还剩9页未读,继续阅读
本资源只提供10页预览,全部文档请下载后查看!喜欢就下载吧,查找使用更方便
文本内容:
第9章滑动轴承重要基本概念1.动压油膜形成过程随着轴颈转速的提高,轴颈中心的位置和油膜厚度的变化如图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可以测量轴承的偏心距e,从而计算出最小油膜厚度hmin2.动压油膜形成条件1相对运动的两表面必须构成收敛的楔形间隙;2两表面必须有一定的相对速度,其运动方向应使润滑油从大口流入、从小口流出;3润滑油必须具有一定的粘度,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、胶合设计准则维护边界油膜不被破坏,尽量减少轴承材料的磨损验算内容为防止过度磨损,验算p=≤[p]MPa为防止温升过高而胶合,验算Pv=≤[pv]MPa·m/s为防止局部过度磨损,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过程中,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9-1一向心滑动轴承,已知轴颈直径d=50mm,宽径比B/d=
0.8,轴的转速n=1500r/min,轴承受径向载荷F=5000N,轴瓦材料初步选择锡青铜ZcuSn5Pb5Zn5,试按照非液体润滑轴承计算,校核该轴承是否可用如不可用,提出改进方法解根据给定材料ZCuSn5Pb5Zn5查得[p]=8MPa,[v]=3m/s,[pv]=12MPa·m/s根据宽径比B/d=
0.8,知B=40mm则
2.5MPa<[p]=8MPa
9.82MPa·m/s<[pv]=12MPa·m/s
3.93m/s>[v]=3m/s可见p和pv值均满足要求,只有v不满足其改进方法是如果轴的直径富裕,可以减小轴颈直径,使圆周速度v减小;采用[v]较大的轴承材料改进方法将轴承材料改为轴承合金ZPb__16Sn16Cu2,[p]=15MPa,[v]=12m/s,[pv]=10MPa·m/s则
2.5MPa<[p]=15MPa
9.82MPa·m/s<[pv]=10MPa·m/s
3.93m/s<[v]=12m/s结论轴承材料采用轴承合金ZPb__16Sn16Cu2,轴颈直径d=50mm,宽度B=40mm例9-2一向心滑动轴承,已知轴颈直径d=150mm,宽径比B/d=
0.8,直径间隙Δ=
0.3mm,轴承包角180°,轴的转速n=1500r/min,轴承受径向载荷F=18000N,采用N32润滑油,在工作温度下的动力粘度η=
0.0175Pa·s,轴颈和轴瓦的表面粗糙度分别为Rz1=
1.6和Rz2=
3.2,试校核该轴承是否可以获得流体动压润滑解1确定[h]取K=2,则[h]=K(RZ1+RZ2)=2(
1.6+
3.2)=
9.62求hmin轴承宽度B=
0.8d=
0.8×150=120mm轴承相对间隙
0.002轴颈转速n=1500r/min=25r/s轴承特性数=
0.109根据S和宽径比查图,得到所以mm=
46.5可见,满足hmin>[h],轴承可以获得流体动压润滑例9-3一向心滑动轴承,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=
1.6,Rz2=
3.2,转速n=1500转/分,用N15号机械油润滑,tm=50℃(η=
0.095Pa·s)试求获得流体动压润滑的许用载荷解1确定hmin取K=2,则[h]=K(RZ1+RZ2)==
9.6取hmin=10=
0.01mm2求S半径间隙C C=Δ/2=
0.09/2=
0.045mm偏心率=1-hmin/C=1-
0.010/
0.045=
0.78根据和宽径比查得S=
0.0513求F轴承宽度B=d=60mm=
0.06m轴承相对间隙
0.0015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分别为Rz1=
3.2,Rz2=
6.3,承受径向载荷F=32000N,在工作温度下润滑油的动力粘度η=
0.027Pa·s,试求能形成流体动压润滑的最低工作转速解1确定hmin取K=
1.5,则[h]=K(RZ1+RZ2)=
1.5(
3.2+
6.3)=
14.25取hmin=
14.25=
0.01425mm2求S半径间隙C C=Δ/2=
0.15/2=
0.075mm偏心率=1-hmin/C=1-
0.01425/
0.075=
0.81轴承宽径比B/d=100/100=1根据和宽径比查得S=
0.0453求n轴承相对间隙
