三油楔固定瓦滑动轴承空间安装方位
对其性能影响的研究
阎庆华1
安 琦
2
1.上海新侨职业技术学院,上海,200237
2.华东理工大学,上海,200237
摘要:以三油楔固定瓦滑动轴承为研究对象,采用数值模拟方法,深入探讨了轴瓦空间安装位置(轴承安装角)对三油楔固定瓦滑动轴承静动特性和稳定性的影响,得出了三油楔固定瓦滑动轴承静动特性和稳定性随轴承安装角变化而变化的一系列规律性曲线,并进行了理论分析。
关键词:三油楔固定瓦滑动轴承;轴承安装角;静动特性;数值模拟
中图分类号:T H 117 文章编号:1004 132X(2007)11 1281 04
Study on the Influences of Installation Angle on the Characteristics of
Three -lobe Journal Bearing
Yan Qing hua 1 An Q i
2
1.Shanghai Xinqiao Institute of Profession and Technolog y,Shanghai,200237
2.East China U niversity of Science and Technolog y,Shanghai,200237
Abstract :T hree-lobe journal bearing was taken as the research subject.The influences o f instal lation ang le on the characteristics of three-lobe jo urnal bearing ,such as static and dynam ic character istics and stability ,w er e investigated deeply by use of the num er ical simulatio n w ith M atlab languag e.A ser ies of reg ular curves of the influences of the installation angle on the characteristics of three-lobe bearing are o btained,and these cur ves w ere analy zed theoretically.
Key words :thr ee-lo be jo urnal bearing;bearing installatio n ang le;static and dynamic character istics;numerical simulatio n
收稿日期:2006 04 03
基金项目:上海高校优秀青年教师后备人选基金资助项目(03YQH B187)
0 引言
三油楔固定瓦滑动轴承是应用十分广泛的一种支承元件,这种轴承的特点之一是结构的不对称性,三块轴瓦在空间的安装方位对其工作性能会产生影响。若以安装角作为衡量轴承空间安装方位的参数,轴承的静动特性将与轴承的安装角有关[1]。当安装角变化时,轴承的油膜压力分布、承载能力和动力学参数也随之而发生改变,因此,空间安装方位成为三油楔固定瓦滑动轴承研究和应用中的一个重要参数。经对以往的研究文献分析发现,目前有关三油楔固定瓦滑动轴承安装角对其性能影响的研究尚不完善[2,3],文献[4]对三油楔固定瓦滑动轴承不同安装角进行了较系统的实验研究,但其实验仅局限于三个不同安装位置,未能给出安装角在整个变化过程中对轴承性能的影响规律。鉴于这一情况,本文以三油楔固定瓦滑动轴承为研究对象,采用数值模拟方法,在对三油楔固定瓦滑动轴承的静动特性进行研究的基础
上,深入探讨了三油楔固定瓦滑动轴承安装角对其静动态特性及稳定性的影响。
1三油楔固定瓦滑动轴承空间不同方位的几何关系
图1所示为三油楔固定瓦滑动轴承的结构简图[5]
。图中,三油楔固定瓦滑动轴承三块瓦呈120 均布,其中进油口为20 3均布。轴颈处于中心位置,各瓦中心与轴颈中心有一预偏心距 ,O 1、O 2和O 3分别为瓦块1、2、3的中心位置。当在垂直方向加一载荷F 时,
轴颈偏离中心位置。
图1 三油楔固定瓦滑动轴承结构简图
