機(jī)械設(shè)計10.5

1、10-5 10-5 液體動壓滑動軸承的設(shè)計計算液體動壓滑動軸承的設(shè)計計算uxyzUxy軸瓦軸瓦tdxdzdy)dxdzdy)dxdzy y( ( pdydzdydzdxxpp)( 0dxdzdyydydzdxxPpdxdzpdydztttxyzUxyyxptxddydzyut22yuxpxyzUxyxp uxupyhyhyhU2)() )- -( (h22yuxpxpyu12221221CyCyxpuUuy,00,uhyUF油壓 p 的分布UxupyhyhyhU2)() )- -( (hyx0 xpyuQhd0yxpyhyhyhUhd02)()(xphUh 122320Uh)()(603hxh

2、xhUxp油膜壓力油膜壓力最大處的最大處的油膜厚度油膜厚度UUFU)()(603hxhxhUxph0hUxy0hmaxpxyhxupyhyhyhU2)() )- -( (x xp p 22yuxp 22yuxp vxy0hmaxpxh0 xp 0 x xp p 0 xp h)()(603hxhxhUxp nFfpn邊界摩擦邊界摩擦混合摩擦混合摩擦液體摩擦液體摩擦非液體摩擦非液體摩擦形成形成油膜油膜F直徑間隙直徑間隙=D-d0 nFDd三、徑向滑動軸承承載能力計算三、徑向滑動軸承承載能力計算相對間隙：相對間隙：rd 半徑間隙：半徑間隙：2rR直徑間隙：直徑間隙：=Dd偏心距偏心距emaxe0mi

3、ne偏心率偏心率= =e= e = (1 ) = r (1 )Ddeminhcos)180cos(0ehrehrRcoserRh coscos = =r coscos )(603hhhUxp相對間隙：相對間隙：= =/ /r rRheFh0hr cos cos 00h= =r coscos )(603hhhUxpddrU dx=rd 30)cos1 ()cos(cos6rrrrddp pF h302)cos1 ()cos(cos6ddp1 1、求任意位置、求任意位置 處油膜壓力處油膜壓力p p F 1 22 2、求、求單位軸承寬度單位軸承寬度 承載力承載力p py y3 3、求、求有限寬度有限

4、寬度 承載力承載力F F302)cos1 ()cos(cos6ddp一次積分一次積分: : 求任意位置求任意位置 處油膜壓力處油膜壓力p p dddpp1)(F 1 2求求單位軸承寬度單位軸承寬度承載力承載力p py yp r d acos(180o-( + a)21py = =py)( 221BzC d dz2/Bz2/B 22BBFF F = =zBzCBrBFaBBd)2(1 d)cos( d)cos1 ()cos(cos6230222121zBzCBSoaBBddd)2(1 )cos( )cos1 ()cos(cos323022121So軸承索氏數(shù)軸承索氏數(shù)zpySodBF2So軸承索

5、氏數(shù)軸承索氏數(shù) 無量綱積分常數(shù)無量綱積分常數(shù) So(a, , B/d )So = =eeedBFSo 2設(shè)計時，已知設(shè)計時，已知F、d、n()，選擇選擇 B、 ，求所需要的求所需要的承載量系數(shù)承載量系數(shù)查出偏心率查出偏心率 So計算出計算出 = = - -e = = - - minh求出偏心距求出偏心距 e = = ）21minmin(RzRzSheh四、最小油膜厚度四、最小油膜厚度hmineminh）21minmin(RzRzSheh S安全系數(shù)安全系數(shù)S22Rz1軸頸軸頸表面微觀不平度十點高度；表面微觀不平度十點高度；Rz2軸瓦軸瓦表面微觀不平度十點高度。表面微觀不平度十點高度。fFvH

