動(dòng)態(tài)潤滑的基本原理ppt課件

1、FFFF如兩板不平行板。板間間隙呈沿運(yùn)動(dòng)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(dòng)時(shí)，兩端速度假設(shè)程虛線分布，那么必然進(jìn)油多而出油少。由于液體實(shí)踐上是不可緊縮的，必將在板內(nèi)擠壓而構(gòu)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)構(gòu)成的壓力與外載荷平衡，板A不會(huì)下沉。這闡明了在間隙內(nèi)構(gòu)成了壓力油膜。這種因運(yùn)動(dòng)而產(chǎn)生的壓力油膜稱為動(dòng)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(dòng)壓光滑的構(gòu)成原理和條件一、動(dòng)壓光

2、滑的構(gòu)成原理和條件 兩平形板之間不能構(gòu)成壓力油膜！ 動(dòng)壓油膜動(dòng)壓油膜-因運(yùn)動(dòng)而產(chǎn)生的壓力油膜。因運(yùn)動(dòng)而產(chǎn)生的壓力油膜。16-7 動(dòng)態(tài)光滑的根本原理動(dòng)態(tài)光滑的根本原理構(gòu)成動(dòng)壓油膜的必要條件：構(gòu)成動(dòng)壓油膜的必要條件：1.兩工件之間的間隙必需有楔形間隙；兩工件之間的間隙必需有楔形間隙；2.兩工件外表之間必需延續(xù)充溢光滑油或其它液體；兩工件外表之間必需延續(xù)充溢光滑油或其它液體；3.兩工件外表必需有相對(duì)滑動(dòng)速度。其運(yùn)動(dòng)芳方向必兩工件外表必需有相對(duì)滑動(dòng)速度。其運(yùn)動(dòng)芳方向必需保證光滑油從大截面流進(jìn)，從小截面出來。需保證光滑油從大截面流進(jìn)，從小截面出來。二、流體動(dòng)力光滑根本方程的建立二、流體動(dòng)力光滑根本方程的

3、建立 為了得到簡化方式的流體動(dòng)為了得到簡化方式的流體動(dòng)力平衡方程力平衡方程N(yùn)avierStokes方方程，作如下假設(shè)：程，作如下假設(shè)：流體的流動(dòng)是層流流體的流動(dòng)是層流; ; 忽略壓力對(duì)流體粘度的影響忽略壓力對(duì)流體粘度的影響; ; 略去慣性力及重力的影響，故所研討的單元體為略去慣性力及重力的影響，故所研討的單元體為 靜平衡形狀或勻速直線運(yùn)動(dòng)，且只需外表力作用靜平衡形狀或勻速直線運(yùn)動(dòng)，且只需外表力作用 于單元體上；于單元體上； 流體是不可緊縮的；流體是不可緊縮的； 流體中的壓力在各流體層之間堅(jiān)持為常數(shù)。流體中的壓力在各流體層之間堅(jiān)持為常數(shù)。 流體滿足牛頓定律，即流體滿足牛頓定律，即 ；=dud y

4、B實(shí)踐上粘度隨壓力的增高而添加； 即層與層之間沒有物質(zhì)和能量的交換； VAxzy取微單元進(jìn)展受力分析取微單元進(jìn)展受力分析: +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：恣意一點(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(duì)對(duì)y積分得：積分得：u= y2+C1y+C2 21dxdp邊境條件：邊境條件：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 C1= h +21dxdphv代入得：代入得： u= (y2- hy) +21dxdpv

5、vhy-hBAxzyVvvFaaccxzy212130hvhdxdpudyqhx恣意截面內(nèi)的流量：恣意截面內(nèi)的流量：根據(jù)流體的延續(xù)性原理，經(jīng)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(hào)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，其他呈線性分布，其他位置呈非線性分布。流量相等，位置呈非線性分布。流量相等，陰影面積相

6、等。陰影面積相等。液體動(dòng)壓光滑的根本方程，它描畫了油膜壓力p的變化與動(dòng)力粘度、相對(duì)滑動(dòng)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DD和軸頸的直徑和軸頸的直徑d d名義尺寸相等；直徑名義尺寸相等；直徑間間 隙隙 是公差構(gòu)成的。是公差構(gòu)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 F相平衡，在與相平衡，在與F 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aa和偏心距和偏心距e e來表示。來表示。 軸承任務(wù)才干取決于軸承任務(wù)才干取決于hlimhlim，它與，它與 、 、 和和F F等有等有關(guān)，應(yīng)保證關(guān)，應(yīng)保證 hl

7、imh hlimh。F Fy =F Fx 0 Fy =F Fx = 0徑向滑動(dòng)軸承動(dòng)壓油膜的構(gòu)成過程：徑向滑動(dòng)軸承動(dòng)壓油膜的構(gòu)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)升高轉(zhuǎn)速繼續(xù)升高質(zhì)心左移質(zhì)心左移穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)到達(dá)任務(wù)轉(zhuǎn)速穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)到達(dá)任務(wù)轉(zhuǎn)速e -偏心距偏心距eahlim三、徑向滑動(dòng)軸承的幾何關(guān)系和承載量系數(shù)三、徑向滑動(dòng)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 / 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(duì)間隙：

8、相對(duì)間隙： / r / r / d / d hlim穩(wěn)定任務(wù)位置如下圖穩(wěn)定任務(wù)位置如下圖 ，連心線與外載荷的方向構(gòu)成一偏位角，連心線與外載荷的方向構(gòu)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(hào)為正號(hào)，得：，并取根號(hào)為正號(hào)，得：22sinRe)cos1 ()cos1 (rh恣意位置油膜厚度：恣意位置油膜厚度： 將將dx=rd, v=r，h0, h代入上式

