【《滑动轴承试验机主要零件的相关计算》4000字】

滑动轴承试验机主要零件的相关计算目录TOC\o"1-3"\h\u17087滑动轴承试验机主要零件的相关计算 1300811.1支撑轴承的选择 1119141.1.1支持轴承的选取 1216801.1.2支撑轴承的计算 2242991.2测试轴承的设计 3145651.2.1滑动轴承的主要内容 3135381.2.2关于滑动轴承参数的选择 318811.2.3滑动轴承种类的选择 5205071.2.4有关测试轴承的失效形式和材料选择 6151241.3滑动轴承的有关计算 7228761.3.1原始数据 751481.3.2轴承结构的分析和选材 8188221.3.3润滑剂的选择 8176561.3.4查出润滑油流量系数 9229201.3.5滑动轴承承载能力的计算 10146741.3.6安全度计算 11273781.3.7摩擦功耗计算 1199321.3.8系统内热平衡计算 11302121.3.9油温和油压的关系 121.1支撑轴承的选择1.1.1支持轴承的选取支撑系统的设计包括测试轴承和支撑轴承位置布置。支撑轴承分为滚动和滑动两种轴承。其中滚动轴承属于标准组件，并且结构简单。滑动轴承座使更换测试轴承更加容易。本文选择滚动轴承为该实验台的支撑轴承，可以最大程度地减少支撑系统结构的复杂性。市面上滚动轴承的类型有很多，较为符合的滚动轴承类型如表1.1所示轴承种类轴承相关特性深沟球轴承（1）转速够高，且小巧轻便（2）关于载荷主要受径向，只能受轻微轴向（3）可用来承受单向或双向轴向载荷圆柱型滚子轴承（(1)轴承载荷能力大，可同时承担轴向载荷和轴向载荷(2)轴承间隙大小可被自动调节(3)一般为成对使用角接触球轴承(1)同时可以承担一个径向传动载荷和两个轴向传动载荷，单独同时承担一个径向传动载荷(2)在较高的传动速度下可以进行传动工作，成对出现表1.1滚动轴承对比用于支撑轴承的滚动轴承的考虑因素(1)轴承转速(2)轴承所承受的载荷(3)轴承允许的空间(4)轴承的调心性能由于试验机中支撑轴承主要受到径向载荷，最大载荷不超过80000N，所以本文选择深沟球轴承。1.1.2支撑轴承的计算查机械设计手册可知滚动轴承的额定寿命计算公式L式中Lhε——指数，滚子球轴承ε=N——轴承的转速C——基本额定动载荷P——轴承所受载荷

L本实验台中轴承单独受径向载荷，可知P=80kN查机械设计手册可得C=300kN，C0=438kN。又因为P=80kN。通过以上计算可以求出轴承的基本额定动载荷，其公式C可得C因此选定轴承符合工作要求。1.2测试轴承的设计1.2.1滑动轴承的主要内容滑动轴承是一种在滑动摩擦下工作的轴承。滑动轴承的特点工作平稳、无噪声、可靠。滑动轴承的主要设计内容包括以下几个方面:①轴承的参数和种类③轴承材料选用;④润滑油的选择和润滑方法:⑤轴承的工作能力及热平衡计算。1.2.2关于滑动轴承参数的选择轴承的工作能力和计算等操作过程必须在确定重要轴承的参数后才能进行，由此可见在流体动力润滑式径向滑动轴承的设计过程中进行这些参数的选取也是相当重要的工作，下面为大家介绍几个关键的轴承参数选择。(1)宽径比B/d一般轴承宽径比取值范围是在0.3~1.5之间。宽径与轴承稳定性强度呈现反比，轴承的宽度与轴承的最大荷载抵抗能力强度成正比。