 min dh2 1 min dh 16 在滑动轴承中 相对间隙是一个重要的参数 它是 B 与公称直径之比 A 半径间隙 B 直径间隙rR dD C 最小油膜厚度 hmin D 偏心率 17 在径向滑动轴承中 采用可倾瓦的目的在于 C A 便于装配 B 使轴承具有自动调位能力 C 提高轴承的稳定性 D 增加润滑油流量 降低温升 18 采用三油楔或多油楔滑动轴承的目的在于 C A 提高承载能力 B 增加润滑油油量 C 提高轴承的稳定性 D 减少摩擦发热 19 在不完全液体润滑滑动轴承中 限制值的主要目的是防止轴承 A pv 3 A 过度发热而胶合 B 过度磨损 C 产生塑性变形 D 产生咬死 20 下述材料中 C 是轴承合金 巴氏合金 A 20CrMnTi B 38CrMnMo C ZSnSb11Cu6 D ZCuSn10P1 21 与滚动轴承相比较 下述各点中 B 不能作为滑动轴承的优点 滚动轴承精度更高 A 径向尺寸小 B 间隙小 旋转精度高 C 运转平稳 噪声低 D 可用于高速情况下 22 径向滑动轴承的直径增大1 倍 长径比不变 载荷不变 则轴承的压强 变为原来的 C p 倍 A 2 B 1 2 C 1 4 D 4 23 径向滑动轴承的直径增大1 倍 长径比不变 载荷及转速不变 则轴承的值为pv 原来的 B 倍 A 2 B 1 2 C 4 D 1 4 二 填空题 24 不完全液体润滑滑动轴承验算比压是为了避免 验算值是为了防止 ppv 25 在设计动力润滑滑动轴承时 若减小相对间隙 则轴承的承载能力将 旋转精 度将 发热量将 26 流体的粘度 即流体抵抗变形的能力 它表征流体内部 的大小 27 润滑油的油性是指润滑油在金属表面的 能力 28 影响润滑油粘度的主要因素有 和 29 两摩擦表面间的典型摩擦状态是 和 30 在液体动力润滑的滑动轴承中 润滑油的动力粘度与运动粘度的关系式为 需 注明式中各符号的意义 31 螺旋传动中的螺母 滑动轴承的轴瓦 蜗杆传动中的蜗轮 多采用青铜材料 这主要是为 了提高 能力 32 不完全液体润滑滑动轴承工作能力的校验公式是 和 33 形成流体动压润滑的必要条件是 34 不完全液体润滑滑动轴承的主要失效形式是 在设计时应验算项目的公式为 35 滑动轴承的润滑作用是减少 提高 轴瓦的油槽应该开在 载荷 的部位 36 形成液体动力润滑的必要条件 1 2 3 而充分条件是 37 不完全液体润滑径向滑动轴承 按其可能的失效应限制 进 行条件性计算 38 宽径比较大的滑动轴承 1 5 为避免因轴的挠曲而引起轴承 边缘接触 造成dl 4 轴承早期磨损 可采用 轴承 39 滑动轴承的承载量系数将随着偏心率的增加而 相应的最小油膜厚度 hmin p C 也随着的增加而 40 在一维雷诺润滑方程中 其粘度是指润滑剂的 粘度 3 0 6 h hh v x p 41 选择滑动轴承所用的润滑油时 对液体润滑轴承主要考虑润滑油的 对不完全液 体润滑轴承主要考虑润滑油的 三 问答题 42 设计液体动力润滑滑动轴承时 为保证轴承正常工作 应满足哪些条件 43 试述径向动压滑动轴承油膜的形成过程 44 就液体动力润滑的一维雷诺方程 说明形成液体动力润滑的必要条件 3 0 6 h hh v x p 45 液体动力润滑滑动轴承的相对间隙的大小 对滑动轴承的承载能力 温升和运转精度有 何影响 46 有一液体动力润滑单油楔滑动轴承 在两种外载荷下工作时 其偏心率分别为 6 0 1 试分析哪种情况下轴承承受的外载荷大 为提高该轴承的承载能力 有哪些措施可供8 0 2 考虑 假定轴颈直径和转速不允许改变 47 不完全液体润滑滑动轴承需进行哪些计算 各有何含义 48 为了保证滑动轴承获得较高的承载能力 油沟应做在什么位置 49 何谓轴承承载量系数 Cp Cp值大是否说明轴承所能承受的载荷也越大 50 滑动轴承的摩擦状态有哪几种 它们的主要区别如何 51 滑动轴承的主要失效形式有哪些 52 相对间隙对轴承承载能力有何影响 在设计时 若算出的 min过小或温升过高时 应 h 如何调整值 53 