第9章滑动轴承.docx
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第9章滑动轴承
第9章滑动轴承
重要大体概念
1.动压油膜形成进程
随着轴颈转速的提高,轴颈中心的位置和油膜厚度的转变如图9-3所示。
图9-3
从n=0,到n→∞,轴颈中心的运动轨迹为一半圆。
利用此原理能够测量轴承的偏心距e,从而计算出最小油膜厚度hmin。
2.动压油膜形成条件
(1)相对运动的两表面必需组成收敛的楔形间隙;
(2)两表面必需有必然的相对速度,其运动方向应使润滑油从大口流入、从小口流出;
(3)润滑油必需具有必然的粘度,且供油要充分。
3.非液体摩擦滑动轴承的失效形式、设计准则和验算内容,液体动压润滑轴承设计时也要进行这些计算
失效形式:
磨损、胶合
设计准则:
保护边界油膜不被破坏,尽可能减少轴承材料的磨损。
验算内容:
为避免过度磨损,验算:
p=≤[p]MPa
为避免温升太高而胶合,验算:
Pv=≤[pv]MPa·m/s
为避免局部过度磨损,验算:
V=≤[v]m/s
因为在液体动压润滑滑动轴承的启动和停车进程中,也是处于非液体摩擦状态,也会发生磨损,也需要进行上述三个条件的验算。
4.对滑动轴承材料性能的要求
除强度(抗压、抗冲击)外,还应有良好的减摩性(摩擦系数小)、耐磨性(抗磨损、抗胶合)、跑合性、导热性、润滑性、顺应性、嵌藏性等。
5.液体动压润滑轴承的工作能力准则
(1)保证油膜厚度条件:
hmin≥[h];
(2)保障温升条件:
≤[]=10~30。
精选例题与解析
例9-1一贯心滑动轴承,已知:
轴颈直径d=50mm,宽径比B/d=,轴的转速n=1500r/min,轴经受径向载荷F=5000N,轴瓦材料初步选择锡青铜ZcuSn5Pb5Zn5,试依照非液体润滑轴承计算,校核该轴承是不是可用。
如不可用,提出改良方式。
解:
按照给定材料ZCuSn5Pb5Zn5查得:
[p]=8MPa,[v]=3m/s,[pv]=12MPa·m/s。
按照宽径比B/d=,知B=40mm。
则:
MPa<[p]=8MPa
MPa·m/s<[pv]=12MPa·m/s
3.93m/s>[v]=3m/s
可见:
p和pv值均知足要求,只有v不知足。
其改良方式是:
若是轴的直径富裕,能够减小轴颈直径,使圆周速度v减小;采用[v]较大的轴承材料。
改良方式:
将轴承材料改成轴承合金ZPbSb16Sn16Cu2,[p]=15MPa,[v]=12m/s,[pv]=10MPa·m/s。
则:
MPa<[p]=15MPa
MPa·m/s<[pv]=10MPa·m/s
3.93m/s<[v]=12m/s
结论:
轴承材料采用轴承合金ZPbSb16Sn16Cu2,轴颈直径d=50mm,宽度B=40mm。
例9-2一贯心滑动轴承,已知:
轴颈直径d=150mm,宽径比B/d=,直径间隙Δ=0.3mm,轴承包角180°,轴的转速n=1500r/min,轴经受径向载荷F=18000N,采用N32润滑油,在工作温度下的动力粘度η=·s,轴颈和轴瓦的表面粗糙度别离为Rz1=和Rz2=,试校核该轴承是不是能够取得流体动压润滑。
解:
(1)肯定[h]
取K=2,则[h]=K(RZ1+RZ2)=2(+)=
(2)求hmin
轴承宽度:
B==×150=120mm
轴承相对间隙:
轴颈转速:
n=1500r/min=25r/s
轴承特性数:
=
按照S和宽径比查图,取得
所以mm=
可见,知足hmin>[h],轴承能够取得流体动压润滑。