6、isttdBHoa2ittcQHo121HHHitotvvBdQcpftttsio a a )(550. pfCtttimo752平均溫度平均溫度itot如給定平均溫度如給定平均溫度 ，則控制入口油溫度則控制入口油溫度： mtCtttomi45352六、參數(shù)選擇六、參數(shù)選擇已知：已知：F、d、n()，選擇選擇 B/d、 。1、 寬徑比寬徑比B/ditotdB/d 大（大（B大）大） ，軸承承載能力高軸承承載能力高但但B/d 過大時，過大時，軸承溫升高軸承溫升高。SodBF2So（ , B/d ）不同不同 B/d 時軸向和周向油膜壓力分布時軸向和周向油膜壓力分布 小，小，過小，過小，高高, 下降

7、下降2、相對間隙相對間隙n()高時，高時， 應(yīng)選應(yīng)選大大些；些；時，時， 應(yīng)選應(yīng)選小小些。些。 2SodBF30)(6hhhUxph0h25. 03108 . 0v一般情況下，可按經(jīng)驗公式估?。阂话闱闆r下，可按經(jīng)驗公式估取：一般機(jī)器常用的相對間隙一般機(jī)器常用的相對間隙：應(yīng)用應(yīng)用場合場合汽輪機(jī)汽輪機(jī)電動機(jī)電動機(jī)減速器減速器軋鋼機(jī)軋鋼機(jī)鐵路機(jī)車鐵路機(jī)車機(jī)床機(jī)床內(nèi)燃機(jī)內(nèi)燃機(jī)鼓風(fēng)機(jī)鼓風(fēng)機(jī)離心機(jī)離心機(jī)0.0010.0010.0020.0020.00020.00020.00150.00150.00020.00020.001250.001250.0010.0010.0030.0033、 粘度粘度 高，軸承承

8、載能力高，但軸承溫升大。高，軸承承載能力高，但軸承溫升大。當(dāng)當(dāng)高或高或B大時，大時， 可以可以選選低低些。些。SodBF2sPa 6/7311060/n例題例題: 10-1 P259已知：已知：F=120,000N，d=180mm, n=800r/min。設(shè)計：某設(shè)計：某機(jī)床主軸機(jī)床主軸-流體動壓潤滑軸承流體動壓潤滑軸承1、確定軸承結(jié)構(gòu)型式、確定軸承結(jié)構(gòu)型式2、確定軸承寬度、確定軸承寬度B 選擇選擇B/d=1軸承寬度軸承寬度B=180mm剖分式滑動軸承剖分式滑動軸承3、計算軸承的、計算軸承的 p、pv v 、v vsmMPapsmdnMPadBFp/./. 927547735471000607

9、3vv為什么為什么設(shè)計設(shè)計液體動壓軸液體動壓軸承還要保證承還要保證非液體摩擦非液體摩擦軸承對軸瓦軸承對軸瓦材料的要求材料的要求？4、選選軸瓦材料軸瓦材料（表表10-1，P240）選選30ZCuPb vvvvps/mMPa9.27ps/m54.7pMPa7.3p 5、選選潤滑油及粘度潤滑油及粘度(設(shè)設(shè)tm=50o)sPan02901060800106067316731. /初定初定潤滑油的平均溫度潤滑油的平均溫度Ctm0,50sPa 027050.選用選用 LAN46 潤滑油，圖潤滑油，圖10-14a（線性插值）（線性插值）0013. 0108 . 025. 03v6、選擇相對間隙選擇相對間隙，

10、計算軸承索氏數(shù)，計算軸承索氏數(shù) 確定偏心率確定偏心率 So查粘度查粘度查偏心率查偏心率7582. 06325. 24516. 36325. 2767. 2)75. 08 . 0(75. 0 767. 218. 045. 7027. 020013. 0120000222vBFSo 7 7、計算、計算minhmmm 1 28028. 0)7582. 01(0013. 02/80)1(2)1(min dhm RzRzSh19)3.62.3(2(21min）minminhh ,故可實現(xiàn)液體動壓潤滑。故可實現(xiàn)液體動壓潤滑。選定表面粗糙度：選定表面粗糙度：軸頸表面：軸頸表面：Rz1=3.22m軸瓦表面：軸