1281
图2a 为载荷F 竖直作用于轴颈,安装角 =0时的工作情形,图2b 为载荷方向不变,轴瓦顺时针旋转60 ( =60 )
时的工作情形。
(a )
(b )
图2
不同安装角的瓦块位置示意图
图3a 、图3b 分别为上述两种空间轴瓦方位下对应的轴瓦、轴颈与中心位置的关系。其中O 为轴承中心,O j 为轴颈中心,e 、 分别为轴颈中心O j 相对于轴承中心O 的偏心距和偏位角,e 1、e 2、e 3和 1、 2、 3分别为对应的瓦块1、2、3的偏心距和偏位角, 为以轴瓦上方垂线为基准顺时针转动时的安装角。若以 表示逆时针旋转时的安装角,则变换为对应的顺时针角度为120 -
。
(a )
(b )
图3
轴瓦、轴颈与轴承中心的位置关系
2三油楔固定瓦滑动轴承静动特性数值
计算和稳定性判别方法
轴承的压力分布可采用量纲一非定常Reynolds 方程[5]求解,即
(d 3 p )+(b D )2 (d 3 p
)=
3 d
+6(v x co s +v y sin )
(1)
式中, 为轴承周向角,由垂直向上的方位起,顺时针方向计量;d 为量纲一油膜厚度;b 为轴承宽度;D 为轴颈直径; 为量纲一轴向坐标;p 为量纲一油膜压力;v x 、v y 为轴颈中心相对于轴瓦中心的量纲一变位速度在水平方向和垂直方向的分量。
式(1)中量纲一油膜厚度为
d a 1+ a (co s - a +
)(2) a = 2
+m 2-2 m co s [ + -
2 (a-1)
3
](3)
a =2 (a -1)
3
+ar csin sin [ -
2 (a -1)
3] a
(4)
a =e a /c =e/c m = /c
式中,a 为对应的瓦块1、2、3; a 为各瓦的量纲一偏心率;c 为瓦弧半径与轴颈半径之差; a 为各瓦的偏位角; 为轴颈中心相对于轴承中心的偏心率;m 为预负荷系数。
本文在计算时采用雷诺边界条件。
采用M ATLAB 语言编程,用有限差分法求
解[5,6]雷诺方程,其计算流程如图4所示。通过对三油楔滑动轴承有关静特性参数的计算,发现其与文献[5,7]的研究结果十分吻合,表明本文的数值计算方法具有良好的可靠性,为深入研究其特性创造了条件。
流程图中输入的偏位角 值是根据偏心率 的大小选取的,原则是偏心率越大,选取的偏位角越小;但当 很小时,偏位角宜取小值,一般选取50 ~
60 范围为宜。当偏位角取值偏差较大时,会增加迭代次数,从而使计算时间变长。图4所示的b D 为轴承的宽径比, 为收敛允许的相对误差值。
图4 三油楔固定瓦滑动轴承数值计算流程图
根据三油楔固定瓦滑动轴承动特性的8个刚
度和阻尼系数,可计算求得反映油膜综合刚度的
相对值 量纲一等效刚度系数K eq ,反映油膜中涡动因素对阻尼因素的相对比例关系 界
1282
限涡动比 2st 及量纲一界限失稳转速n st [8]:
K eq =K xx C y y +K yy C x x -K xy C y x -K yx C x y
C x x +C y y (5) 2s t =
(K eq -K x x )(K eq -K yy )-K x y K
yx
C x x C yy -C xy C y x
(6)n st =
K eq 2st
(7)
对于油膜来说,K eq 和 2st 同为两个稳定性指标。当K eq <0时,即为绝对不稳定;当K eq >0, 2
st
<0时,一般为绝对稳定;当K eq >0, 2st
>0时,系统失稳,转速为一定值,n st 越大,则轴承的稳定性越好[1]
。
3轴瓦空间安装方位对其性能影响的研究结果及分析
通过上述数值计算方法,深入探讨了三油楔固定瓦滑动轴承空间安装方位对其静动态特性和稳定性的影响。
图5所示为 =0.2、b/D =0 5时,三油楔固定瓦滑动轴承不同安装角 对其油膜压力p 的
影响。
(a ) =
(b ) =60
图5
安装角 对三油楔固定瓦滑动轴承油膜压力p 的影响
图5的三部分油膜压力从左至右分别对应于瓦3、瓦1和瓦2。图5a 为安装角 =0时的油膜压
力分布,图5b 为安装角 =60 时的油膜压力分布。可以看出,随着轴瓦安装角的不同,对应的轴瓦位置和进油口位置亦随之改变,进而影响轴承油膜压力的分布和大小。
图6所示为 =0.2、b/D =0 5时,轴承安装