在设计液体动力润滑径向滑动轴承时 在其最小油膜厚度 min不够可靠的情况下 如何调 h 整参数来进行设计 四 分析计算题 54 某一径向滑动轴承 轴承宽径比 轴颈和轴瓦的公称直径mm 轴承相0 1 dl80 d 对间隙 轴颈和轴瓦表面微观不平度的十点平均高度分别为 5 001 0 m 6 1 1 z R 在径向工作载荷 F 轴颈速度 v 的工作条件下 偏心率 能形成液体动力m 2 3 2 z R8 0 润滑 若其他条件不变 试求 1 当轴颈速度提高到时 轴承的最小油膜厚度为多少 vv7 1 2 当轴颈速度降低为时 该轴承能否达到液体动力润滑状态 vv7 0 注 承载量系数 Cp计算公式 vl F C 2 2 p 5 承载量系数 Cp值参见下表 1 dl 0 60 650 70 750 80 850 90 95 Cp1 2531 5281 9292 4693 3724 8087 77217 18 55 某转子的径向滑动轴承 轴承的径向载荷 轴承宽径比 轴颈转N 105 4 F0 1 dl 速 载荷方向一定 工作情况稳定 轴承相对间隙 v 为轴颈圆r min 000 1 n 3 4 108 0 v 周速度 m s 轴颈和轴瓦的表面粗糙度 轴瓦材料的m 2 3 1 z Rm 3 6 2 z R 油的粘度 MPa 20 pm s 15 vm sMPa 15 pvsPa 028 0 1 求按混合润滑 不完全液体润滑 状态设计时轴颈直径 d 2 将由 1 求出的轴颈直径进行圆整 尾数为 0 或 5 试问在题中给定条件下此轴承能 否达到液体润滑状态 56 有一滑动轴承 轴颈直径 宽径比 测得直径间隙 mm 100 d1 dlmm 12 0 转速 径向载荷 润滑油的动力粘度 轴颈及轴瓦r min 000 2 nN 000 8 FsPa 009 0 表面不平度的平均高度分别为 试问此轴承是否能达到液体动力润m 6 1 1 z Rm 2 3 2 z R 滑状态 若达不到 在保持轴承尺寸不变的条件下 要达到液体动力润滑状态可改变哪些参数 并 对其中一种参数进行计算 注 3 4 2 P 108 0 2 v vl F C 57 有一滑动轴承 已知轴颈及轴瓦的公称直径为 直径间隙 轴承mm 80 dmm 1 0 宽度 径向载荷 轴的转速 轴颈及轴瓦孔表面微观mm 120 lN 000 50 Fr min 000 1 n 不平度的十点平均高度分别为及 试求 m 2 3Rm 6 1 z21 z R 1 该轴承达到液体动力润滑状态时 润滑油的动力粘度应为多少 6 2 若将径向载荷及直径间隙都提高20 其他条件不变 问此轴承能否达到液体动力润滑状 态 注 参考公式 p 2 2 C vl F 承载量系数见下表 p C1 dl 0 30 40 50 60 70 80 9 Cp0 3910 5890 8531 2531 9293 3727 772 58 如图58 所示 已知两平板相对运动速度 载荷 平板 1 v 2 v 3 v 4 v 4 F 3 F 2 F 1 F 间油的粘度 试分析 4321 题 58 图 1 哪些情况可以形成压力油膜 并说明建立液体动力润滑油膜的充分必要条件 2 哪种情况的油膜厚度最大 哪种情况的油膜压力最大 3 在图 c 中若降低 其他条件不变 则油膜压力和油膜厚度将发生什么变化 3 v 4 在图 c 中若减小 其他条件不变 则油膜压力和油膜厚度将发生什么变化 3 F 59 试在下表中填出液体动力润滑滑动轴承设计时有关参量的变化趋向 可用代表符号 上升 下降 不定 参量 最小油膜厚度 min mm h 偏心率 径向载荷 N F 供油量 Q m3 s 轴承温升 C t 宽径比 时dl 油粘度 时 相对间隙 时 轴颈速度 时v 60 试分析题60 图所示四种摩擦副 在摩擦面间哪些摩擦副不能形成油膜压力 为什么 为v 相对运动速度 油有一定的粘度 7 题 60 图 61 当油的动力粘度 及速度v 足够大时 试判断题61 图所示的滑块建立动压油膜的可能性 A 可能 B 不可能 C 不一定 题 61 图 例解 1 