第17章滑動(dòng)軸承

1、機(jī)械設(shè)計(jì)機(jī)械設(shè)計(jì)第第17章章 滑動(dòng)軸承滑動(dòng)軸承按受力分按受力分徑向軸承徑向軸承推力軸承推力軸承軸承的功用和分類：軸承的功用和分類： 支承軸及軸上回轉(zhuǎn)零件保證軸的回轉(zhuǎn)精度；支承軸及軸上回轉(zhuǎn)零件保證軸的回轉(zhuǎn)精度；減少轉(zhuǎn)軸與支承之間的摩擦和磨損。減少轉(zhuǎn)軸與支承之間的摩擦和磨損。按工作摩擦性質(zhì)分按工作摩擦性質(zhì)分滑動(dòng)摩擦軸承滑動(dòng)摩擦軸承滾動(dòng)摩擦軸承滾動(dòng)摩擦軸承（1）工作轉(zhuǎn)速特高的軸承）工作轉(zhuǎn)速特高的軸承（2）要求對(duì)軸的支撐位置特別精確的軸承）要求對(duì)軸的支撐位置特別精確的軸承（3）承受巨大的沖擊和振動(dòng)載荷的軸承）承受巨大的沖擊和振動(dòng)載荷的軸承（4）特重型軸承）特重型軸承（5）根據(jù)裝配要求必須做成剖分式的軸

2、承）根據(jù)裝配要求必須做成剖分式的軸承（6）當(dāng)軸的排列較緊密時(shí)，由于空間尺寸的限制，）當(dāng)軸的排列較緊密時(shí)，由于空間尺寸的限制， 必須采用徑向尺寸較小的軸承必須采用徑向尺寸較小的軸承（7）在特殊工作條件下（水或腐蝕性介質(zhì)）工作的軸承）在特殊工作條件下（水或腐蝕性介質(zhì)）工作的軸承滑動(dòng)軸承的應(yīng)用場(chǎng)合滑動(dòng)軸承的應(yīng)用場(chǎng)合1. 軸承的型式和結(jié)構(gòu)軸承的型式和結(jié)構(gòu)2. 軸瓦的結(jié)構(gòu)和材料軸瓦的結(jié)構(gòu)和材料3. 結(jié)構(gòu)參數(shù)（由強(qiáng)度、剛度決定）結(jié)構(gòu)參數(shù)（由強(qiáng)度、剛度決定）4. 選擇潤(rùn)滑劑和潤(rùn)滑方法選擇潤(rùn)滑劑和潤(rùn)滑方法5. 軸承的工作能力計(jì)算（溫度、壓力分軸承的工作能力計(jì)算（溫度、壓力分 布、軸承的間隙）布、軸承的間隙）滑

3、動(dòng)軸承設(shè)計(jì)的內(nèi)容（非標(biāo)準(zhǔn)件）滑動(dòng)軸承設(shè)計(jì)的內(nèi)容（非標(biāo)準(zhǔn)件）17.1 概述概述1. 滑動(dòng)軸承的主要特點(diǎn)滑動(dòng)軸承的主要特點(diǎn) 工作平穩(wěn)，無(wú)噪聲；工作平穩(wěn)，無(wú)噪聲； 運(yùn)轉(zhuǎn)精度高；運(yùn)轉(zhuǎn)精度高； 形成液體潤(rùn)滑時(shí)摩擦損失小，適合于高速；形成液體潤(rùn)滑時(shí)摩擦損失小，適合于高速； 徑向尺寸小而且可剖分。徑向尺寸小而且可剖分。2. 滑動(dòng)軸承的摩擦狀態(tài)滑動(dòng)軸承的摩擦狀態(tài)（1）干摩擦狀態(tài)）干摩擦狀態(tài)應(yīng)避免此種摩擦狀態(tài)。應(yīng)避免此種摩擦狀態(tài)。摩擦表面無(wú)潤(rùn)滑劑，功率損失嚴(yán)重，摩擦表面無(wú)潤(rùn)滑劑，功率損失嚴(yán)重，磨損加劇，溫升高，軸瓦易破壞。磨損加劇，溫升高，軸瓦易破壞。（2） 邊界摩擦狀態(tài)邊界摩擦狀態(tài)摩擦表面間有潤(rùn)滑油存在，金屬