角 沿轴颈旋转方向从0旋转到120 时对应的量
纲一承载力F 和偏位角
的变化曲线。
(a )F - 变化曲线(b ) - 变化曲线
图6
轴承安装角 对三油楔固定瓦滑动轴承量纲一承载力F 和偏位角 的影响
从图6a 可知,随着轴承安装角 的增大,三油楔固定瓦滑动轴承量纲一承载力F 呈现出先增大、后减小、再增大的趋势。在本文给定的参数条件下,其最大和最小量纲一承载力相差40%左右。其中承载能力的最大值出现在安装角 沿轴颈旋转方向转动22 左右,承载能力的最小值出现在安装角沿轴颈旋转方向转动80 左右。这一规律与文献[8]中的实验结论吻合。图6b 表明,随着轴承安装角 的增大,三油楔固定瓦滑动轴承偏位角先减小、后增大。在给定参数条件下,其最小值出现在轴承安装角转过45 左右,最大值出现在轴承安装角为120 。
图7所示为三油楔固定瓦滑动轴承不同安装角 对其量纲一刚度系数K (K xx 、K xy 、K yx 、K yy )
的影响。
(a )K xx - 变化曲线
(b )K x y - 变化曲线
(c )K yx - 变化曲线(d )K y y - 变化曲线
图7
轴承安装角 对三油楔固定瓦滑动轴承量纲一刚度系数K 的影响
图7表明,三油楔固定瓦滑动轴承安装角 对
其刚度系数K 有较大的影响,且4个刚度系数K xx 、K xy 、K yx 、K yy 随轴承安装角变化而变化的规律各不相同。
图8所示为三油楔固定瓦滑动轴承不同安装角 对其量纲一阻尼系数C (C xx 、C xy 、C yx 、C yy )的影响。由图8可以看出,三油楔固定瓦滑动轴承安
1283
装角 对其阻尼系数C 同样有较大的影响,且4个阻尼系数C xx 、C xy 、C yx 、C yy 随轴承安装角变化而变化的规律各不相同。
(a )C x x - 变化曲线
(b )C x y -
变化曲线
(c )C yx - 变化曲线(d )C y y - 变化曲线
图8
轴承安装角 对三油楔固定瓦滑动轴承
量纲一阻尼系数C 的影响
(a )K e q - 变化曲线
在上述研究的基础上,本文进一步考察了三油楔固定瓦滑动轴承空间安装方位对其稳定性影响的过程。图9所示为三油楔固定瓦滑动轴承安装角 对其稳定(b ) 2
st
- 变化曲线
性的影响。
图9a 表明,在给定的参数条件下,三油楔固定瓦滑动轴承的等效刚度K eq 为正值,随轴承安装角的变化而变化,且变化幅度较大;在(c )n st - 变化曲线图9轴承安装角 对三油楔固定瓦滑动轴承稳定
性参数K eq 、
2st 、n st 的影响轴承安装角为22 时,即对应的承载力最大时,量纲一等效刚度K eq 为最小。图9b 表明三油楔固定瓦滑动轴承的界限
涡动比 2
st 随着轴承安装角的变化而变化,其最大界限与最小界限的
涡动比值相差约
45%。图9c 表明三油楔固定瓦滑动轴承的界限失稳转速n st 随轴承安装角的变化而变化,呈先增大后减小的趋势,其最大值出现在轴承安装角为40 左右,此时轴承稳定性最好。
4 结论
(1)三油楔固定瓦滑动轴承的量纲一承载力
F 和偏位角 随轴承安装角 的变化而变化,其最大承载力出现在安装角大约为22 时,最小承载力出现在安装角大约为80 时,最小偏位角出现
在安装角大约为45 时,最大偏位角出现在安装角大约为120 时。
(2)三油楔固定瓦滑动轴承的量纲一刚度系数K 和阻尼系数C 随轴承安装角 的变化而变化,且每一刚度系数和阻尼系数随轴承安装角变
化的规律各不相同。
(3)三油楔固定瓦滑动轴承的稳定性随轴承安装角 的变化而变化,其稳定性的最好状态出现在轴承安装角大约为40 时。若将轴承安装角设置在20 ~40 之间,可得到较大的轴承承载力和较好的稳定性。
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(编辑 何成根)
作者简介:阎庆华,女,1969年生。上海新侨职业技术学院汽车与数控系副教授。主要研究方向为轴承转子系统动力学。发表论文10余篇。安 琦,男,1963年生。华东理工大学机械及动力学院教授、博士研究生导师。