11、瓦表面：Rz2=6.33m計算潤滑油的溫升計算潤滑油的溫升vvBdQcpftttsia)(0計算摩擦系數(shù)計算摩擦系數(shù) f550. pf11 ,/ dB=0.002192=0.002192查耗油量系數(shù)查耗油量系數(shù)0100130550107300130788302706.f計算潤滑油的溫升計算潤滑油的溫升vvBdQcpftttsia)(0查耗油量系數(shù)查耗油量系數(shù)Ctttmi07 .3827 .22502 一般要求一般要求軸承的熱平衡條件滿足要求。軸承的熱平衡條件滿足要求。Cti04535Cto7 .2254. 70013. 0140142. 09001800107 . 3)0013. 0/0021

12、9. 0(6 1010、計算耗油量、計算耗油量QQvBdvBdQQ18. 018. 054. 70013. 0142. 0)/sm( 3045000. 0)/scm( 345)ml/s( 451111、選擇配合、選擇配合按初選的直徑間隙按初選的直徑間隙 = d d =0.0013=0.0013180=0.234mm180=0.234mm最大最大相對間隙相對間隙最小最小相對間隙相對間隙00104018018800014901802680.minminmaxmax ddmm188. 0mm268. 0minmax 最大直徑間隙最大直徑間隙最小直徑間隙最小直徑間隙加工安裝后加工安裝后有可能形成有可能

13、形成選選配合配合f8080F7/d7f8080F7( ) ,f8080d7( )083. 0043. 0145. 0185. 0平均間隙平均間隙需要分別按需要分別按最小最小相對間隙相對間隙00104. 0min 最大最大相對間隙相對間隙00149. 0max驗算驗算軸承的承載能力軸承的承載能力（hmin hmin ）和）和熱平衡條件。熱平衡條件。maxmax =0.00149，So=3.635，hmin26m，t19.8minmin=0.00104，So=1.771，hmin32m，t30.4如果如果軸承的承載能力不足，即軸承的承載能力不足，即 hmin hmin 可采取的措施可采取的措施 ?

14、m m=0.0013，So=2.767，hmin28m，t22.7。1 1）提高提高；2 2）加大加大B、d ；vBFdBFSo2223 3）提高）提高 或或 v；4 4）調(diào)整相對間隙）調(diào)整相對間隙；2d = =- - minh- - 5) 5) 降低軸承表面粗糙度，減小降低軸承表面粗糙度，減小 hmin 。如果如果可采取的措施：可采取的措施：1 1）減?。p小B/d；使；使Q3 3）降低）降低；t t , , f4 4）加強(qiáng)散熱）加強(qiáng)散熱a as s 。2 2）加大加大相對間隙相對間隙；加大潤滑油的流量加大潤滑油的流量減少發(fā)熱量減少發(fā)熱量增加散熱量增加散熱量vvBdQcpftttsia)(0

15、相對間隙相對間隙潤滑油流量潤滑油流量Q油的平均溫度油的平均溫度mtminhmtminhQ的優(yōu)化值域的優(yōu)化值域相對間隙相對間隙對對 和平均溫度和平均溫度 的影響的影響minhmt其他條件不變，外載荷其他條件不變，外載荷F增大增大,對滑動軸對滑動軸承有何影響？承有何影響？10-6 10-6 其他類型滑動軸承簡介其他類型滑動軸承簡介一、多油楔滑動軸承一、多油楔滑動軸承二、流體靜壓滑動軸承二、流體靜壓滑動軸承節(jié)流器：節(jié)流器：具有阻尼；具有阻尼；調(diào)壓。調(diào)壓。經(jīng)常啟動，換向回經(jīng)常啟動，換向回轉(zhuǎn)、低速、重載或轉(zhuǎn)、低速、重載或有沖擊載荷的機(jī)器。有沖擊載荷的機(jī)器。流體靜壓滑動軸承優(yōu)點流體靜壓滑動軸承優(yōu)點（1）油