0.0015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——润滑油层流速度试根据油楔承载机理,定性地画出油压p沿x轴的变化曲线,和油楔入口、出口和h0处流速u沿y轴方向的变化曲线,并简要说明理由例9-5图2解题要点1画px曲线设油楔的外面,p=0,则在出入口处,p=0根据雷诺方程,在油楔的入口一侧,h>h0,则>0,px为增函数;同理,在油楔的出口一侧,h<h0,则<0,px为减函数另根据实验,p__x偏向油楔的出口端这样,px曲线可以定性画出,如图所示2画层流速度曲线uy油楔入口处剪切流,呈线性分布当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,得到入口处流速变化曲线油楔出口处剪切流,和入口分布规律相同,呈线性分布压力流,只因<0,使u2>0合成剪切流和压力流,得到出口处流速变化曲线h0处(p__x处)因h0=0,根据雷诺方程可知,=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轴方向的变化曲线如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,可作为滑动轴承衬使用的是________A.ZchSn__8-4B.38SiM__oC.__r15D.HT2009-3.在非液体摩擦滑动轴承设计中,限制p值的主要目的是________A.防止轴承因过度发热而胶合B.防止轴承过度磨损C.防止轴承因发热而产生塑性变形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.防止轴承因过度发热而胶合B.防止轴承过度磨损C.防止轴承因发热而产生塑性变形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.压缩性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现轴承温升过高,在下列改进设计的措施中有效的是________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,若其它条件均保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保持不变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,若发现最小油膜厚度hmin不够大,在下列改进措施中有效的是________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比,其优点是________A.承载能力高B.运转稳定C.结构简单D.耗油量小9-14.在动压滑动轴承能建立液体动压润滑的条件中,不必要的条件是________A.轴颈和轴瓦表面之间构成楔形间隙B.轴颈和轴瓦表面之间有相对滑动C.充分供应润滑油D.润滑油温度不超过50℃9-15.在滑动轴承工作特性试验中可以发现,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知道,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__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,主要是为了________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9-18.一向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.
0.26B.
0.475C.
0.52D.
0.749-19.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.__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.确定轴承是否能获得液体润滑B.控制轴承的发热量C.计算轴承内部的摩擦阻力D.控制轴承的温升9-21.在________情况下,滑动轴承润滑油的粘度不应选得过高A.重载B.高速C.工作温度高D.承受变载荷或冲击载荷9-22.非金属材料轴瓦中的橡胶轴承主要用于以________作润滑剂之处A.润滑油B.润滑脂C.水D.石墨9-23.运动粘度是动力粘度和相同温度下润滑油________的比值A.流速B.质量C.比重D.密度9-24.两相对滑动的接触表面,依靠吸附油膜进行润滑的摩擦状态称为________A.边界摩擦B.混合摩擦C.液体摩擦D.半液体摩擦9-25.与滚动轴承相比较,在下述各点中,________不能作为滑动轴承的优点A.径向尺寸小B.运转平稳,噪声低C.间隙小,旋转精度高D.可用于高速场合9-26.在下列各种设备中,________只宜采用滑动轴承A.中小型减速器齿轮轴B.电动机转子C.铁路机车车辆轴D.大型水轮机主轴9-27.滑动轴承的润滑方法,可以根据________来选择A.平均压强pB.C.轴颈圆周速度vD.pv值9-28.向心滑动轴承的直径增大1倍,宽径比不变,载荷及转速不变,则轴承的压强p变为原来的________倍,pv值为原来的________倍A.2B.1/2C.1/4D.49-29.滑动轴承支承轴颈,在液体动压润滑状态下工作,为表示轴颈的位置,图中________是正确的A.B.C.D.9-30.在如下的各图中,________情况的两板间能建立动压油膜A.B.C.D.