4、表摩擦表面間有潤(rùn)滑油存在，金屬表面上形成了一層極薄的邊界油膜。面上形成了一層極薄的邊界油膜。但尖峰部分仍直接接觸。但尖峰部分仍直接接觸。多數(shù)滑動(dòng)軸承都是這種摩擦狀態(tài)。多數(shù)滑動(dòng)軸承都是這種摩擦狀態(tài)。（3） 液體摩擦狀態(tài)液體摩擦狀態(tài)兩摩擦表面完全被潤(rùn)滑油分隔開(kāi)，兩摩擦表面完全被潤(rùn)滑油分隔開(kāi)，形成了一定厚度的壓力油膜。形成了一定厚度的壓力油膜。這種摩擦狀態(tài)是潤(rùn)滑油分子之間這種摩擦狀態(tài)是潤(rùn)滑油分子之間的摩擦，摩擦系數(shù)極小。的摩擦，摩擦系數(shù)極小。重要軸承采用這種摩擦狀態(tài)。重要軸承采用這種摩擦狀態(tài)。缺點(diǎn)：間隙調(diào)整困難，安裝不便缺點(diǎn)：間隙調(diào)整困難，安裝不便1. 整體式滑動(dòng)軸承整體式滑動(dòng)軸承17.2.1 向心

5、滑動(dòng)軸承向心滑動(dòng)軸承17.2 滑動(dòng)軸承的主要類型滑動(dòng)軸承的主要類型2. 剖分式滑動(dòng)軸承剖分式滑動(dòng)軸承優(yōu)點(diǎn)：間隙調(diào)整方便，安裝方便優(yōu)點(diǎn)：間隙調(diào)整方便，安裝方便3. 自動(dòng)調(diào)位滑動(dòng)軸承自動(dòng)調(diào)位滑動(dòng)軸承 當(dāng)寬徑比當(dāng)寬徑比B/d1.5時(shí)，調(diào)心式。軸瓦自動(dòng)調(diào)位以適應(yīng)時(shí)，調(diào)心式。軸瓦自動(dòng)調(diào)位以適應(yīng)軸頸在軸彎曲時(shí)所產(chǎn)生的偏斜軸頸在軸彎曲時(shí)所產(chǎn)生的偏斜17.2.2 推力滑動(dòng)軸承推力滑動(dòng)軸承17.3 滑動(dòng)軸承的材料滑動(dòng)軸承的材料17.3.1 材料的要求材料的要求 軸瓦的主要失效形式是磨損，因此對(duì)軸瓦材料軸瓦的主要失效形式是磨損，因此對(duì)軸瓦材料的主要要求是：的主要要求是： 強(qiáng)度：足夠的沖擊強(qiáng)度，抗壓強(qiáng)度，疲勞強(qiáng)度；

6、強(qiáng)度：足夠的沖擊強(qiáng)度，抗壓強(qiáng)度，疲勞強(qiáng)度； 跑合性能好；跑合性能好；很好的減摩性和耐磨性；很好的減摩性和耐磨性； 耐腐蝕性；耐腐蝕性；很好的工藝性；很好的工藝性；良好的熱學(xué)性能；良好的熱學(xué)性能；經(jīng)濟(jì)性經(jīng)濟(jì)性 很好的順應(yīng)性和嵌藏性；很好的順應(yīng)性和嵌藏性；17.3.2 常用材料常用材料1. 金屬材料金屬材料軸承合金（巴氏合金）軸承合金（巴氏合金）以錫為基體加入一定量的以錫為基體加入一定量的Sb、Cu錫基軸承合金錫基軸承合金以鉛為基體加入一定量的以鉛為基體加入一定量的Sn、Sb鉛基軸承合金鉛基軸承合金 跑合性能好，順應(yīng)性和嵌藏性為軸承材料中最好，跑合性能好，順應(yīng)性和嵌藏性為軸承材料中最好，抗膠合性能