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滑动轴承性能对震动的产生主要原因 一般来说，轴承中的滚动轴承本身不产生噪音。通常感觉到的轴承噪音事实上是轴承直接或间接地与周围结构产生振动 的声音效应。 这就是为什么许多时候噪音问题可被视为涉及到整个滑 动轴承应用的振动问题。因加载滚动体数量变化而产生的激振当一个径向负荷加载于某个轴承时，其承载负荷的滚动体数量在运行中会稍有变化，即：2-3-2-3....这引起了负荷方向的偏移。由此产生的振动是不可避免的，但可通过轴向预加载来减轻，加载于所有滚动体（不适用于轴承中的圆柱滚子轴承）。 部件的波度在轴承圈与轴承座或传动轴之间密配合的情 况下，轴承圈有可能与相邻部件的外形相配合而变形。如果出现变形，在运行中便可能产生振动。因此，把轴承座和传动轴进行机加工到所需的公差很重要。 局部损坏由于操作或安装错误，小部分轴承滚道和滚动体可能会受损。在运行中，滚过受损的TIMKEN轴承部件会产生特定的振动频率。振动频率分析可识别出受损的轴承部件。应用场合中的振动行为在许多应用中，滑动轴承的刚度与周围结构的刚度相同。由于这个特点，只要正确地选择轴承（包括预
负荷和游隙）及其在应用中的配置，就有可能减低应用中的振动。 1.摩擦相容性 轴承轴径与轴瓦直接接触时避免发作粘附和构成边境光滑的性能。影响摩擦副摩擦相容性的资料要素是： （1）成副资料冶金上构成合金的难易水平。 （2）资料与光滑剂的亲和才能。 （3）成副资料在无光滑状态下的摩擦因数。 （4）资料的微观组织。 （5）资料的热导率。 （6）资料外表能的大小和氧化膜的特性。 2.钳入性 资料允许光滑剂中外来硬质颗粒钳入而避免刮伤或（和）磨粒磨损的才能。对金属资料而言，硬度低和弹性模量低者，钳入性就好，而非金属资料则不一定，例如碳石墨，弹性模量较低，但钳入性不好。滑动轴承通常用较软资料与较硬资料构成摩擦幅，普通用较软资料做轴瓦。 3.磨合性 轴承在轴径与轴瓦的磨合过程中，减小轴径与轴瓦加工误差、同轴度误差、外表粗糙度参数值，使接触平均，从而降低摩擦力、磨损率的才能。
CQH-A液体动压滑动轴承实验台 使用说明书 本实验台用于液体动压滑动轴承实验，主要用它来观察滑动轴承的结构，测量其径向油膜压力分布和轴向油膜压力分布，测定其摩擦特征曲线和承载量。 该实验台结构简单、重量轻、体积小、外形美观大方，测量直观准确，运行稳定可靠。 一、实验台结构简介 1. 该实验台主要结构见图1所示： 图1 滑动轴承试验台结构图 1. 操纵面板 2. 电机 3. V带 4. 轴油压表接头 5. 螺旋加载杆 6. 百分表测力计装置 7. 径向油压表(7只) 8. 传感器支承板 9. 主轴10. 主轴瓦11. 主轴箱 2. 结构特点 该实验台主轴9由两个高精度的单列向心球轴承支承。 直流电机2通过V带3驱动主轴9，主轴顺时针旋转，主轴上装有精密加工制造的主轴瓦10，由装在底座里的无级调速器实现主轴的无级变速，轴的转速由装在面板1上的左数码管直接读出。 主轴瓦外圆处被加载装置（未画）压住，旋转加载杆5即可对轴瓦加载，加
载大小由负载传感器传出，由面板上右数码管显示。 主轴瓦上装有测力杆，通过测力计装置可由百分表6读出摩擦力值。 主轴瓦前端装有7只测径向压力的油压表7，油的进口在轴瓦长度的1/2处。 在轴瓦全长的1/4处装有一个轴向油压表的接头，需要时可用内六角扳手将堵油塞旋出，再装上备用的轴向油压表。 3. 实验中如需拆下主轴瓦观察，需按下列步骤进行： a. 旋出外加载传感器插头。 b. 用内六角扳手将传感器支承板8上的两个内六角螺钉卸下，拿出传感器支承板即可将主轴瓦卸下。 二、主要技术参数 实验轴瓦：内直径d=60mm 有效长度B=125mm 表面粗糙度?7） 材料ZCuSn5Pb5Zn5（即旧牌号ZQSn6－6－3）加载范围0~1000N（0~100kg?f） 百分表精度0.01 量程0—10mm 油压表精度 2.5% 量程0～0.6Mpa 测力杆上测力点与轴承中心距离L=120mm 测力计标定值k=0.098N/格 电机功率：355W 调速范围：2～400rpm 实验台总量：52kg 三、电气工作原理 5 4 3 图二 1—主轴转速数码管：主轴转速传感器采集的实时数据。