今有一离心泵的径向滑动轴承 已知 轴颈直径 d 60mm 轴的转速 n 1500r min 轴承径向载荷 F 2600N 轴承材料为 ZCuSn5Pb5Zn5 试根据不完全液 体润滑轴承计算方法校核该轴承是否可用 如不可用 应如何改进 按轴的强度计 算 轴颈直径不得小于 48mm 解题要点 1 根据给定的材料为 ZCuSn5Pb5Zn5 可查得 8MPa 3m s 12MPa m s p P 2 按已知数据 选定宽径比 l d 1 得 smMPap MPa dl F p sm dn 40 3 71 4 722 0 722 0 6060 2600 71 4 100060 15006014 3 100060 可见 不满足要求 而 p p 均满足 故考虑用以下两个方案进行改进 1 不改变材料 仅减小轴颈直径以减小速度 取d为允许的最小直径 48mm 则 sm dn 77 3 100060 15004814 3 100060 8 仍不能满足要求 此方案不可用 所以必须改变材料 2 改造材料 在铜合金轴瓦上浇注轴承合金 ZCbSb15Sn5Cu3Cd2 查得 5MPa 8m s 5MPa m s 经试算 d 50mm l 42mm 则 p P psmMPap pMPa dl F p sm dn 87 4 93 3 24 1 24 1 4250 2600 93 3 100060 15005014 3 100060 结论 可用铜合金轴瓦浇注ZCbSb15Sn5Cu3Cd2 轴承合金 轴颈直径 d 50mm 轴承 宽度 l 42mm 2 如图所示为两个尺寸相同的液体润滑滑动轴承 其工作条件和结构参数 相对 间隙 动力粘度 速度 轴颈直径 d 轴承宽度 l 完全相同 试问哪个轴承的 相对偏心率较大些 哪个轴承承受径向载荷 F 较大 哪个轴承的耗油量 Q 较大些 哪个轴承发热量较大 提示 承载量系数 l F CP 2 2 耗油量系数 ldQCQ 由图可知 图 a 图 b 的最小油膜厚度不同 且 与偏心率 相对偏 minminba hh min h 心 及相对间隙 e 为偏心距 为半径间隙 R r 之间的 rRee r 关系为 1 min rh 9 对于液体动压轴承能受的径向载荷为 P C l F 2 2 式中 CP为承载量系数 为润滑油的动力粘度 对于 l d 1 0 0 75 的动压 轴承 可得出如下结论 1 越小 则越大 有 即图 a 的相对偏心大 min h ba 2 越小 越大时 则 CP越大 F 越大 有 Fa Fb 即图 a 承受的径向载 min h 荷大 3 由耗油量 越大 则耗油量系数 CQ大 有 即图 aldCQ Q ba QQ 的耗油量大 4 因越大 Q 大 则图 a 的发热量小于图 b 的 3 一减速器中的不完全液体润滑径向滑动轴承 轴的材料为 45 钢 轴瓦材料为 铸造青铜 ZCuSn5Pb5Zn5 承受径向载荷 F 35kN 轴颈直径 d 190mm 工作长度 l 250mm 转速 n 150r min 试验算该轴承是否适合使用 提示 根据轴瓦材料 已查得 8MPa 3m s 12MPa m s p P 解题要点 进行工作能力验算 psmMPa l Fn p sm dn pMPa dl F p 1 1 25019100 15035000 19100 49 1 100060 150190 100060 737 0 250190 35000 故该轴承适合使用 4 有一不完全液体润滑径向滑动轴承 直径 d 100mm 宽径比 l d 1 转速 n 1200r min 轴的材料为 45 钢 轴承材料为铸造青铜 ZCuSn10P1 试问该轴承最大可 以承受多大的径向载荷 提示 根据材料已查得 15MPa 10m s 15MPa m s p p 10 解题要点 轴承所能承受的最大径向载荷必须同时满足 1 150 000 N 10010015dlpF 2 23875 N 1200 100191001519100 n lp F 故 Fmax 23 875N 5 试设计一齿轮减速器的液体动力润滑向心滑动轴承 