二、填空题9-31.机械零件的磨损过程分三个阶段__________阶段、__________阶段和剧烈磨损阶段9-32.滑动轴承使用轴瓦的目的是_________,降低成本,_________9-33.影响润滑油粘度的主要因素有_________和_________9-34.两摩擦面之间的典型摩擦状态有_________状态、_________状态、_________状态和_________状态非液体摩擦轴承一般工作在_________状态和_________状态,液体动压润滑轴承工作在_________状态,滑动轴承不允许出现_________状态9-35.非液体摩擦滑动轴承的主要失效形式是_________和_________防止滑动轴承发生胶合的根本问题在于_________9-36.对非液体摩擦轴承工作能力的验算项目为_________,_________,_________9-37.设计非液体摩擦滑动轴承时,验算p≤[p]是为了防止_________;验算pv≤[pv]是防止_________9-38.滑动轴承的相对间隙是________与________之比,偏心率ε是________与________之比9-39.在滑动轴承中,润滑油的端泄量与轴承的__________、__________及油压有关9-40.选择滑动轴承所用的润滑油时,对液体摩擦轴承主要考虑润滑油的_________;对非液体摩擦轴承主要考虑润滑油的_________
三、简答题9-41.滑动轴承主要适用于那些场合?9-42.非液体摩擦滑动轴承的失效形式和设计准则各是什么?9-43.非液体摩擦滑动轴承需要进行哪些计算?其目的各是什么?9-44.根据滑动轴承可能发生的失效形式,分析对轴瓦材料有哪些性能要求9-45.在设计液体动压滑动轴承时,是否需要进行非液体摩擦轴承的计算,___?9-46.试画出动压轴承的油膜形成过程9-47.液体动压润滑轴承的工作能力准则有哪些?9-48.提高液体动压润滑轴承承载能力的措施有哪些?9-49.当液体动压润滑轴承的温升过高,降低其温升的措施有哪些?9-50.何谓摩擦、磨损和润滑?
四、分析计算题9-51.一非液体摩擦滑动轴承,B=100mm,d=100mm,轴颈转速n=600转/分,轴承材料的[p]=8MPa,[pv]=15MPa·m/s,[v]=3m/s求许用载荷F9-52.已知一起重机卷筒轴用滑动轴承,其径向载荷F=100kN,轴颈直径d=90mm,转速n=10r/min,试按非液体摩擦状态设计此轴承9-53.一向心滑动轴承,包角,轴颈直径d=80mm,宽径比B/d=1,相对间隙=
0.0015,轴颈和轴瓦的表面粗糙度Rz1=
1.6,Rz2=
3.2,在径向载荷F、轴颈圆周速度v的工作条件下,偏心率=
0.8,能形成液体动压润滑若其它条件不变,试求1当轴颈速度提高到时,轴承的最小油膜厚度为多少?2当轴颈速度降低为时,该轴承能否达到液体动压润滑?9-54.某一向心滑动轴承,包角为,轴颈直径d=80mm,轴承宽度B=120mm,直径间隙=
0.1mm,径向载荷F=50000N,轴的转速n=1000r/min,轴颈和轴瓦的表面粗糙度Rz1=
1.6,Rz2=
3.2,试求1若轴承达到液体动压润滑,润滑油的动力粘度应为多少?2若其它条件不变,将径向载荷F和直径间隙都提高20%,该轴承还能否达到液体动压润滑状态?