7、好，但強(qiáng)度低，通常作為襯附在青銅或鑄鐵抗膠合性能好，但強(qiáng)度低，通常作為襯附在青銅或鑄鐵的軸瓦上使用。的軸瓦上使用。青青 銅銅 強(qiáng)度較高，鑄錫鉛鋅青銅最常用強(qiáng)度較高，鑄錫鉛鋅青銅最常用鋁基合金鋁基合金 強(qiáng)度高，耐腐蝕，導(dǎo)熱性良好強(qiáng)度高，耐腐蝕，導(dǎo)熱性良好減摩鑄鐵減摩鑄鐵2. 多孔質(zhì)金屬材料多孔質(zhì)金屬材料3. 非金屬材料非金屬材料 有鐵基粉末冶金和銅基粉末冶金。將金屬粉有鐵基粉末冶金和銅基粉末冶金。將金屬粉碎和石墨按一定比例混合，放在模子中壓鑄，然碎和石墨按一定比例混合，放在模子中壓鑄，然后燒，石墨被燒掉，留下間隙形成多孔結(jié)構(gòu)。使后燒，石墨被燒掉，留下間隙形成多孔結(jié)構(gòu)。使用前浸放在潤(rùn)滑油中，并給潤(rùn)

8、滑油一定的壓力，用前浸放在潤(rùn)滑油中，并給潤(rùn)滑油一定的壓力，使油滲透進(jìn)去，工作時(shí)產(chǎn)生潤(rùn)滑。使油滲透進(jìn)去，工作時(shí)產(chǎn)生潤(rùn)滑。塑料、橡膠、梗木塑料、橡膠、梗木17.4 軸瓦的結(jié)構(gòu)軸瓦的結(jié)構(gòu)薄壁軸瓦薄壁軸瓦厚壁軸瓦厚壁軸瓦整體軸套整體軸套卷制軸套卷制軸套供油供油油孔油孔輸油輸油油溝（注意開(kāi)設(shè)的位置）油溝（注意開(kāi)設(shè)的位置）儲(chǔ)油和穩(wěn)定供油儲(chǔ)油和穩(wěn)定供油油室油室進(jìn)油孔進(jìn)油孔油溝油溝F 軸瓦非承載區(qū)內(nèi)表面開(kāi)有進(jìn)油口和油溝，以利于潤(rùn)滑油均軸瓦非承載區(qū)內(nèi)表面開(kāi)有進(jìn)油口和油溝，以利于潤(rùn)滑油均勻分布在整個(gè)軸徑上。勻分布在整個(gè)軸徑上。軸承襯軸承襯17.5 軸承潤(rùn)滑材料軸承潤(rùn)滑材料3. 固體潤(rùn)滑劑固體潤(rùn)滑劑二硫化鉬，石墨二

9、硫化鉬，石墨潤(rùn)滑的目的：減小摩擦、磨損，散熱、防銹、防塵、吸振潤(rùn)滑的目的：減小摩擦、磨損，散熱、防銹、防塵、吸振17.5.1 潤(rùn)滑劑潤(rùn)滑劑1. 潤(rùn)滑油潤(rùn)滑油植物油，礦物油，動(dòng)物油植物油，礦物油，動(dòng)物油主要指標(biāo)：粘度、油性、凝點(diǎn)、閃點(diǎn)、酸值等主要指標(biāo)：粘度、油性、凝點(diǎn)、閃點(diǎn)、酸值等2. 潤(rùn)滑脂潤(rùn)滑脂鈣基、鈉基、鋰基潤(rùn)滑脂鈣基、鈉基、鋰基潤(rùn)滑脂主要指標(biāo)：針入度、滴點(diǎn)主要指標(biāo)：針入度、滴點(diǎn)17.5.2 潤(rùn)滑油性能指標(biāo)潤(rùn)滑油性能指標(biāo)粘度粘度粘度：是反映液體層之間的剪應(yīng)力的速度梯度的比例關(guān)系粘度：是反映液體層之間的剪應(yīng)力的速度梯度的比例關(guān)系dyduAFdydu-牛頓液體內(nèi)牛頓液體內(nèi)摩擦定律摩擦定律 速度