16、膜壓力的形成與相對速度無關(guān)油膜壓力的形成與相對速度無關(guān)，承載能力主要取決于油泵的供給壓力。承載能力主要取決于油泵的供給壓力。因此，靜壓軸承在高速、低速、輕載、因此，靜壓軸承在高速、低速、輕載、重載下都能勝任工作。重載下都能勝任工作。 （2）工作時軸頸與軸瓦不直接接觸工作時軸頸與軸瓦不直接接觸（包括啟動、停車等），軸承磨損甚（包括啟動、停車等），軸承磨損甚微，故使用壽命長。微，故使用壽命長。 （3）由于是液體摩擦，）由于是液體摩擦，因此啟動力因此啟動力矩小矩小，效率高。，效率高。 （4）油膜剛性大，油膜剛性大，具有良好的吸振具有良好的吸振性，運轉(zhuǎn)精度高。性，運轉(zhuǎn)精度高。 （5）軸瓦加工精度遠(yuǎn)低于

17、動壓軸承軸瓦加工精度遠(yuǎn)低于動壓軸承。三、氣體軸承三、氣體軸承 當(dāng)當(dāng)軸承轉(zhuǎn)速很高軸承轉(zhuǎn)速很高，若選用液體摩，若選用液體摩擦滑動軸承工作時，將會出現(xiàn)軸承擦滑動軸承工作時，將會出現(xiàn)軸承過熱，摩擦損失較大，機(jī)器的效率過熱，摩擦損失較大，機(jī)器的效率降低等問題。此時可考慮采用氣體降低等問題。此時可考慮采用氣體軸承。軸承。 氣體軸承的主要優(yōu)點是：氣體軸承的主要優(yōu)點是： （1）空氣是取之不盡的，而且粘度）空氣是取之不盡的，而且粘度極低，約為油的（極低，約為油的（1400015000），），故氣體軸承在高轉(zhuǎn)速下工作，其轉(zhuǎn)速故氣體軸承在高轉(zhuǎn)速下工作，其轉(zhuǎn)速甚至可達(dá)甚至可達(dá)百萬轉(zhuǎn)百萬轉(zhuǎn)。 （2）由于氣體的摩擦阻力很

18、小，因）由于氣體的摩擦阻力很小，因此功耗小。此功耗小。 （3）空氣粘度幾乎不受溫度變化的空氣粘度幾乎不受溫度變化的影響，故氣體軸承可在很大的溫度范影響，故氣體軸承可在很大的溫度范圍內(nèi)工作。圍內(nèi)工作。 :已知已知d=60mm,B=60mm,n=960r/min,軸瓦軸瓦材料的材料的 . s/m12v, s/mMPa30pv,MPa25p 求非液體滑動軸承能承受的徑向載荷求非液體滑動軸承能承受的徑向載荷F。解：解： 35880N60/3.0160303030 vvvv/dBFsmMPapdBFp vsmdn /.013100060v NdBpFMPapdBFp9000060602525 F=358

19、80N10-1判斷題：判斷題：1承受雙向軸向載荷的推力滑動軸承可采用承受雙向軸向載荷的推力滑動軸承可采用多環(huán)軸頸結(jié)構(gòu)。多環(huán)軸頸結(jié)構(gòu)。2某滑動軸承當(dāng)軸的轉(zhuǎn)速不變，外載荷的大某滑動軸承當(dāng)軸的轉(zhuǎn)速不變，外載荷的大小不變而方向變化時，在液體摩擦狀態(tài)下，小不變而方向變化時，在液體摩擦狀態(tài)下，軸頸的中心位置是變化的。軸頸的中心位置是變化的。3 對非液體摩擦的滑動軸承，驗算對非液體摩擦的滑動軸承，驗算pv pv是為了防止軸承過熱。是為了防止軸承過熱。4動壓潤滑向心滑動軸承中，最小油膜厚度動壓潤滑向心滑動軸承中，最小油膜厚度處的油膜壓力為最大。處的油膜壓力為最大。1一滑動軸承，已知其直徑間隙一滑動軸承，已知其