高速运行时由于传动轴承温升高，b/d时也宜考虑采用最小化的值;低速运行重载传动轴承，为了有效提高传动轴承的重和整体传动刚性，b/d时也宜考虑采用最适当的最大值;高速运行轻载传动轴承，若对于传动轴承的整体刚性没有任何过高的质量要求，b/d时我们可以考虑采用最小化的值;需要对轴有较大支承刚性的机床轴承。B/d宜取较大值。滑动轴承试验机轴承Bd选择一般在0.6～1.5之间，本文B(2)相对间隙Ψ相对间隙ψ主要是根据运动的速度和负载来选择。速度和Ψ成正比，载荷和Ψ成反比。当宽径比大，直径较小、加工精度较高时，ψ的值应该取为最大值，反之则应该取为最小的值。ψ≈n式中，n为轴颈转速，r/min。常见电动机Ψ值一般取0.001～0.002合适。(3)润滑油粘度润滑剂的黏度是测试轴承设计过程中主要参数。它会直接影响到负载容量、功耗和温度上升。当轴承在高速运行过程中，油膜的温度差异很大。通常，轴承的温度被认为应该等于轴承油膜上的平均温度。平均温度计算出来的精密度直接影响了润滑剂的黏度。如果平均气体温度过低，则润滑油的黏度较大。从而导致计算出的负载能力增高。否则，负载能力将降低。第一个设计可以假定平均轴承温度（通常50~75°C）和用于初始设计计算的主要润滑剂的粘度。最后，使用热平衡计算来确定滑动轴承导轨油的温度是否为35~40℃。如果不是，则需要通过选择新润滑剂的粘度来执行计算。1.2.3滑动轴承种类的选择滑动径向轴承的结构类型主要有多种，沿着轴承载荷的运行方向滑动可以依次划分，分别为径向滑动轴承和推力滑动轴承。根据各种滑动轴承表面之间的其他润滑条件，大致来说可以分别划分三类：液体润滑轴承、不完全的滑动流体润滑滑动轴承和完全自润滑滑动轴承。作为可选择的滑动轴承以及各自的特点如表1.2所示：轴承名称轴承优缺点整体式径向滑动轴承1.整体结构简单，成本不高2.拆装不方便，不容易调整，不适用于大型轴承和复杂轴承3.工作环境低速轻载对开式径向滑动轴承1.拆装方便，相对于整体式结构复杂2.适用条件广，相对经济3.轴瓦磨损后，可以通过减少垫片厚度调整间隙止推滑动轴承1.结构相对较多2.单环式受力结构比较简单、润滑十分方便3.多轴单环式受力装置两轴可以同时分别承受较大的较小轴向受力载荷，承受两个相同的较大轴向受力载荷1.2滑动轴承的对比滑动轴承工作主要因素(1)轴承所受径向载荷(2)轴承转动速度(3)轴承工作空间(4)轴承拆装条件根据本文试验台结构条件分析，选用对开式径向滑动轴承最为适用。故本章主要讨论对开式径向滑动轴承。下面有滑动轴承示意图1.1所示：1.1对开式滑动轴承1．双头螺栓2.对开瓦轴3.轴承盖4.轴承座1.2对开式滑动轴承建模图1.2.4有关测试轴承的失效形式和材料选择相关资料查找滑动轴承失效形式如下：（1）磨粒磨损硬性颗粒(如灰尘、砂粒等)进入轴承间隙部分嵌人轴承表层面，部分随轴一起转动，这些都会影响轴颈和轴承表面光滑度，对机器造成影响。在工作期间，加剧了磨损，导致精度降低，大大降低轴承寿命。（2）刮伤进入轴承间的颗粒较大的话，会在轴承表面引起摩擦，形成刮痕，最后致使轴承因刮伤而失效。（3）咬粘（胶合)当轴承长时间运行时，温度升至过高且负载太大导致破坏油膜，或者当润滑油难以支持运行时，轴颈材料会脱落。导致轴承损坏，甚至导致工作停止。（4）疲劳剥落金属有金属疲劳，轴承有金属制成，也存在金属疲劳，长时间工作运行，会导致轴承产生金属疲劳致使轴承损坏脱落。