10、梯度速度梯度動(dòng)力粘度動(dòng)力粘度（絕對(duì)粘度）（絕對(duì)粘度）物理意義：長(zhǎng)寬高均為物理意義：長(zhǎng)寬高均為1 1米時(shí)的立方體中充滿液體，上下面米時(shí)的立方體中充滿液體，上下面之間發(fā)生之間發(fā)生 v=1 m/sv=1 m/s的相對(duì)運(yùn)動(dòng)速度所需作用力為的相對(duì)運(yùn)動(dòng)速度所需作用力為 1 N1 N，這時(shí)液體，這時(shí)液體的動(dòng)力粘度的動(dòng)力粘度 為為1 N1 Ns/ms/m2 2（ 或或1pa1pas s ）常用單位：常用單位：1 P（泊）（泊）=1dyns/cm2 1Pas=10 P=100 cP（厘泊）（厘泊）1. 動(dòng)力粘度動(dòng)力粘度2. 運(yùn)動(dòng)粘度運(yùn)動(dòng)粘度 ：工業(yè)中常用粘度單位工業(yè)中常用粘度單位smmkgsPa/)/()(23

11、 常用常用cm2/s表示運(yùn)動(dòng)粘度單位。稱為表示運(yùn)動(dòng)粘度單位。稱為st（斯），百分之一（斯），百分之一st為為cst（厘斯或厘池）（厘斯或厘池）粘溫特性粘溫特性：隨溫度變化而變化：隨溫度變化而變化(溫度溫度粘度粘度)，且變化比較敏感，且變化比較敏感， 應(yīng)根據(jù)工作溫度來(lái)選取應(yīng)根據(jù)工作溫度來(lái)選取粘壓特性粘壓特性：隨壓力變化而變化，但變化較小。在：隨壓力變化而變化，但變化較小。在50大氣壓下，對(duì)大氣壓下，對(duì) 粘度影響不大，可以不考慮，但在彈性流體中必須計(jì)粘度影響不大，可以不考慮，但在彈性流體中必須計(jì) 及壓力的影響及壓力的影響粘度的變化規(guī)律粘度的變化規(guī)律:選擇粘度的原則：選擇粘度的原則：當(dāng)速度較高時(shí)，宜

12、選用粘度低的油，防止功率損失太大；當(dāng)速度較高時(shí)，宜選用粘度低的油，防止功率損失太大； 也可通過(guò)測(cè)試來(lái)確定油的粘度：在同一機(jī)器和相同的工也可通過(guò)測(cè)試來(lái)確定油的粘度：在同一機(jī)器和相同的工作條件下，對(duì)不同粘度油進(jìn)行試驗(yàn)，功耗小而溫升又較低的作條件下，對(duì)不同粘度油進(jìn)行試驗(yàn)，功耗小而溫升又較低的潤(rùn)滑油，其粘度較為相宜。潤(rùn)滑油，其粘度較為相宜。當(dāng)有振動(dòng)沖擊時(shí)，粘度宜高，可起到緩和沖擊吸收振動(dòng)作用；當(dāng)有振動(dòng)沖擊時(shí)，粘度宜高，可起到緩和沖擊吸收振動(dòng)作用；當(dāng)表面未經(jīng)跑合時(shí)，粘度宜高，油膜不易破壞；當(dāng)表面未經(jīng)跑合時(shí)，粘度宜高，油膜不易破壞；當(dāng)循環(huán)潤(rùn)滑時(shí)，粘度宜低，便于油的循環(huán)；當(dāng)循環(huán)潤(rùn)滑時(shí)，粘度宜低，便于油的循環(huán)

13、；低溫工作時(shí)的軸承，宜選用凝點(diǎn)低的油。低溫工作時(shí)的軸承，宜選用凝點(diǎn)低的油。17.6 潤(rùn)滑方法潤(rùn)滑方法失效形式：失效形式：17.7 滑動(dòng)軸承的條件性計(jì)算滑動(dòng)軸承的條件性計(jì)算設(shè)計(jì)準(zhǔn)則：設(shè)計(jì)準(zhǔn)則： 磨損磨損 導(dǎo)致軸承配合間隙加大，影響軸的旋轉(zhuǎn)精度，導(dǎo)致軸承配合間隙加大，影響軸的旋轉(zhuǎn)精度，甚至使軸承不能正常工作。甚至使軸承不能正常工作。 高速重載且潤(rùn)滑不良時(shí)，摩擦加劇，發(fā)熱多，高速重載且潤(rùn)滑不良時(shí)，摩擦加劇，發(fā)熱多，使軸承上較軟的金屬粘焊在軸頸表面而出現(xiàn)膠合。使軸承上較軟的金屬粘焊在軸頸表面而出現(xiàn)膠合。 膠合膠合條件性計(jì)算條件性計(jì)算1. 限制軸承的壓強(qiáng)限制軸承的壓強(qiáng) p 目的目的 防止軸瓦過(guò)度磨損。防