例9-3一贯心滑动轴承,轴颈直径d=60mm,宽径比B/d=1,轴承包角,直径间隙Δ=0.09mm,轴颈和轴瓦的表面粗糙度Rz1=,Rz2=,转速n=1500转/分,用N15号机械油润滑,tm=50℃(η=Pa·s)。
试求取得流体动压润滑的许用载荷。
解:
(1)肯定hmin
取K=2,则[h]=K(RZ1+RZ2)==
取:
hmin=10=0.01mm
(2)求S
半径间隙C:
C=Δ/2=2=0.045mm
偏心率:
=1-hmin/C=1-=
按照和宽径比查得S=
(3)求F
轴承宽度:
B=d=60mm=0.06m
轴承相对间隙:
轴颈转速:
n=1500r/min=25r/s
则:
=7451N
所以,形成流体动压润滑的最大工作载荷为7451N。
例9-4一单油楔向心滑动轴承,包角,轴颈直径d=100mm,轴承宽度B=100mm,轴承的直径间隙Δ=0.15mm,轴颈和轴瓦的表面粗糙度别离为Rz1=,Rz2=,经受径向载荷F=32000N,在工作温度下润滑油的动力粘度η=Pa·s,试求能形成流体动压润滑的最低工作转速。
解:
(1)肯定hmin
取K=,则[h]=K(RZ1+RZ2)=(+)=
取:
hmin==0.01425mm
(2)求S
半径间隙C:
C=Δ/2=2=0.075mm
偏心率:
=1-hmin/C=1-=
轴承宽径比:
B/d=100/100=1
按照和宽径比查得S=
(3)求n
轴承相对间隙:
则:
=12r/s=720r/min
所以,形成流体动压润滑的最低工作转速为720r/min。
例9-5图1
例9-5承载油楔示意如例9-5图1所示,下板固定不动,上板沿x轴方向以速度U运动。
已知:
流速方程:
一维雷诺方程:
式中:
h——沿x轴任意位置的间隙
h0——油压最大处的间隙
——润滑油粘度
u——润滑油层流速度
试按照油楔承载机理,定性地画出油压p沿x轴的转变曲线,和油楔入口、出口和h0处流速u沿y轴方向的转变曲线,并简要说明理由。
例9-5图2
解题要点:
(1)画p(x)曲线
设:
油楔的外面,p=0,则在出入口处,p=0。
按照雷诺方程,在油楔的入口一侧,h>h0,则:
>0,p(x)为增函数;同理,在油楔的出口一侧,
h<h0,则:
<0,p(x)为减函数。
另按如实验,pmax偏向油楔的出口端。
如此,p(x)曲线能够定性画出,如图所示。
(2)画层流速度曲线u(y)
油楔入口处:
剪切流,呈线性散布。
当y=0,u1=U;当y=h,u1=0。
压力流,当y=0,u2=0;当y=h,u2=0;当0<y<h,因>0,(h-y)>0,则:
u2<0。
合成剪切流和压力流,取得入口处流速转变曲线。
油楔出口处:
剪切流,和入口散布规律相同,呈线性散布。
压力流,只因<0,使u2>0。
合成剪切流和压力流,取得出口处流速转变曲线。
h0处(pmax处):
因:
h0=0,按照雷诺方程可知,=0,从而压力流u2=0。
只有剪切流。
综上,油楔入口、出口和h0处流速u沿y轴方向的转变曲线如9-5图2所示。
自测题与答案
一、选择题
9-1.滑动轴承材料应有良好的嵌藏性是指________。
A.摩擦系数小B.顺应对中误差
C.容纳硬污粒以防磨粒磨损D.易于跑合
9-2.下列各材料中,可作为滑动轴承衬利用的是________。
A.ZchSnSb8-4B.38SiMnMo
C.GCr15D.HT200
9-3.在非液体摩擦滑动轴承设计中,限制p值的主要目的是________。
A.避免轴承因过度发烧而胶合B.防止轴承过度磨损
