1、1潘存云教授研制潘存云教授研制潘存云教授研制FFFF先分析平行板的情況。板B靜止，板A以速度向左運動，板間充滿潤滑油，無載荷時， 液體各層的速度呈三角形分布，近油量與處油量相等，板A不會下沉。但若板A有載荷時，油向兩邊擠出，板A逐漸下沉，直到與B板接觸。如兩板不平行板。板間間隙呈沿運動方向由大到小呈收斂楔形分布，且板A有載荷， 當板A運動時，兩端速度若程虛線分布，則必然進油多而出油少。由于液體實際上是不可壓縮的，必將在板內擠壓而形成壓力，迫使進油端的速度往內凹，而出油端的速度往外鼓。進油端間隙大而速度曲線內凹，出油端間隙小而速度曲線外凸，進出油量相等，同時間隙內形成的壓力與外載荷平衡，板A不會

2、下沉。這說明了在間隙內形成了壓力油膜。這種因運動而產生的壓力油膜稱為動壓油膜。各截面的速度圖不一樣，從凹三角形過渡到凸三角形，中間必有一個位置呈三角形分布。 v v 潘存云教授研制F v vvh1aah2ccvvh0bbF一、動壓潤滑的形成原理和條件一、動壓潤滑的形成原理和條件 兩平形板之間不能形成壓力油膜！兩平形板之間不能形成壓力油膜！ 動壓油膜動壓油膜-因運動而產生的壓力油膜。12-7 液體動力潤滑徑向滑動軸承的設計計算液體動力潤滑徑向滑動軸承的設計計算2形成動壓油膜的必要條件：形成動壓油膜的必要條件：1.1.兩工件之間的間隙必須有楔形間隙；兩工件之間的間隙必須有楔形間隙；2.2.兩工件表

3、面之間必須連續充滿潤滑油或其它液體；兩工件表面之間必須連續充滿潤滑油或其它液體；3.3.兩工件表面必須有相對滑動速度。其運動方向必須兩工件表面必須有相對滑動速度。其運動方向必須保證潤滑油從大截面流進，從小截面出來。保證潤滑油從大截面流進，從小截面出來。3潘存云教授研制二、流體動力潤滑基本方程的建立二、流體動力潤滑基本方程的建立 為了得到簡化形式的流體動力平為了得到簡化形式的流體動力平衡方程（衡方程（NavierNavierStokesStokes方程），作方程），作如下假設：如下假設： 流體的流動是層流流體的流動是層流; ; 忽略壓力對流體粘度的影響忽略壓力對流體粘度的影響; ; 略去慣性力及

4、重力的影響，故所研究的單元體為略去慣性力及重力的影響，故所研究的單元體為 靜平衡狀態或勻速直線運動，且只有表面力作用于單元體上；靜平衡狀態或勻速直線運動，且只有表面力作用于單元體上； 流體是不可壓縮的；流體是不可壓縮的； 流體中的壓力在各流體層之間保持為常數。即流體中的壓力在各流體層之間保持為常數。即p p不隨不隨y y的變化的變化而變化而變化 流體滿足牛頓定律，即流體滿足牛頓定律，即 ；=du udy y實際上粘度隨壓力的增高而增加； 即層與層之間沒有物質和能量的交換； V VBAxzy4潘存云教授研制取微單元進行受力分析取微單元進行受力分析: +dp+dpppdydz+(+d)dxdz-(

5、p+dp)dydz dxdz=0=dd ydxdpdydu=整理后得：整理后得：又有：又有：任意一點的油膜壓力p沿x方向的變化率，與該點y向的速度梯度的導數有關。對對y積分得：積分得：u= y2+C1y+C2 21dxdp引入邊界條件引入邊界條件整理得：整理得：u= (y2- - hy) +21dxdpv vhy- -hVBAxzy壓力流壓力流剪切流剪切流vvaaccxzyVh0bb5潘存云教授研制vvFaaccxzy212130hvhdxdpudyqhx任意截面內的流量：任意截面內的流量：依據流體的連續性原理，通過不同截面的流量是相等的=6vdxdph0- -hh3得：得：-一維雷諾方程一維

6、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)p=f(x)在在b-bb-b處：處：h=hh=h0 0， p=pp=pmaxmax液體動壓潤滑的基本方程，它描述了油膜壓力p的變化與動力粘度、相對滑動速度及油膜厚度h之間的關系。pmaxxph0bb021vhqxb-bb-b截面內的流量：截面內的流量：6潘存云教授研制軸頸最終的平衡位置可用偏位角軸頸最終的平衡位置可用偏位角a a和偏心距和偏心距e e來表示來表示。 軸承工作能力取決于軸承工作能力取決于h hminmin，它與，它與、和和F F 等有等有 關，關， 應保證應保證 h hminminh h 。F F F Fy

7、y =F =F F Fx x 0 0三三. .徑向滑動軸承動壓油膜的形成過程：徑向滑動軸承動壓油膜的形成過程：靜止靜止爬升爬升將軸起抬將軸起抬轉速繼續升高質心左移質心左移 穩定運轉穩定運轉工作轉速eah hminmine e -偏心距偏心距 F Fy y =F =F F Fx x = 0= 0三階段：三階段： 1 1。軸的啟動階段。軸的啟動階段 2 2。不穩定潤滑階段。不穩定潤滑階段 -混合摩擦潤滑狀態混合摩擦潤滑狀態3 3。液體動壓潤滑運行階段。液體動壓潤滑運行階段 -液體摩擦潤滑狀態液體摩擦潤滑狀態7 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