14、止軸瓦過(guò)度磨損。FpdLMPap許用壓強(qiáng)，許用壓強(qiáng)，查表查表17.12 平均壓強(qiáng)：平均壓強(qiáng)：17.7.1 徑向軸承徑向軸承2. 限制軸承的限制軸承的 pv 值值 目的目的 控制軸承的發(fā)熱量，防止膠合破壞?？刂戚S承的發(fā)熱量，防止膠合破壞。60 100019100FdnFnpvdLLpv pv f 單位面積上的摩擦功率損失，所以，單位面積上的摩擦功率損失，所以， pv 值值 表征了軸承發(fā)熱量的大小。表征了軸承發(fā)熱量的大小。 pv發(fā)熱量發(fā)熱量溫升溫升潤(rùn)滑效果潤(rùn)滑效果膠合膠合許用許用pv值，查值，查表表17.123. 限制滑動(dòng)速度限制滑動(dòng)速度 v 目的目的 防止滑動(dòng)速度過(guò)高而引起磨損防止滑動(dòng)速度過(guò)高而

15、引起磨損100060dnvsmv/許用線速度，許用線速度，查表查表17.122. 限制軸承的限制軸承的 pv 值值 zddFp)(4202MPapz 軸環(huán)數(shù)軸環(huán)數(shù)1. 限制軸承的壓強(qiáng)限制軸承的壓強(qiáng) p 02200460 1000230000()mddnFFnpvddzddzpv17.5.2 推力軸承推力軸承確定軸承結(jié)構(gòu)形式確定軸承結(jié)構(gòu)形式確定軸承寬度確定軸承寬度 B 和直徑和直徑 d驗(yàn)算驗(yàn)算p、pv、v選擇軸承的配合選擇軸承的配合選擇潤(rùn)滑劑與潤(rùn)滑裝置選擇潤(rùn)滑劑與潤(rùn)滑裝置選擇軸瓦材料選擇軸瓦材料17.7.3 設(shè)計(jì)步驟設(shè)計(jì)步驟17.8 液體動(dòng)力潤(rùn)滑的基本方程式液體動(dòng)力潤(rùn)滑的基本方程式17.8.1

16、雷諾潤(rùn)滑方程式雷諾潤(rùn)滑方程式1. 雷諾的假設(shè)雷諾的假設(shè)1. 接觸面間充滿液體接觸面間充滿液體牛頓液體牛頓液體（符合牛頓液體內(nèi)摩擦定律）（符合牛頓液體內(nèi)摩擦定律）yu2. 液體處于層流狀態(tài)液體處于層流狀態(tài)3. 不計(jì)液體質(zhì)量力的影響不計(jì)液體質(zhì)量力的影響4. 假設(shè)液體與固體表面有很好的吸附力（影響邊界條件）假設(shè)液體與固體表面有很好的吸附力（影響邊界條件）5. 假設(shè)液體不可壓縮（即粘度、密度是定值）假設(shè)液體不可壓縮（即粘度、密度是定值）6. 沿沿z方向液體無(wú)流動(dòng)（方向液體無(wú)流動(dòng)（z向無(wú)窮大）向無(wú)窮大）0)()(dxdzdyydxdzdydzdxxpppdydzyxp第一步：力平衡分析第一步：力平衡分析