油膜轴承的故障机理与诊断 油膜轴承因其承载性能好，工作稳定可靠、工作寿命长等优点，在各种机械、各个行业中都得到了广泛的应用，对油膜轴承故障机理的研究工作也比较广泛和深入。 一、油膜轴承的工作原理 油膜轴承按其工作原理可分为静压轴承与动压轴承两类。 静压轴承是依靠润滑油在转子轴颈周围形成的静压力差与外载荷相平衡的原理进行工作的。不论轴是否旋转，轴颈始终浮在压力油中，工作时可以保证轴颈与轴承之间处于纯液体摩擦状态。因此，这类轴承具有旋转精度高、摩擦阻力小、承载能力强的特点，并且对转速的适应性和抗振性非常好。但是，静压轴承的制造工艺要求较高，还需要一套复杂的供油装置，因此，除了在一些高精度机床上应用外，其他场合使用尚少。 动压轴承油膜压力是靠轴本身旋转产生的，因此供油系统简单，设计良好的动压轴承具有很长的使用寿命，因此，很多旋转机器（例如膨胀机、压缩机、泵、电动机、发电机等）均广泛采用各类动压轴承。 在旋转机械上使用的液体动压轴承有承受径向力的径向轴承和承受轴向力的止推轴承两类，本节主要讨论径向轴承的故障机理与诊断。 在动压轴承中，轴颈与轴承孔之间有一定的间隙（一般为轴颈直径的千分之几），间隙内充满润滑油。轴颈静止时，沉在轴承的底部，如图1-1 (a )所示。当转轴开始旋转时，轴颈依靠摩擦力的作用，沿轴承内表面往上爬行，达到一定位置后，摩擦力不能支持转子重量就开始打滑，此时为半液体摩擦，如图1-1（b)所示。随着转速的继续升高，轴颈把具有黏性的润滑油带入与轴承之间的楔形间隙（油楔）中，因为楔形间隙是收敛形的，它的入口断面大于出口断面，因此在油楔中会产生一定油压，轴颈被油的压力挤向另外一侧，如图1-1（c）所示。如果带入楔形间隙内的润滑油流量是连续的，这样油液中的油压就会升高，使入口处的平均流速减小，而出口处的平均流速增大。由于油液在楔形间隙内升高的压力就是流体动压力，所以称这种轴承为动压轴承。在间隙内积聚的油层称为油膜，油膜压力可以把转子轴颈抬起，如图1-1（d)所示。当油膜压力与外载荷平衡时，轴颈就在与轴承内表面不发生接触的情况下稳定地运转，此时的轴心位置略有偏移，这就是流体动压轴承的工作原理。
毕业设计开题报告 机械设计制造及自动化 油液动压径向轴承设计及计算 1、选题的背景、意义 流体动压径向滑动轴承具有承载能力大、功耗小、耐冲击、抗振性好、运转精度高等突出的优点。所以，在高速、低速以及高速精密的旋转机械中应用十 分普遍，而且成为旋转机械的重要部件。比如在汽轮机组、舰船主动力机组、石油钻井机械、轧机及各类大型机床中都有广泛的应用，而且成为这类机械的关键部件之一。在这些机器中，径向滑动轴承的性能优劣直接影响或决定了整台机器的性能和效率。比如在汽轮发电机组中，性能优良的滑动轴承可以减少停机检修的次数，烧瓦的可能性也低得多。 轴承基本参数(轴径的长径比、半径间隙、偏心距和轴承包角等)的变化，对轴承的静动态特性会产生很大的影响。另外，实际工作中的滑动轴承，由于加工、安装误差等因数，其工况条件与理论分析时所考虑的理想工况有很大差距，这种情况下，轴承的一些性能参数会发生变化。 2、相关研究的最新成果及动态 我国轴承行业发展到现在，已具备相当的生产规模和较高的技术、质量水平。具有一定规模的轴承企业已发展到1 500余家，职工人数壮大到近80万人，轴承年产量从1 949年的1 3．8J5套增加到目前的20多亿套，轴承品种累计从1 00多个增加至7000多个，规格达28000多个。 近1 0年来国外轴承知名公司(如SKF、FAG、NSK、NBM 、 KOYO、T JM KEN、TORRlNGTON等)先后在我国投资办厂，对我国轴承设计技术水平的提高，生产工艺和生产管理的规范、生产装备水平的现代化、产品的质量和使用性能的提高等方面起到了很大的推动作用。2OO亿元，年出口量逾7．7亿套，出口创汇约达7