9、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)的方式改寫成極坐標(biāo)的方式 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 實(shí)際上只

10、需將實(shí)際上只需將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才干，但在實(shí)踐軸承中，由于油能夠從軸承兩端走載才干，但在實(shí)踐軸承中，由于油能夠從軸承兩端走漏出來，思索這一影響時(shí)，壓力沿軸向呈拋物線分布。漏出來，思索這一影響時(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：實(shí)際分布曲線實(shí)際分布曲線-程度直線，各處壓力一樣；程度直線，各處壓力一樣；實(shí)踐分布曲線實(shí)踐分布曲線-拋物線拋物線且曲線外形與軸承的寬徑比且曲線外形與軸承的寬徑比B/d有關(guān)。有關(guān)。FdD B B FdDB/d=1/4FdDB/d=1/3FdDB/d=1/2FdDB/d=1FdDB/d= 221

11、BzCppyy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(duì)于有限寬度軸承，油膜的總承載才干為對(duì)于有限寬度軸承，油膜的總承載才干為 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 或或vBFdBFCP222解釋這些參數(shù)的含義 表表16-8 有限寬度滑動(dòng)軸承的承載量系數(shù)有限寬度滑動(dòng)軸承的承載量系數(shù)Cp四、最小油膜厚度四

12、、最小油膜厚度 動(dòng)力光滑軸承的設(shè)計(jì)應(yīng)保證：動(dòng)力光滑軸承的設(shè)計(jì)應(yīng)保證：hminh其中：其中： h=S(Rz1+Rz2)S 平安系數(shù)，常取平安系數(shù)，常取S2。普通軸承可取為普通軸承可取為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外表粗糙度十點(diǎn)高度。分別為軸頸和軸承孔外表粗糙度十點(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 -光滑油流量光滑

13、油流量m3/s； -滑油密度滑油密度kg/m3；c -光滑油的比熱容，光滑油的比熱容，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 -外表傳熱系數(shù)外表傳熱系數(shù) W/(m2. )。滑油帶走的熱：滑油帶走的熱：Q1 = qc(to-ti) W軸承分發(fā)的熱：軸承分發(fā)的熱： Q2 =3dB (to-ti) W溫升公式：溫升公式： vvBdqcpfttt310vBdq其中其中 -光滑油流量系數(shù)；光滑油流量系數(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=

14、0.4Bd 1.3 2.0 1.5 1.0 0.8 0.7 0.6 0.5 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)，假設(shè)與寬徑比有關(guān)，假設(shè)B/d 3540時(shí)，闡明軸承承載才干有冗余，時(shí)，闡明軸承承載才干有冗余，可采取如下措施：可采取如下措施： 增大外表粗糙度，以降低本錢；增大外表粗糙度，以降低本錢； 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才干。加寬軸承，充分利用軸承的承載才干。 當(dāng)當(dāng) t1 3540時(shí)，闡明軸承的承載才干缺乏，時(shí)，闡明軸承的承載才干缺乏，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

15、面積；在保證承載才干的不下降的條件下，適當(dāng)增大在保證承載才干的不下降的條件下，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)冷添加冷卻安裝：加風(fēng)扇、冷卻水管、循環(huán)油冷卻添加冷卻安裝：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，增大端排泄小，有利于提高穩(wěn)定性，增大端排泄量量 以降低溫度；以降低溫度； B/d大，增大軸承的承載才干。大，增大軸承的承載才干。0.61.5-電動(dòng)機(jī)、發(fā)電機(jī)、離心機(jī)、電動(dòng)機(jī)、發(fā)電機(jī)、離心機(jī)

16、、 齒輪變速器齒輪變速器;1、寬徑比、寬徑比B/d 運(yùn)用運(yùn)用 : B/d= 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、遷延機(jī)機(jī)車、遷延機(jī); 0.60.9-軋鋼機(jī)。軋鋼機(jī)。 2、相對(duì)間隙、相對(duì)間隙 影響要素：載荷和速度，軸徑尺寸，寬度影響要素：載荷和速度，軸徑尺寸，寬度/直徑，調(diào)直徑，調(diào)心心 才干，加工精度。才干，加工精度。選取原那么：選取原那么： 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。運(yùn)用運(yùn)用 : = 0.0

17、010.0002-汽輪機(jī)、電動(dòng)機(jī)、發(fā)汽輪機(jī)、電動(dòng)機(jī)、發(fā) 電機(jī)、齒輪變速器電機(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)。普通軸承，按如下閱歷公式計(jì)算：普通軸承，按如下閱歷公式計(jì)算： 9/319/410)60/(n3、光滑油粘度、光滑油粘度 6/73/110)60/(n對(duì)承載才干，功耗、溫升都有影響；對(duì)承載才干，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 tm = (ti + to )/2 決議光滑油決議

18、光滑油粘度；粘度； 設(shè)計(jì)時(shí)假設(shè)，設(shè)計(jì)時(shí)假設(shè)，tm=5075 tm=5075 ，計(jì)算所得應(yīng)在：，計(jì)算所得應(yīng)在： ti= 3540 ti= 3540 ； 初始計(jì)算時(shí)，可?。撼跏加?jì)算時(shí)，可取： 七、液體動(dòng)力光滑徑向滑動(dòng)軸承的設(shè)計(jì)過程七、液體動(dòng)力光滑徑向滑動(dòng)軸承的設(shè)計(jì)過程 知條件：外加徑向載荷知條件：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) 選擇軸承資料，驗(yàn)算選擇軸承資料，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(duì)間隙、相對(duì)間隙() 和光滑油和光滑油() 。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