20、直徑間隙 =0.08mm，現(xiàn)測得它的最小油膜厚度現(xiàn)測得它的最小油膜厚度hmin=0.021mm，軸，軸承的偏心率承的偏心率應(yīng)該是應(yīng)該是_。 （a）0.24 （b）0.475 （c）0.52 （d）0.742推力滑動軸承的止推軸頸通常制成空心式，推力滑動軸承的止推軸頸通常制成空心式，這是為了這是為了_。 （a）減輕軸頸重量）減輕軸頸重量 （b）工藝上的需要）工藝上的需要 （c）減小軸頸接觸面積）減小軸頸接觸面積 （d）軸頸接觸面上壓力分布較均勻）軸頸接觸面上壓力分布較均勻 3含油軸承是采用含油軸承是采用_制成的。制成的。 （a）硬木）硬木 （b）硬橡皮）硬橡皮 （c）粉末冶金）粉末冶金 （d）塑

21、料）塑料 4巴氏合金是用來制造巴氏合金是用來制造_。 （a）單層金屬軸瓦）單層金屬軸瓦 （b）雙層及多層金屬軸承襯）雙層及多層金屬軸承襯 （c）含油軸承軸瓦）含油軸承軸瓦 （d）非金屬軸瓦）非金屬軸瓦 5在非液體潤滑滑動軸承中，限制壓力在非液體潤滑滑動軸承中，限制壓力p值值的主要目的是的主要目的是_。 （a）防止出現(xiàn)過大的摩擦阻力矩）防止出現(xiàn)過大的摩擦阻力矩 （b）防止軸承發(fā)生塑性變形）防止軸承發(fā)生塑性變形 （c）防止軸承因壓力過大而過度發(fā)熱）防止軸承因壓力過大而過度發(fā)熱 （d）防止軸承過度磨損）防止軸承過度磨損 6設(shè)計液體摩擦動壓向心滑動軸承時，若通設(shè)計液體摩擦動壓向心滑動軸承時，若通過熱平

22、衡計算，發(fā)現(xiàn)軸承溫度太高，可通過過熱平衡計算，發(fā)現(xiàn)軸承溫度太高，可通過_來改善。來改善。 （a）減少供油量）減少供油量 （b）增大相對間隙）增大相對間隙 （c）增大軸承寬徑比）增大軸承寬徑比 （d）改用粘度較高的潤滑油）改用粘度較高的潤滑油 8設(shè)計動壓向心滑動軸承時，若寬徑比設(shè)計動壓向心滑動軸承時，若寬徑比B/d取得較大，則取得較大，則_。 （a）軸承端泄量小，承載能力高，溫升低）軸承端泄量小，承載能力高，溫升低 （b）軸承端泄量小，承載能力高，溫升高）軸承端泄量小，承載能力高，溫升高 （c）軸承湍泄量大，承載能力低，溫升高）軸承湍泄量大，承載能力低，溫升高 （d）軸承端泄量大，承載能力低，溫

23、升低）軸承端泄量大，承載能力低，溫升低 作業(yè)：作業(yè)：學(xué)習(xí)指導(dǎo)學(xué)習(xí)指導(dǎo) 108頁頁 2-10-11題題表10-6 索莫非爾德數(shù) So （a a 180）返回返回例題表表 107 推薦的軸承寬徑比推薦的軸承寬徑比 返回返回軸承名稱軸承名稱B/dB/d軸承名稱軸承名稱B/dB/d汽車及航空活塞發(fā)動機(jī)曲軸主汽車及航空活塞發(fā)動機(jī)曲軸主軸承軸承0.751.0.751.7575鐵路車輛輪軸支承鐵路車輛輪軸支承1.82.01.82.0柴油機(jī)曲軸主軸承柴油機(jī)曲軸主軸承0.62.00.62.0汽輪機(jī)主軸承汽輪機(jī)主軸承0.41.00.41.0柴油機(jī)連桿軸承柴油機(jī)連桿軸承0.61.50.61.5沖剪床主軸承沖剪床主軸承1.02.01.02.0機(jī)床主軸承機(jī)床主軸承0.81.20.81.2電動機(jī)主軸承電動機(jī)主軸