机械设计10.5

10-5液体动压滑动轴承的设计计算,一.液体动压润滑的基本方程-雷诺方程,几点假设：,1.牛顿流体，层流;,2.流体不可压缩;,3.不计惯性力,重力;,4.不计压力影响粘度;,5.板z方向无限宽；油沿z向无流动。,给定x，为常数,边界条件：,油压p的分布,剪切流,压力流,2润滑油的流量：z=1,一维雷诺方程,形成动压油膜的必要条件：,1.两表面必须构成楔形；,2.两表面必须有一定的相对速度，使大口带入油，小口带出油；,3.两表面间必须连续充满润滑剂。,h0,h,动压润滑基本方程：,二、径向滑动轴承动压油膜的形成过程,三、径向滑动轴承承载能力计算,相对间隙：,偏心率=,=e=(1)=r(1),相对间隙：=/r,rcos,h=rcos,dx=rd,1、求任意位置处油膜压力p,2、求单位轴承宽度承载力py,3、求有限宽度承载力F,一次积分:求任意位置处油膜压力p,求单位轴承宽度承载力py,prd,cos(180o-(+a),py=,py,dz,F=,So轴承索氏数,So轴承索氏数无量纲积分常数,(a,B/d),So,设计时，已知F、d、n()，选择B、h，求所需要的承载量系数,滑动轴承形成动压润滑的充分条件?,四、最小油膜厚度hmin,S安全系数S2,Rz1轴颈表面微观不平度十点高度；,Rz2轴瓦表面微观不平度十点高度。,五、轴承的热平衡计算,热平衡条件：摩擦功耗产生热量=轴承的散热量,摩擦功（发热量）：,散热量：,轴承表面散发的热量：,润滑油带走的热量：,热平衡条件：,f-摩擦系数,平均温度,如给定平均温度，则控制入口油温度：,六、参数选择,已知：F、d、n()，选择B/d、h。,1、宽径比B/d,B/d大（B大），轴承承载能力高；但B/d过大时，轴承温升高。,（,B/d）,不同B/d时轴向和周向油膜压力分布,小，轴承承载能力高；,过小，轴承温升高,h下降。,2、相对间隙,n()高时，应选大些；载荷大时，应选小些。,一般情况下，可按经验公式估取：,一般机器常用的相对间隙：,3、粘度h,h高，轴承承载能力高，但轴承温升大。,当高或B大时，h可以选低些。,例题:10-1P259,已知：F=120,000N，d=180mm,n=800r/min。,设计：某机床主轴-流体动压润滑轴承,1、确定轴承结构型式,2、确定轴承宽度B,选择B/d=1,轴承宽度B=180mm,剖分式滑动轴承,3、计算轴承的p、pv、v,为什么设计液体动压轴承还要保证非液体摩擦轴承对轴瓦材料的要求？,4、选轴瓦材料（表10-1，P240）,5、选润滑油及粘度(设tm=50o),初定润滑油的平均温度,选用LAN46润滑油，图10-14a,（线性插值）,6、选择相对间隙，计算轴承索氏数确定偏心率,查粘度,查偏心率,7、计算,故可实现液体动压润滑。,9、计算润滑油的温升,8、计算摩擦系数f,=0.002192,9、计算润滑油的温升,一般要求，轴承的热平衡条件满足要求。,10、计算耗油量Q,11、选择配合,按初选的直径间隙=d=0.0013180=0.234mm,选配合f180F7/d7,f180F7(),f180d7(),平均间隙,需要分别按,最小相对间隙,最大相对间隙,验算轴承的承载能力（hminhmin）和热平衡条件。,max=0.00149，So=3.635，hmin26mm，t19.8min=0.00104，So=1.771，hmin32mm，t30.4,如果轴承的承载能力不足，即hminhmin，,可采取的措施?,m=0.0013，So=2.767，hmin28mm，t22.7。,1）提高；,2）加大B、d；,3）提高或v；,4）调整相对间隙；,5)降低轴承表面粗糙度，减小hmin。,如果轴承的热平衡条件不满足，即温升大，可采取的措施：,1）减小B/d；使Q,3）降低；t,f,4）加强散热as。,2）加大相对间隙；,相对间隙对和平均温度的影响,其他条件不变，外载荷F增大,对滑动轴承有何影响？,10-6其他类型滑动轴承简介,一、多油楔滑动轴承,二、流体静压滑动轴承,节流器：具有阻尼；调压。,经常启动，换向回转、低速、重载或有冲击载荷的机器。,流体静压滑动轴承优点,（1）油膜压力的形成与相对速度无关，承载能力主要取决于油泵的供给压力。因此，静压轴承在高速、低速、轻载、重载下都能胜任工作。,（2）工作时轴颈与轴瓦不直接接触（包括启动、停车等），轴承磨损甚微，故使用寿命长。（3）由于是液体摩擦，因此启动力矩小，效率高。（4）油膜刚性大，具有良好的吸振性，运转精度高。（5）轴瓦加工精度远低于动压轴承。,三、气体轴承,当轴承转速很高，若选用液体摩擦滑动轴承工作时，将会出现轴承过热，摩擦损失较大，机器的效率降低等问题。此时可考虑采用气体轴承。,气体轴承的主要优点是：（1）空气是取之不尽的，而且粘度极低，约为油的（1400015000），故气体轴承在高转速下工作，其转速甚至可达百万转。（2）由于气体的摩擦阻力很小，因此功耗小。（3）空气粘度几乎不受温度变化的影响，故气体轴承可在很大的温度范围内工作。,解：,F=35880N,10-1,判断题：1承受双向轴向载荷的推力滑动轴承可采用多环轴颈结构。2某滑动轴承当轴的转速不变，外载荷的大小不变而方向变化时，在液体摩擦状态下，轴颈的中心位置是变化的。3对非液体摩擦的滑动轴承，验算pvpv是为了防止轴承过热。4动压润滑向心滑动轴承中，最小油膜厚度处的油膜压力为最大。,1一滑动轴承，已知其直径间隙=0.08mm，现测得它的最小油膜厚度hmin=0.021mm，轴承的偏心率应该是_。（a）0.24（b）0.475（c）0.52（d）0.742推力滑动轴承的止推轴颈通常制成空心式，这是为了_。（a）减轻轴颈重量（b）工艺上的需要（c）减小轴颈接触面积（d）轴颈接触面上压力分布较均匀,3含油轴承是采用_制成的。（a）硬木（b）硬橡皮（c）粉末冶金（d）塑料4巴氏合金是用来制造_。（a）单层金属轴瓦（b）双层及多层金属轴承衬（c）含油轴承轴瓦（d）非金属轴瓦,5在非液体润滑滑动轴承中，限制压力p值的主要目的是_。（a）防止出现过大的摩擦阻力矩（b）防止轴承发生塑性变形（c）防止轴承因压力过大而过度发热（d）防止轴承过度磨损,6设计液体摩擦动压向心滑动轴承时，若通过热平衡计算，发现轴承温度太高，可通过_来改善。（a）减少供油量（b）增大相对间隙（c）增大轴承宽径比（d）改用粘度较高的润滑油8设计动压向心滑动轴承时，若宽径比B/d取得较大，则_。（a）轴承端泄量小，承载能力高，温升低（b）轴承端泄量小，承载能力高，温升高（c）轴承湍泄量大，承