已知 径向载荷 F 25 000N 轴颈直 径 d 115mm 轻颈转速 n 1000r min 解题要点 1 确定轴承结构型式 采用整体式结构 轴承包角 360 2 确定轴承结构参数 取 l d 1 则轴承工作宽度 l 为 l d 1 115mm 115mm 3 选择轴瓦材料 计算轴承的 p 和 p值 smMPap sm dn MPa dl F p 38 11 1 02 6 89 1 02 6 60000 10001151416 3 100060 89 1 115115 25000 选择轴瓦材料 根据 p 和 p值 选用 11 6 锡锑轴承合金 ZSnSb11Cu6 其 25MPa p 80m s 20MPa m s 轴颈系钢制 淬火精磨 p 4 选定轴承相对间隙 和轴承配合公差 取 325 0 325 0 3 1025 1 02 6 108 0108 0 3 103 1 确定轴承直径间隙为 mm1495 0 1150013 0 d 11 选定轴承配合公差时 应使选配合的最小和最大配合间隙接近轴承的理论间隙 现选定配合为 则轴瓦孔径 D 轴颈直径 最大间隙 7 7 115 d H 035 0 0 115 120 0 155 0 115 d 最小间隙 mmmmmm190 0 155 0 035 0 max mm120 0 max 5 选定润滑油 根据轴承的值 选用 L AN32 机械油 取运动粘度 v40 32cSt 32 10 p 6m2 s 密度 比热容 c 1800J kg 3 900mkg 计算平均温度 tm下润滑油的动力粘度 取 tm 50 查得 50 L AN32 的运动粘度 v50 19 22 6cSt 取 v50 19 cSt 19 10 6m2 s 得其动力粘度为 26 5050 0171 0 1019900mSNv 6 计算轴承工作能力 计算轴承承载量系数 784 1 115 002 6 0171 0 2 0013 0 25000 2 22 l F CP 确定偏心率 根据 CP和 l d 值 0 652 计算最小油膜厚度 min h min h 652 0 10013 0 2 115 1 2 d 0 026mm 选定轴瓦和轴颈表面粗糙度 则mRmR zz 2 3 6 1 21 0 026 2 Rz1 Rz2 2 0 0016 0 0032 0 0096 mm min h 7 验算轴承温升和工作可靠性 计算液体摩擦系数 轴颈角速度 60 10001416 3 2 60 2 n 104 72 rad s 因 l d 1 故 则摩擦系数为1 12 3 6 1036 2 10013 055 0 1089 10013 0 72 1040171 0 55 0 p 供油量 根据轴承偏心率和宽径比 l d 查表并插值计算 得 CQ 0 142 故供油 量为 smldCQ Q 115 0 115 0 02 6 0013 0 142 0 3 14 7 10 6m3 s 882 cm3 min 计算轴承温升 取导热系数 时 则t smJas 2 80 13 09 03 6 0013 0 801416 3 142 0 9001800 1089 1 0013 0 1036 2 6 3 s Q Cc p t 进口油温度 43 46 在 35 45 之间 50 2 1 t tt m 2 09 13 出口油温度 56 55 80 50 2 2 t tt m 2 09 13 进 出口油温合适 计算结果说明 具有上述参数的滑动轴承可以获得液体动力润滑 液体动力润滑径向滑动轴承的设计计算的首要问题在于验算最小油膜厚度是否大 于两倍轴颈与轴瓦表面不平度的高度之和 设计计算的关键在于合理选择参数 至于 具体计算步骤 可以视具体情况 灵活应用 液体动力润滑流动轴承应用了部分液体动力学理论和高等数学概念来说明动压油 楔中各参数间的关系 只要抓住主要问题 设计计算是不难掌握的 但是 轴承的设 计计算只是一个方面 轴承结构是否合理 制造 装配是否正确 润滑是否得当等 都对轴承的正常工作有很大影响 