C.避免轴承因发烧而产生塑性变形D.防止轴承因发热而卡死
9-4.在非液体摩擦滑动轴承设计中,限制pv值的主要目的是________。
A.避免轴承因过度发烧而胶合B.防止轴承过度磨损
C.避免轴承因发烧而产生塑性变形D.防止轴承因发热而卡死
9-5.润滑油的主要性能指标是________。
A.粘性B.油性
C.紧缩性D.刚度
9-6.向心滑动轴承的偏心距e随着________而减小。
A.转速n增大或载荷F的增大B.n的减小或F的减小
C.n的减小或F的增大D.n增大或F减小
9-7.设计动压向心滑动轴承时,若通过热平衡计算发觉轴承温升太高,在下列改良设计的办法中有效的是________。
A.增大轴承的宽径比B/dB.减少供油量
C.增大相对间隙D.换用粘度较高的油
9-8.动压向心滑动轴承,若其它条件均维持不变而将载荷不断增大,则________。
A.偏心距e增大B.偏心距e减小
C.偏心距e维持不变D.增大或减小取决于转速高低
9-9.设计动压向心滑动轴承时,若宽径比B/d取得较大,则________。
A.轴承端泄量大,承载能力高,温升高B.轴承端泄量大,承载能力高,温升低
C.轴承端泄量小,承载能力高,温升低D.轴承端泄量小,承载能力高,温升高
9-10.一流体动压滑动轴承,若其它条件都不变,只增大转速n,其承载能力________。
A.增大B.减小
C.不变D.不会增大
9-11.设计流体动压润滑轴承时,如其它条件不变,增大润滑油粘度,温升将________。
A.变小B.变大
C.不变D.不会变大
9-12.设计动压式向心滑动轴承时,若发觉最小油膜厚度hmin不够大,在下列改良办法中有效的是________。
A.减小轴承的宽径比B/dB.增多供油量
C.减小相对间隙D.换用粘度较低的润滑油
9-13.三油楔可倾瓦向心滑动轴承与单油楔圆瓦向心轴承相较,其长处是________。
A.承载能力高B.运转稳定
C.结构简单D.耗油量小
9-14.在动压滑动轴承能成立液体动压润滑的条件中,没必要要的条件是________。
A.轴颈和轴瓦表面之间组成楔形间隙B.轴颈和轴瓦表面之间有相对滑动
C.充分供给润滑油D.润滑油温度不超过50℃
9-15.在滑动轴承工作特性实验中能够发觉,随转速n的提高,摩擦系数f________。
A.不断增大B.不断减小
C.开始减小,进入液体摩擦后有所增大D.开始增大,进入液体摩擦后有所减小
9-16.通过对流体动压滑动轴承的计算明白,随着相对间隙的增大,轴承的温升变小了,这是由于________。
A.进油量增加,摩擦系数减小,轴承发出的热量减少了
B.轴承金属的受热面积增加,吸收和传导热量的能力增大了
C.被轴承间隙散发出的热量增加了
D.进油量增加,润滑油带走的热量增多了
9-17.液体动压滑动轴承需要足够的供油量,主如果为了________。
A.补充端泄油量B.提高承载能力
C.提高轴承效率D.减轻轴瓦磨损
9-18.一贯心滑动轴承。
直径间隙为0.08mm,现测得它的最小油膜厚度hmin=21,轴承的偏心率应该是________。
A.B.
C.D.
9-19.流体动压润滑轴承达到液体摩擦的许用最小油膜厚度受到________限制。
A.轴瓦材料B.润滑油粘度
C.加工表面粗糙度D.轴承孔径
9-20.验算滑动轴承最小油膜厚度hmin的目的是________。
A.肯定轴承是不是能取得
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