实验三动压滑动轴承实验 一、实验目的 1.验证动压滑动轴承油膜压力分布规律，了解影响油膜压力分布规律的因素，并根据油膜压力分布曲线确定端泄影响系数K b； 2.测定动压滑动轴承的摩擦特征曲线，并考察影响摩擦系数的因素。 二、实验设备及仪器 1.HZS-1型动压滑动轴承试验台 图1 HZS-1型动压滑动轴承实验台 图1为试验台总体布置，图中件号1为试验的轴承箱，通过联轴器与变速箱7相联，6为液压箱，装于底座9的内部，12为调速电动机，通过三角带与变速箱输入轴相联，8为调速电机控制旋钮，5为加载油腔压力表，由減压阀4控制油腔压力，2为轴承供油压力表，由减压阀控制其压力，油泵电机开关为10，主电机开关为11，试验台的总开关在其正面下方。 图2为试验轴承箱，件号31为主轴，由一对D级滚动轴承支承，32为试验轴承，空套在主轴上，轴承内径d=60mm，有效宽度=60mm。在轴承中间横剖面上，沿周向开7个测压孔，在120°范围内的均匀分布，测压表21～27通过管路分别与测压孔相联。距轴承中间剖面L/4(15mm)处，轴承上端有一个测压孔，表头28与其相联，件号33为加载盖板，固定在箱体上，加载油腔在水平面上的投影面积为60cm2在轴承外圆左侧装有测杆35，环34装在测杆上以供测量摩擦力矩用，环34与轴承中心的距离为150mm，轴承外圆上装有两个平衡锤36，用以在轴承安装前做静平衡。
图2 实验轴承箱 箱体左侧装有一个重锤式拉力计如图3所示，测量摩擦力矩时，将拉力计上的吊钩与环34联接，即可测得摩擦力矩。测杆通过环34作用在拉力计上的力F，由重锤予以平衡，其 数值可由 α sin 1 R WL F= 求得。式中R为圆盘半径，W为重锤之重量，L1为重锤重心到轴 心之距离，α为圆盘之转角，圆盘转角α通过齿轮放大，可使表头指针转角放大10倍，表头刻度即为F的实际值，单位为克。 JZT型调速电动机的可靠调速范围为120～1200转/分，为了扩大调速范围，试验台传动系统中有一个两级变速箱，当手柄向右倾斜，主轴与电机转速相同；当手柄向右倾斜，主轴为电机转速的1/6。因此主轴的可靠调速范围为20～1200转/分。 图3 重锤式拉力计工作原理图 2.测速仪表及温度计 三、实验步骤 1. 测定动压滑动轴承的油膜压力分布，确定轴承端泄影响系数K b
实验三 动压滑动轴承实验 实验仪器：HS-B 型液体动压轴承试验台、计算机、绘图工具等 一、实验目的： 1、观察滑动轴承的结构； 2、测量及仿真其径向油膜压力分布和轴向压力分布； 3、测定及仿真其摩擦特性曲线 二、实验内容： 1、 测出某工况下的流体动压油膜压力分布和不同工况下的摩擦系数。 2、 整理计算实验数据，按比例绘制出油膜压力P 周向和轴向的分布曲线和轴承摩擦特性曲线。 三. 液体动压润滑径向滑动轴承的工作原理 当轴颈旋转将润滑油带入轴承摩擦表面时，由于油的粘性作用，当达到足够高的旋转速度时，油就被带入轴和轴瓦配合面间的楔形间隙内而形成流体动压效应，即在承载区内的油层中产生压力。当压力与外载荷平衡时，轴与轴瓦之间形成稳定的油膜。这时轴的中心相对轴瓦的中心处于偏心位置，轴与轴瓦之间处于完全液体摩擦润滑状态。因此这种轴承摩擦小，寿命长，具有一定吸震能力。 液体动压润滑油膜形成过程及油膜压力分布形状如图3-1所示。 滑动轴承的摩擦系数f 是重要的设计参数之一，它的大小与润滑油的粘度 (Pa s)、轴的转速n (r/min)和轴承压力p (MPa)有关，令 （1） 式中：λ — 轴承特性数 观察滑动轴承形成液体动压润滑的过程，摩擦系数f 随轴承特性数 λ 的变化如图8-2所示。图中相应于f 值最低点的轴承特性数 λc 称为临界特性数，且 λc 以右为液体摩擦润滑区，λc 以左为非液体摩擦润滑区，轴与轴瓦之间为边界润滑并有局部金属接触。因此f 值随 λ 减小而急剧增加。不同的轴颈和轴瓦材料，加工情况、轴承相对间隙等，f —λ曲线不同，λc 也随之不同。 λη=n p (b) 启动时 F F (a) 静止时（n=0） h min F φ e (c) 形成动压油膜 图 3-1 液体动压润滑油膜形成过程及油膜压力分布 0 λc λ f 非液体摩擦润滑区 液体摩擦润滑区 图 3-2 f —λ 特性曲线
液体动压轴承实验 一、实验目的 该实验台用于机械设计中液体动压滑动轴承实验。主要利用它来观察滑动轴承的结构、测量其径向油膜压力分布、测定其摩擦特征曲线。 1、观察滑动轴承的动压油膜形成过程与现象。 2、通过实验，绘出滑动轴承的特性曲线。 3、了解摩擦系数、转速等数据的测量方法。 4、通过实验数据处理，绘制出滑动轴承径向油膜压力分布曲线与承载量曲线。 二、实验系统组成 （一）实验系统组成 图1 滑动轴承实验系统框图