8、R r r / / 2相對間隙相對間隙： / r / d 穩定工作位置如圖所示穩定工作位置如圖所示 ，連心線與外載荷的方向形成一偏位角，連心線與外載荷的方向形成一偏位角， 設：孔、軸半徑：設：孔、軸半徑：R, r R, r ； 直徑為：直徑為：D D，d d，偏心距偏心距: : e e 偏位角：偏位角： a a注注：偏心率偏心率的大小反映了軸承的承載能力。的大小反映了軸承的承載能力。當載荷很小或轉速很高時，當載荷很小或轉速很高時， 0，此時軸、孔中心接此時軸、孔中心接近重合，油楔消失，近重合，油楔消失， hmin；當載荷很大或轉速很小時，當載荷很大或轉速很小時， 1，此時軸頸與軸瓦接此時軸頸與

9、軸瓦接觸，觸，hmin0 ，油膜被破壞；，油膜被破壞；潘存云教授研制eaDdo1oFhmin hmin= R R (r +e)(r +e)最小油膜厚度最小油膜厚度 ：最小油膜厚度最小油膜厚度: hmin =e r(1-)定義定義:8四、四、徑向滑動軸承的工作能力設計徑向滑動軸承的工作能力設計1 1、主要失效形式、主要失效形式： （油楔破壞）（油楔破壞）1 1）粘著磨損：由于外載過大或溫升過高等，）粘著磨損：由于外載過大或溫升過高等，油楔被破壞，油楔被破壞， 造成軸與軸承造成軸與軸承粘著咬死。粘著咬死。措施：保證軸承具有一定的承載能力，同時嚴格控制溫升措施：保證軸承具有一定的承載能力，同時嚴格控

10、制溫升2 2）磨粒磨損：由于油中污物或外界的雜質的進入等引起）磨粒磨損：由于油中污物或外界的雜質的進入等引起措施：定期檢查油，加強密封。措施：定期檢查油，加強密封。 （鐵譜技術）（鐵譜技術）2 2、承載能力計算、承載能力計算： （油楔破壞）（油楔破壞）計算計算前提條件：前提條件：（任意點油膜壓力可由（任意點油膜壓力可由雷諾方程得到，而雷諾方程是雷諾方程得到，而雷諾方程是建立在層流基礎之上，滿足層流建立在層流基礎之上，滿足層流條件）條件）200013 .41vRe雷諾數9將將dx=rd, v=r，h0, h代入上式得：代入上式得：=6vdxdph0- -hh3將一維雷諾方程：將一維雷諾方程： 改

11、寫成極坐標的形式 3002)cos1 ()cos(cos6ddp積分得積分得: 承載能力方程：承載能力方程：潘存云教授研制eh0ho1oF寬度為寬度為B B的軸承，油膜的總承載能力為的軸承，油膜的總承載能力為 pCdBF2C Cp p-承載量系數承載量系數，計算很困難，工程上可查表確定。，計算很困難，工程上可查表確定。-粘度粘度-相對間隙相對間隙10表表12-8 有限寬度滑動軸承的承載量系數有限寬度滑動軸承的承載量系數Cp113 3、最小油膜厚度、最小油膜厚度h hminmin 動力潤滑軸承的設計應保證：動力潤滑軸承的設計應保證：h hminminh h 其中：其中： h h=S S( (R

12、Rz1z1+ +R Rz2z2) )S S 安全系數，常取安全系數，常取S S22。R Rz1z1、R Rz2z2 分別為軸頸和軸承孔表面粗糙度十點高度分別為軸頸和軸承孔表面粗糙度十點高度。考慮表面幾何形狀誤差和軸頸撓曲變形等124 4、軸承的熱平衡計算、軸承的熱平衡計算 熱平衡方程：產生的熱量熱平衡方程：產生的熱量= =散失的熱量散失的熱量 Q=QQ=Q1 1+Q+Q2 2 其中，摩擦熱其中，摩擦熱： Q=fvQ=fv W W 式中式中: : q q -潤滑油流量潤滑油流量m m3 3/s/s； - -滑油密度滑油密度kg/mkg/m3 3；c c -潤滑油的比熱容，潤滑油的比熱容，J/(k

13、g. )J/(kg. )；t ti i - -油入口溫度油入口溫度 ；t to o -油出口溫度油出口溫度 ；3 3 - -表面傳熱系數表面傳熱系數 W/(mW/(m2 2. ). )。潤滑油帶走的熱：潤滑油帶走的熱：Q Q1 1 = q = qc(tc(to o-t-ti i) ) W W軸承散發的熱：軸承散發的熱： Q Q2 2 = =3 3dB (tdB (to o-t-ti i) ) W W13溫升公式：溫升公式： vvBdqcpfttti30vBdq其中其中 -潤滑油流量系數；查圖潤滑油流量系數；查圖12-16 設計時，應使出油溫度設計時，應使出油溫度: : t t0 0=t=tm m+ +t/2 80 100t/2 80 100平均溫度平均溫度: :2/ )(0imttt14六、液體動力潤滑徑向滑動軸承的設計過程六、液體動力潤滑徑向滑動軸承的設計過程 已知條件：外加徑向載荷已知條件：外加徑向載荷F F(N)(N)，軸頸轉速，軸頸轉速n n(r/min)(r/min) 及軸頸直徑及軸頸直徑d d(mm)(mm)。2 2求：求：1 1）軸承材料，潤滑油）軸承材料，潤滑油 2 2）軸承幾何參數：）軸承幾何參數： ，e, B