17、整理得：整理得：2. 雷諾方程的推導(dǎo)雷諾方程的推導(dǎo)yxp將牛頓液體將牛頓液體yu代入代入22puxy221upyx得：得：21221cycyxpu由邊界條件由邊界條件確定確定c1、c221002yuvcvvhpyhuchx 任一點(diǎn)速度：任一點(diǎn)速度：1()()2vpuhyyh yhx積分得：積分得：301212hxphvudyqhx03211212vhhxphv306hhhvxp0012xh hqqvh0 xp第二步：計(jì)算第二步：計(jì)算 任一截面沿任一截面沿x方向的單位寬度（即方向的單位寬度（即dz=1）流量）流量第三步：計(jì)算沿第三步：計(jì)算沿x方向油壓最大處的流量方向油壓最大處的流量該截面沿該截面

18、沿x方向的單位寬度上流量為：方向的單位寬度上流量為：第四步：第四步： 根據(jù)液體不可壓縮，根據(jù)液體不可壓縮， 流量處處相等，有：流量處處相等，有：第五步：第五步： 整理得一維雷諾方程：整理得一維雷諾方程：設(shè)油壓最大處，間歇設(shè)油壓最大處，間歇h=h0 ，該處有：，該處有：0 xp1. 雷諾方程的討論雷諾方程的討論17.8.2 油楔承載機(jī)理油楔承載機(jī)理（1） 當(dāng)當(dāng)h=h0時(shí)時(shí)maxpp 而而22puxy因因0220uuconstyyu的變化與的變化與y成線性關(guān)系，如圖成線性關(guān)系，如圖306hhhvxp（2）當(dāng)）當(dāng)hh0時(shí)時(shí)0 xp)(xp單調(diào)上升單調(diào)上升220uyu的曲線是凹的，如圖的曲線是凹的，如

19、圖（3）當(dāng)）當(dāng)hh0時(shí)時(shí))(xp220uyu的曲線是凸的，如圖的曲線是凸的，如圖0 xp單調(diào)下降單調(diào)下降306hhhvxp 可利用積分法求出全部油膜壓力之和可利用積分法求出全部油膜壓力之和油膜的承載能油膜的承載能力。正常情況下，油膜的承載能力與外載荷相平衡力。正常情況下，油膜的承載能力與外載荷相平衡306)(hhhvdxxdpxxxdpxp0)()(dxzxpFxx10)( 如果沿如果沿x方向，始終保持方向，始終保持h=h0，則不能形成動(dòng)壓，則不能形成動(dòng)壓，如下圖所示。如下圖所示。2. 油膜承載能力的計(jì)算油膜承載能力的計(jì)算306)(hhhvdxxdpdxzxpFxx10)(影響油膜承載能力的因

20、素影響油膜承載能力的因素px 均可提高承載能力，均可提高承載能力，其中其中h的影響最大。的影響最大。6min12() 10zzhS RRm安全度系數(shù)，安全度系數(shù)，一般一般S2pvxphx表面不平度值表面不平度值（1）分析）分析vF 兩摩擦表面平行，兩摩擦表面平行，不會(huì)產(chǎn)生壓力油膜不會(huì)產(chǎn)生壓力油膜vp兩摩擦表面成楔形間隙，兩摩擦表面成楔形間隙，產(chǎn)生了壓力油膜產(chǎn)生了壓力油膜進(jìn)油口進(jìn)油口出油口出油口3. 形成動(dòng)壓油膜的條件形成動(dòng)壓油膜的條件306hhhvxp間隙內(nèi)的潤(rùn)滑間隙內(nèi)的潤(rùn)滑油形成了擁擠油形成了擁擠（2） 形成動(dòng)壓油膜的必要條件形成動(dòng)壓油膜的必要條件 兩摩擦表面必須形成楔形兩摩擦表面必須形成楔

21、形 潤(rùn)滑油必須從大口進(jìn)小口出潤(rùn)滑油必須從大口進(jìn)小口出 必須具有足夠的滑動(dòng)速度必須具有足夠的滑動(dòng)速度 必須充滿足夠的具有一定粘度的潤(rùn)滑油必須充滿足夠的具有一定粘度的潤(rùn)滑油v1V2=0v1V1=0V1=0v2v2v1v1v1v1v2v2v2v2vvv1v2v1v2v1v2v1v217.9 液體動(dòng)力潤(rùn)滑徑向軸承的計(jì)算液體動(dòng)力潤(rùn)滑徑向軸承的計(jì)算計(jì)算項(xiàng)目：計(jì)算項(xiàng)目：1. 驗(yàn)算驗(yàn)算p，pv，v，因?yàn)槠饎?dòng)時(shí)屬于混合摩擦狀態(tài)；，因?yàn)槠饎?dòng)時(shí)屬于混合摩擦狀態(tài)；2. 液體動(dòng)力潤(rùn)滑時(shí)承載能力的計(jì)算：液體動(dòng)力潤(rùn)滑時(shí)承載能力的計(jì)算：（1）坐標(biāo)的變換：直角坐標(biāo)）坐標(biāo)的變換：直角坐標(biāo)極坐標(biāo)極坐標(biāo)（2）作用力方向上的合力（承載

