广东工业大学：《机械设计基础》课程教学资源（PPT课件讲稿）第十二章（12-7）液体动力润滑径向滑动轴承设计计算

§12—7液体动力润滑径向滑动轴承设计计算 流体摩擦 流体中任意点处切应力均与该处流体的速度梯度成正比 比例系数粘度流体的 τ=-1)-内摩擦力 流体动力润滑 流体动力润滑 两相对运动物体的摩擦表面, 借助相对速度产生的油膜把两 表面完全隔开,由油膜产生的压力来平衡外载荷

§12—7 液体动力润滑径向滑动轴承设计计算 一.流体摩擦 流体中任意点处切应力均与该处流体的速度梯度成正比 比例系数η—粘度—流体的 内摩擦力 y v    = − 二.流体动力润滑 流体动力润滑： 两相对运动物体的摩擦表面， 借助相对速度产生的油膜把两 表面完全隔开，由油膜产生的压力来平衡外载荷

楔效应承载机理 平行板相对运动一流速直线分布一油无内压力 不平行板一相对运动一流速变化一油有内压力 77777777777 F F 心

楔效应承载机理 平行板—相对运动—流速直线分布—油无内压力 不平行板—相对运动—流速变化—油有内压力

三流体动力润滑基本方程 假设:牛顿流体(τ=-m-) 层流流动、不计重力、 大气压影响、油不可压缩 平衡方程: OT dx dzdy+T+o[+ dy ldzdx=0 整理可得:=a 7 7 ax 流体的压力变化与速度的变化情况成正比 <心

假设：牛顿流体（ ） 层流流动、不计重力、 大气压影响、油不可压缩 y v    = − 三.流体动力润滑基本方程 平衡方程： = 0           − +    + +        − + d y dzdx y dydz y d x dzdy x p pdzdy p     整理可得： y - 2 2 y v x v p x y p   =              =   = −       流体的压力变化与速度的变化情况成正比

1油层的速度分布 av 1 ap 积分得:u v(h-y h-y)op ay2 n ax 2n Ox 直线 抛物线 2润滑油流量 3 2=udy ,h h' ap 2 12n ax p=p, max 处油膜厚为h,即h=10=0Q ax 各截面流量相等 Who wh h' op 2212nx

( ) ( ) x y h y p x p y v  −  = −   =    h 2 v h - y u 1 2 2 积分得： 1.油层的速度分布 直线 2 12 3 0 x vh h p Q udy h   =  −   抛物线 2.润滑油流量 各截面流量相等 2 2 12 2 p p 0 Q 3 0 0 max 0 0 x vh vh h p vh x p h h h   = − = =   = =  处油膜厚为 ，即

D 雷诺方程:=m(h Ox h 当h>h,时,C ax >0,p沿x方向 增大 当h<h时,<0,p沿x方向 Ox 减少 B 流体动力润滑的必要条件: (1)流体必须有粘度,供应充分 (2)两表面必须有相对速度,油从大口进,小口出 (3)相对滑动两表面必须现成收敛的楔形油隙

流体动力润滑的必要条件： 雷诺方程： ( ) 0 3 6 h h h v x p = −    x p   当h＞h0时， ＞0，p沿x方向 增大 当 h＜h0时， ＜ 0，p沿x方向 减少 x p   ⑴ 流体必须有粘度，供应充分 ⑵ 两表面必须有相对速度，油从大口进，小口出 ⑶ 相对滑动两表面必须现成收敛的楔形油隙

四径向滑动轴承形成流体动力润滑的过程 b n=0 n>0 >>0 五径向滑动轴承的几何关系和承载量系数 1几何关系 (1)直径、半径间隙:△=D-d,δ=R一r=△/2 (2)相对间隙:v=△/d=6/r,δ=vr

四 径向滑动轴承形成流体动力润滑的过程 五 径向滑动轴承的几何关系和承载量系数 1 几何关系 n=0 n≥0 n＞＞0 ⑴直径、半径间隙：△=D－d，δ=R－r= △／2 ⑵相对间隙：ψ= △／d= δ／r，δ=ψr

(3)偏心距与偏心率:e=OO1,x=e/6 (4)最小油膜厚度: 6-e=8(1-y mn ry (1-x 2承载量系数 F=油膜的总承敢能力 油膜压力乘面积 1 基本思路: 建立极坐标→积分→某点的压力 积分→单位宽度上油膜的承载 能力→积分→油膜的总承载能力 <心

2 承载量系数 ⑶偏心距与偏心率：e=OO1， =e／δ ⑷最小油膜厚度：hmin=δ－e= δ（1 － ） =rψ （1 － ）    F=油膜的总承载能力 =油膜压力乘面积 基本思路： 建立极坐标→积分→某点的压力 →积分→单位宽度上油膜的承载 能力→积分→油膜的总承载能力

结果:|moBd C 承载量系数C +B/2r2r0|x( alcos o-cosool d(p B/2Jp1 Jp1 b1+xcos p Hcos(pa +p k<1-12 B B轴承宽度d轴承直径轴承角速度 η油的粘度C′与B/和x有关的系数回

承载量系数Cp Cp Bd F 2   结果： = ( ) ( )  ( )  d z B z d C d B C a B B p                − +   −          + − =    + − 2 / 2 / 2 3 0 2 cos 1 1 cos cos cos 3 2 1 1              B—轴承宽度 d—轴承直径 ω—轴承角速度 η—油的粘度 C′—与B/d和 有关的系数

Fi Cb∝(x,B/a) p naBd 2rv B 表12—7 讨论: 区无法显示该图片。 (1)十定,Cp↑F↑ (2)Cp定,n↑0↑→F↑,v!→hm→F个 (3)矛盾:个→个F→△个,又→n 六最小油膜厚度hm hm越小,则x越大,F越大。但加工精度有限, mn 应比误差大,即 min 79(1=)2 l=S(R1+R2)

六 最小油膜厚度hmin vB F Bd F Cp     2 2 2 = = C ( ,B/ d) p   表12—7 讨论： ⑴ ηυψ一定， Cp↑ →F↑ ⑵ Cp一定，η ↑ υ↑→ F↑ ，ψ↓→ hmin ↓→F↑ ⑶ 矛盾：↑η→↑F→ △t↑，又→η↓ hmin越小，则 越大，F越大。但加工精度有限， hmin应比误差大，即      ( ) (1 ) 1 2 min Rz Rz h S h r h = + =  −  

Ra1、R2轴颈、轴承孔表面粗造度十点高度 S安全系数S≥2 保证液体动力润滑的条件:(1)充分的供油量 (2)收敛的油楔 (3)两表面不直接接触 七轴承的热平衡计算 目的:控制油温,避免粘度降低 热平衡条件: 轴承产生的热量Q=油流动带走热量Q1+轴承散发热量Q2 和Q1=qc(0-1)Q2=a,mB(1)

七 轴承的热平衡计算 轴承产生的热量Q = 油流动带走热量Q1 + 轴承散发热量Q2 保证液体动力润滑的条件：⑴ 充分的供油量 ⑵ 收敛的油楔 ⑶ 两表面不直接接触 目的：控制油温，避免粘度降低 Rz1 、 Rz2 —轴颈、轴承孔表面粗造度十点高度 S——安全系数 S≥2 Q = fpv ( )i Q = q c t −t 1  0 ( ) s i Q = dB t −t 2   0 1 热平衡条件：