必须予以注意 五 习题参考答案 1 选择题 1 A 2 B 3 B 4 B 5 D 6 B 7 A 8 B 9 C 10 D 11 B 12 B 13 D 14 D 15 C 16 B 17 C 18 C 19 A 20 C 21 B 22 C 23 B 2 填空题 24 过度磨损 过热产生胶合 13 25 增大 提高 增大 26 摩擦阻力 27 吸附 28 温度 压力 29 干摩擦 不完全液体摩擦 液体摩擦 30 式中 v 运动粘度 动力粘度 润滑油的密度 kg m sPa 2 v 31 耐磨 32 dL F p p 100L 19 n F pv pv v 33 两工作表面间必须构成楔形间隙 两工作表面间必须充满具有一定粘度的润滑油或其他 流体 两工作表面间必须有一定的相对滑动速度 其运动方向必须保证能带动润滑油从大截面流进 从小截面流出 34 磨损与胶合 p ppv pvv v 35 摩擦 传动效率 不承受 36 必要条件参见题5 33 充分条件为 保证最小油膜厚度 min 其中为许用油膜厚h h h 度 其中 S 为安全系数 分别为轴颈和轴瓦的表面粗糙度十点平均 h 21zz RRS 1z R 2z R 高度 37 p ppv pvv v 38 自动调心 39 增大 减小 40 动力 41 粘度 油性 润滑性 3 问答题 参考答案从略 4 分析计算题 54 解题要点 1 计算在径向工作载荷 轴颈速度 的工作条件下 偏心率时的最小油膜厚度 Fv8 0 由 mm 得mm 0 1 dl80 d80 l min hmm 0 012mm 8 01 5 001 0 40 1 r 由 查附表得 8 0 372 3 p C 计算许用油膜厚度 取S 2 于是 h mm 6 0 009m 9 6m 2 36 1 2 21 zz RRSh 由于 min 能形成液体动压润滑 h h 2 计算时 轴承的最小油膜厚度 vv7 1 由公式 根据其他参数不变时 与 v 成反比的关系 当时 得 vl F C 2 2 p p Cvv7 0 14 817 4 7 0 372 3 p C 查附表得 于是86 0 mm 4 0 008mm 86 0 1 5 001 0 40 1 min rh 因为 min 故该轴承不能达到液体动力润滑状态 h h 55 解题要点 1 按不完全液体润滑状态 设计轴颈直径 由 得 dlF p mm 50mm 120 105 4 dlp F d 2 计算轴承相对间隙 m s 2 62m s 000 160 1005014 3 000 160 dn v 02 001 0 1062 2 8 0108 0 3 4 3 4 v 3 计算偏心率 由 09 7 05 0 62 2 028 0 2 02 001 0 105 2 242 p vl F C 再由和 查表得 p C0 1 dl89 0 4 计算最小油膜厚度 min h mm 805 0 002mm 0 89 102 001 0 25 1 min rh 5 计算许用油膜厚度 取 于是 h2 S mm 0 019m 91m 3 62 3 2 21 zz RRSh 因为小于 故该轴承在题中给定的条件下不能达到液体动润滑状态 min h h 56 解题要点 1 计算许用油膜厚度 取 于是 h2 S mm 6 0 009m 9 6m 2 36 1 2 21 zz RRSh 2 计算轴承的相对间隙 2 001 0 100 12 0 d 3 计算轴颈的圆周速度 v m s 10 47m s 000 160 000 2100 000 160 dn v 4 计算轴承的承载量系数 p C 3 611 0 1 047 10009 0 2 2 0 001000 8 2 22 p vl F C 5 查表得 41 0 6 计算最小油膜厚度 min h 15 mm 0 035mm 41 0 1 2 001 0 50 1 min rh 因 故该轴承能达到液体动力润滑状态 min h h 若不能达到液体动力润滑状态 可增大直径间隙 减小相对偏心率 减小承载量系数 增 p C 大润滑油