22、能力）作用力方向上的合力（承載能力）（3）軸承寬度的影響（即）軸承寬度的影響（即z方向）：端部泄漏問(wèn)題方向）：端部泄漏問(wèn)題 本節(jié)主要內(nèi)容為：如何利用雷諾方程的原理，計(jì)本節(jié)主要內(nèi)容為：如何利用雷諾方程的原理，計(jì)算液體動(dòng)力潤(rùn)滑徑向軸承的承載能力，并分析有哪些算液體動(dòng)力潤(rùn)滑徑向軸承的承載能力，并分析有哪些因素影響軸承的承載能力。因素影響軸承的承載能力。17.9.1 幾何關(guān)系幾何關(guān)系R軸承孔半徑軸承孔半徑相對(duì)間隙相對(duì)間隙：rr 軸半徑軸半徑半徑間隙半徑間隙：Rr偏心距偏心距e：minminhhrRe偏心率偏心率：e10與工作狀態(tài)有關(guān)與工作狀態(tài)有關(guān)hmin ：最小油膜厚度：最小油膜厚度)1 (minre

23、hh：任意位置的油膜厚度：任意位置的油膜厚度)cos1 (h17.9.2 動(dòng)壓潤(rùn)滑狀態(tài)的建立動(dòng)壓潤(rùn)滑狀態(tài)的建立no1oo1oo1oo1onn靜止靜止啟動(dòng)啟動(dòng)不穩(wěn)定運(yùn)行不穩(wěn)定運(yùn)行穩(wěn)定運(yùn)行穩(wěn)定運(yùn)行RRRR1. 動(dòng)力潤(rùn)滑狀態(tài)建立的過(guò)程動(dòng)力潤(rùn)滑狀態(tài)建立的過(guò)程2. 檢驗(yàn)層流條件檢驗(yàn)層流條件141.3evR 雷諾方程式是建立在層流基礎(chǔ)上的。一般認(rèn)為雷諾雷諾方程式是建立在層流基礎(chǔ)上的。一般認(rèn)為雷諾數(shù)數(shù)Re2000時(shí)為層流流動(dòng)。時(shí)為層流流動(dòng)。141.3層流流動(dòng)轉(zhuǎn)變?yōu)閷恿髁鲃?dòng)轉(zhuǎn)變?yōu)橥牧鞯倪^(guò)渡雷諾數(shù)湍流的過(guò)渡雷諾數(shù) 對(duì)于徑向軸承，層流必須滿足的條件為：對(duì)于徑向軸承，層流必須滿足的條件為：17.9.3 承載能力和索

24、氏數(shù)承載能力和索氏數(shù)S0軸承包角軸承包角1+2承載油膜角承載油膜角偏位角偏位角任意位置油膜角任意位置油膜角1油膜起始角油膜起始角2油膜終止角油膜終止角 設(shè)設(shè)=0處，油膜壓處，油膜壓力最大，此時(shí)，油膜厚力最大，此時(shí)，油膜厚度為度為h0：00(1cos)h 假設(shè)軸承為無(wú)限寬，假設(shè)軸承為無(wú)限寬，則可以認(rèn)為滑動(dòng)軸承沿軸則可以認(rèn)為滑動(dòng)軸承沿軸向沒(méi)有流動(dòng)。這時(shí)可利用向沒(méi)有流動(dòng)。這時(shí)可利用一維雷諾方程計(jì)算其承載一維雷諾方程計(jì)算其承載能力。能力。306hhhvxp306hhhvdxdp)cos1 (h第第1步：坐標(biāo)變換步：坐標(biāo)變換rddx )cos1 (00hrv 具體步驟如下：具體步驟如下：306hhhvd