轴承实验系统框图如图1所示，它由以下设备组成： 1、ZCS—I液体动压轴承实验台——轴承实验台的机械结构 2、油压表——共7个，用于测量轴瓦上径向油膜压力分布值 3、工作载荷传感器——为应变力传感器、测量外加载荷值 4、摩擦力矩传感器——为应变力传感器、测量在油膜粘力作用下轴与轴瓦间产生的磨擦力矩 5、转速传感器——为霍尔磁电式传感器、测量主轴转速 6、XC—I液体动压轴承实验仪——以单片微机为主体、完成对工作载荷传感器，磨擦力矩传感器及转速传感器信号采集，处理并将处理结果由LED数码管显示出来。 （二）轴承实验台结构特点 实验台结构如图2所示 该试验台主轴7由两高精度的单列向心球轴承支承。直流电机1通过三角带2传动主轴7 ,主轴顺时针转动.主轴上装有精密加工的轴瓦5由装在底座上的无级调速器12实现主轴的无级变速，轴的转速由装在实验台上的霍尔转速传感器测出并显示。 主轴瓦5外圆被加载装置（末画）压住，旋转加载杆即可方便地对轴瓦加载，加载力大小由工作载荷传感器6测出，由测试仪面板上显示。 主轴瓦上还装有测力杆L，在主轴回转过程中，主轴与主轴瓦之间的磨擦力矩由磨擦力矩传感器测出，并在测试仪面板上显示，由此算出磨擦系数。 主轴瓦前端装有7只测径向压力的油压表4，油的进口在轴瓦的1/2处。由油压表可读出轴与轴瓦之间径向平面内相应点的油膜压力，由此可绘制出径向油膜压力分布曲线。
滚动轴承与滑动轴承性能及优缺点应用对比 滚动轴承与滑动轴承相比，具有下列优点： 1．滚动轴承的摩擦系数比滑动轴承小，传动效率高。一般滑动轴承的摩擦系数为0.08-0.12，而滚动轴承的摩擦系数仅为 0.001-0.005； 2．滚动轴承已实现标准化、系列化、通用化，适于大批量生产和供应，使用和维修十分方便； 3．滚动轴承用轴承钢制造，并经过热处理，因此，滚动轴承不仅具有较高的机械性能和较长的使用寿命，而且可以节省制造滑动轴承所用的价格较为昂贵的有色金属； 4．滚动轴承内部间隙很小，各零件的加工精度较高，因此，运转精度较高。同时，可以通过预加负荷的方法使轴承的刚性增加。这对于精密机械是非常重要的； 5．某些滚动轴承可同时承受径向负荷和轴向负荷，因此，可以简化轴承支座的结构； 6．由于滚动轴承传动效率高，发热量少，因此，可以减少润滑油的消耗，润滑维护较为省事； 7．滚动轴承可以方便地应用于空间任何方位的铀上。
但是，一切事物都是一分为二的，滚动轴承也有一定的缺点，主要是： 1．滚动轴承承受负荷的能力比同样体积的滑动轴承小得多，因此，滚动轴承的径向尺寸大。所以，在承受大负荷的场合和要求径向尺寸小、结构要求紧凑的场合〈如内燃机曲轴轴承)，多采用滑动轴承； 2．滚动轴承振动和噪声较大，特别是在使用后期尤为显著，因此，对精密度要求很高、又不许有振动的场合，滚动轴承难于胜任，一般选用滑动轴承的效果更佳。 3．滚动轴承对金属屑等异物特别敏感，轴承内一旦进入异物，就会产生断续地较大振动和噪声，亦会引起早期损坏。此外，滚动轴承因金属夹杂质等也易发生早期损坏的可能性。即使不发生早期损坏，滚动轴承的寿命也有一定的限度。总之，滚动轴承的寿命较滑动轴承短些。 可是，滚动轴承与滑动轴承相比较，各有优缺点，各占有一定的适用场合，因此，两者不能完全互相取代，并且各自向一定的方向发展，扩大自己的领域。但是，由于滚动轴承的突出优点，颇有后来者居上的趋势。目前，滚动轴承已发展成为机械的主要支承型式，应用愈来愈广泛。
1 滑动轴承的工程分析 下面是径向动压滑动轴承的一组计算公式。 1.最小油膜厚度h min h min =C-e=C(1－ε)=r ψ(1－ε) （1） 式中C=R －r ——半径间隙，R 轴承孔半径；r 轴颈半径； ε=e/C ——偏心率；e 为偏心距； ψ=C/r ——相对间隙，常取ψ=(0.6-1)×10-3(v)1/4 ， v 为轴颈表面的线速（m/s ） 设计时，最小油膜厚度h min 必须满足： h min /(R z1+R z2)≥2-3 ［1］ (2) 式中R z1、R z2为轴颈和轴承的表面粗糙度。 2.轴承的特性系数（索氏系数） S=μn ／（p ψ2 ）（3） 式中μ——润滑油在轴承平均工作温度下的动力粘度（Pa ·s ）； n ——轴颈的转速（r/s ）；p ——平均压强 （N/m 2 ） 用来检验轴承能否实现液体润滑。 ε值可按下面简化式求解。 A ε2 +E ε+C=0 （4） 其中A=2.31(B/d)-2 ,E=－(2.052A ＋1), C=1＋1.052A －6.4088S. 