轴承材料的选择：材料选择应该着重注意避免以上失效形式的形成，根据具体的工况环境选择不同的材料。性能应该着重满足以下要求：（1）良好的减摩性减摩性是指材料副具有低的摩擦系数。、耐磨性耐磨性是指材料的抗磨性能减摩性是指材料副具有低的摩擦系数。耐磨性是指材料的抗磨性能(通常以磨损率表示)。抗咬粘性是指材料的耐热性和抗粘附性。（2）良好的摩擦顺应性摩擦顺应性是指材料通过表层弹塑性变形来补偿轴承滑动表面初始配合不良的能力。、嵌入度嵌入性是指材料容纳硬质颗粒嵌人，从而减轻轴承滑动表面发生刮伤或磨粒磨损的性能。摩擦顺应性是指材料通过表层弹塑性变形来补偿轴承滑动表面初始配合不良的能力。嵌入性是指材料容纳硬质颗粒嵌人，从而减轻轴承滑动表面发生刮伤或磨粒磨损的性能。磨合性是指轴瓦与轴颈表面经短期轻载运转后，易于形成相互匹配的表面形貌状态。（3）足够的强度和抗腐蚀能力（4）良好的导热性、工艺性、经济性等因此，在设计的过程中，应避免在工作时轴承间隙进入杂物颗粒，注意温控和散热，提供足量润滑油保障工作条件。应用合适的轴承材料，延长工作寿命。1.3滑动轴承的有关计算已知：该轴承工作条件为高速、重载。轴承工作载荷F=80000N，d=100mm，转速n=1000r/min.由此进行计算选择工作材料。1.3.1原始数据工作载荷：F=80KN轴颈直径d=100mm轴承工作转速：n=1000r/min1.3.2轴承结构的分析和选材（1）本文选择对开式滑动轴承，供油由水平剖分面单侧进行（2）选择轴承宽径比由3.3可知本文选择B/d=1.5所以B=150mm（4）计算该轴颈的圆周速度v=带入计算可得v=πdn60×1000=π×100×100060×1000（5）计算该轴颈的压力p和pv值p=代入计算可得p=FdBpv=5.24×5.3=27.77MPa·m/s查阅了机械设计手册，根据以上的计算，在能够确保pv≤[pv]、v≤[v]、p≤[p]的必要条件下，选择轴承的主体材料为ZcuPb30.1.3.3润滑剂的选择通常可以根据轴颈的转速n(r/min)，初估润滑油的动力粘度η'（Pa·s）可得。η'式中，n——轴颈的转速；η'可得η取润滑油密度ρ=900kg/m3，由式v选定平均油温tm选定润滑油牌号查下表可知图1.3工业润滑油的相关粘度值及粘度等级分类可以选用68等级润滑油tm=50℃时油的润滑粘度：查机械设计手册知vtmη润滑方法的选择k=带入数据得k=当k>30~50时，根据机械设计手册推荐选用飞溅润滑方式。1.3.4查出润滑油流量系数已知宽径比Bd=1.5，偏心率查图表得流量系数qψvBd图1.4润滑油流量系数线图1.3.5滑动轴承承载能力的计算（1）相对间隙计算由式ψ≈（2）计算直径间隙∆=ψd=0.1mm（3）计算承载量系数C式中，Cpη——润滑油动力粘度，N·s/B——轴承宽度，m；F——外载荷，N；V——轴颈圆周速度，m/s。C（4）求出轴承偏心率根据Cp及Bd的值，从机械设计手册中查到偏心率1.3.6安全度计算（1）计算油膜厚度由式3-20得到h（2）确定轴颈轴承孔表面得粗糙度轴颈表面粗糙度可以根据加工精度要求来选择，可得R同理可以取得轴瓦表面粗糙度Ra（3）计算许用油膜厚度一般取安全系数S≥2，由计算可得S=h所以满足工作可靠性要求，满足动力润滑。1.3.7摩擦功耗计算根据轴承宽径比Bd=1.5，取变化系数f=摩擦功耗PP1.3.8系统内热平衡计算（1）润滑油升温计算ΔtΔt