25、xdpddp302)cos1 ()cos(cos6代入雷諾方程：代入雷諾方程：11302)cos1 ()cos(cos6ddpp將上式積分，得在任意角將上式積分，得在任意角處的油膜壓力：處的油膜壓力：306hhhvdxdp得：得：第第2步：計(jì)算在步：計(jì)算在1至至2區(qū)間內(nèi)，沿外載荷方向單位寬度的油膜區(qū)間內(nèi)，沿外載荷方向單位寬度的油膜壓力壓力 21121)(180cos)cos1 ()cos(cos61)(180cos030201rddrdpF第第3步：計(jì)算整個(gè)寬度步：計(jì)算整個(gè)寬度B的油膜的承載力的油膜的承載力F（不考慮端部泄露）（不考慮端部泄露）BdddF 2112)(180cos)cos1 (

26、)cos(cos603022112003(coscos)3cos180()(1cos )FddBd 第第4步：變換整理步：變換整理02S BdF則2110003(coscos)3cos180()(1cos )ddS 令：S0 索氏數(shù)索氏數(shù)20BdSF 3. 索氏數(shù)索氏數(shù)S0是軸承包角是軸承包角和偏心率和偏心率的函數(shù)，的函數(shù)，和和 大大 ，索氏數(shù)，索氏數(shù)S0大，滑動(dòng)軸承的承載能力大，但同時(shí)，大，滑動(dòng)軸承的承載能力大，但同時(shí)， hmin也?。▓D也?。▓D17.18）。）。討論影響滑動(dòng)軸承承載能力的因素：討論影響滑動(dòng)軸承承載能力的因素：1.大，大，大，滑動(dòng)軸承的承載能力大，因此溫升對(duì)軸大，滑動(dòng)軸承的承

27、載能力大，因此溫升對(duì)軸 承的承載能力影響很大。承的承載能力影響很大。2. 小，滑動(dòng)軸承的承載能力大。但小，滑動(dòng)軸承的承載能力大。但小，小， hmin就小，就小， 表面要求高，加工困難，且發(fā)熱量大，溫升高。表面要求高，加工困難，且發(fā)熱量大，溫升高。4. /d大，端部泄露小，承載能力大，但占用空間大，大，端部泄露小，承載能力大，但占用空間大， 運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)性降低。目前運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)性降低。目前/d有減小的趨勢(shì)。有減小的趨勢(shì)。17.9.4 流量計(jì)算流量計(jì)算17.9.5 功耗計(jì)算功耗計(jì)算3vvqdqvq無(wú)量綱體積流量，是無(wú)量綱體積流量，是、B/d和和的函數(shù)，的函數(shù)， 由圖由圖17.19查得查得為為180和和12

28、0時(shí)的值。時(shí)的值。vPF vF v摩擦特性系數(shù)，是摩擦特性系數(shù)，是、B/d和和的函數(shù)，的函數(shù)， 由圖由圖17.19查得查得為為180和和120時(shí)的值。時(shí)的值。徑向軸承在承載區(qū)的摩擦功耗：徑向軸承在承載區(qū)的摩擦功耗：軸承的體積流量：軸承的體積流量：17.9.6 熱平衡計(jì)算熱平衡計(jì)算tBdtqcFvbvp熱平衡條件：熱平衡條件： 單位時(shí)間內(nèi)軸承所產(chǎn)生的摩擦熱量等于同時(shí)間內(nèi)流單位時(shí)間內(nèi)軸承所產(chǎn)生的摩擦熱量等于同時(shí)間內(nèi)流動(dòng)的油所帶走的熱量及軸承散發(fā)的熱量之和。動(dòng)的油所帶走的熱量及軸承散發(fā)的熱量之和。 對(duì)于非壓力供油的向心軸承，熱平衡表述為：對(duì)于非壓力供油的向心軸承，熱平衡表述為： 其中，其中，t = t2-t1 ， t1和和t2分別為潤(rùn)滑油流入和流出間分別為潤(rùn)滑油流入和流出間隙的溫度；隙的溫度；cp