五、参考答案1.选择题9-1C;9-2A;10-3B;10-4A;10-5A;9-6D;9-7C;9-8A;9-9D;9-10A;9-11B;9-12C;9-13B;9-14D;9-15C;9-16D;9-17A;9-18B;9-19C;9-20A;9-21B;9-22C;9-23D;9-24A;9-25C;9-26D;9-27B;9-28CB;9-29C;9-30B;2.填空题9-31跑合稳定磨损剧烈磨损9-32节约贵重金属维修方便9-33温度压力9-34干摩擦边界摩擦混合摩擦流体摩擦边界摩擦混合摩擦边界摩擦干摩擦9-35磨损胶合维护边界膜不被破坏9-36p≤[p]pv≤[pv]v≤[v]9-37过度磨损温升过高而发生胶合9-38直径间隙轴颈直径d偏心距e半径间隙C9-39宽径比相对间隙9-40粘性油性3.简答题9-41~9-46参考答案从略,可参考本章内容9-47.1)保证油膜厚度条件hmin>[h];2)保障温升条件t≤[t]9-48.增大宽径比;减小相对间隙;增大润滑油粘度;提高转速;降低轴颈和轴瓦的表面粗糙度9-49.减小宽径比;增大相对间隙;降低润滑油粘度;采用压力供油;轴承座增加散热和降温措施;9-50.摩擦是指两物体在发生相对运动(或有相对运动趋势)时,在接触表面上产生阻碍相对运动的现象磨损是指在摩擦过程中,摩擦表面的材料发生微量脱落或转移的现象润滑是指在作相对运动的两物体接触表面之间加入润滑剂,以减少摩擦、降低磨损4.分析计算题9-51解题要点根据≤[pv]=15MPa·m/s得到F≤=47746N根据≤[p]=8MPa得到F≤=80000N验算速度m/s>[v]=3m/s因为不满足v≤[v],轴承不能承载其改进方法因为相差不大,如果强度允许,可以减小一点轴颈直径,使圆周速度v减小;另外,可以采用[v]较大的轴承材料9-52答题要点1确定轴承结构和润滑方式因为此轴承为低速重载轴承,尺寸大,为便于拆装和维修,采用剖分式结构润滑方式采用油脂杯式脂润滑2选择轴承材料按低速、重载的条件,初步选用铸铝青铜ZcuAl10Fe3,其[p]=15MPa,[pv]=12MPa·m/s,[v]=4m/s3确定轴承宽度对低速、重载轴承,宽径比应取大些初选B/d=
1.2,则轴承宽度B=108mm,取B=110mm,4验算=<[p]=15MPa<[pv]=12MPa·m/sm/s<[v]=3m/s可见,p与[p]比较接近,pv和v很富裕,可以适当减小轴承宽度取宽径比B/d=1,则B=90mm压强p=
12.35MPa,v=
0.047,pv=
0.58MPa·m/s均满足要求9-53解题要点1求在F、v和=
0.8工作条件下的最小油膜厚度hmin由B/d=1,d=80mm,得B=80mm则hmin=
0.012mm=12根据=
0.8和B/d=1和包角,查得S=
0.0482取K=2,计算许用最小油膜厚度[h][h]=K(RZ1+RZ2)=
1.6+
3.2=
9.6可见,hmin>[h],轴承可以形成流体流体动压润滑3求当时的最小油膜厚度根据,S与n成正比,而,v与n成正比,故S与v成正比,得到当时,S==
0.0816据此查得偏心率=
0.7,hmin=
0.018mm=184验算当时能否达到液体动压润滑根据S与v成正比,得到当时,S==
0.0336据此查得偏心率=
0.85,hmin=
0.009mm=9因hmin<[h],所以,当时,不能形成流体动压润滑9-54解题要点1确定所需最小油膜厚hmin取K=2,则[h]=K(RZ1+RZ2)==
9.6=
0.0096mm取hmin=10=
0.01mm2求S半径间隙C C==
0.05mm偏心率=
0.8宽径比根据=
0.8和宽径比查得S=
0.0373求润滑油动力粘度轴承相对间隙
0.00125轴颈转速n=1000r/min=1000/60r/s则=
0.0181Pa·s所以,若形成流体动压润滑,润滑油的粘度应≥
0.0181Pa·s4求径向载荷F和直径间隙提高20%,该轴承的最小油膜厚hmin轴承相对间隙
0.0015轴承特性数=
0.021根据S=
0.021和宽径比,查得=
0.88则hmin=
0.0072mm=
7.2可见hmin<[h]=
9.6,轴承不能达到液体动压润滑状态PAGE1。