上式中d ——轴径的直径（m ）；B ——轴承的宽度（m ） 通常ε选在0.5-0.95之间，超出0-1间的值，均非ε的解［1］ 。 3．轴承的温升 油的平均温度t m 必须加以控制，否则，润滑油的粘度会降低，从而破坏轴承的液体润滑。 油的温升为进出油的温度差，计算式为： ) 5()(v K vBd Q c f p T S ψπψρψ += ? 式中 f —摩擦系数；c —润滑油的比热，通常取1680-2100 J/kg ℃；ρ—润滑油的密 度，通常取850-900kg/m 3；Q —耗油量(m 3 /s)，通常为承载区内流出的端泄量；K S —为轴承体 的散热系数［1,2］ 上式中的（f/ψ）、（Q/ψνBd ）值，如ε=0.5-0.95可按 f/ψ=0.15＋1.92 (1.119－ε)［1＋2.31 ( B/d )-2 (1.052－ε)］ （6） Q/ψνBd=ε(0.95-0.844ε)/[(B/d)-2+2.34-2.31ε] ［2］ （7） 求解，上式中的B ，d 的单位均为m ，p 的单位为N/m 2 ，ν为油的运动粘度，单位为m/s. 轴承中油的平均温度应控制在 t m =t 1+△T/2≤75℃ （8） 其中t 1为进油温度；t m 为平均温度 2 径向动压滑动轴承稳健设计实例 设计过程中可供选择的参数及容差较多，在选用最佳方案时，必须考虑各种因素的影响 和交互作用。如参数B 、轴颈与轴瓦的配合公差、润滑油的粘度的变化对油膜温升及承载能
滑动轴承常见故障及解决方法 【摘要】滑动轴承是机器中应用很广泛的一种传动，其工作平稳、可靠、无噪声。但在运行过程中常见故障很多，影响设备的正常运行。因此，总结故障原因，找出消除故障的解决方案和预防措施，从而可以达到设备正常运行，降低维修率，提高企业的经济效益。 【关键词】异常磨损；巴氏合金；轴承疲劳；轴承间隙 巴氏合金是滑动轴承常用材料之一，因其独特的机械性能，很多旋转机械广泛采用为滑动轴承材料。在日常工作中发现因滑动轴承故障导致停产，造成很大损失的情况时常发生。总结积累经验，参考有关书目知识，对巴氏合金轴承故障因素及解决方法作以简要论述。 一、巴氏合金松脱 巴氏合金松脱原因多产生于浇注前基体金属清洗不够，材料挂锡，浇注温度不够。当巴氏合金与基体金属松脱时，轴承就加速疲劳，润滑油窜入松脱分离面，此时轴承将很快磨损。 解决方法：重新挂锡，浇注巴氏合金。 二、轴承异常磨损 轴径在加速启动跑合过程中，轻微的磨合磨损和研配磨损都属正常。但是当轴承存在下列故障时，将出现不正常或严重磨损。 1、轴承装配缺陷。轴承间隙不适当，轴瓦错位，轴径在轴瓦中接触不良，轴径在运行中不能形成良好油膜，这些因素可引起转子振动和轴瓦磨损。 解决方法：更换轴承或重新修刮并做好标记，重新装配，使其达到技术要求。 2、轴承加工误差。圆柱轴承不圆，多油楔轴承油楔大小和分布不当，轴承间隙过大或过小，止推轴承推力盘端面偏摆量超差、瓦块厚薄不均,都能引起严重磨损。 解决方法：采用工艺轴检测修理轴承瓦不规则形状。 3、转子振动。由于转子不平衡、不对中，油膜振荡、流体激进等故障，产生高振幅，使轴瓦严重磨损、烧伤、拉毛。
液体动压径向滑动轴承设计与分析 摘要 动压式滑动轴承是轴承中的一个重要类别，对其进行分析研究在实际中具有重要意义。液体动压径向滑动是其中的重要一类，本文以径向滑动轴承为研究对象，以雷诺方程的建立及求解过程为理论基础，对滑动轴承在处于液体动压的工况情况进行理论分析。 本课题的目的就是旨在结合滑动轴承的工作特点和性能，合理的优化轴承的结构形式，对轴承的各性能进行优化设计。通过图纸对轴承结构进行分析优化，利用相关公式对性能进行计算与分析，对整个轴承进行优化设计。 关键字：滑动轴承；雷诺方程
目录 第一章 1绪论 (4) 1.1本课题的选定 (5) 1.2滑动轴承制造和生产技术的发展现状 (5) 1.3本课题研究的主要内容及基本工作思路 (6) (一)主要内容 (6) （二）本课题基本工作思路 (6) 第二章 2液体动压径向滑动轴承的总体设计方案 (6) 2.1滑动轴承 (6) （一）滑动轴承的主要类型和结构 (6) 2.2液体动压润滑的基本原理和基本关系 (8) （一）液体动压油膜的形成理论 (8) （二）液体动压润滑的基本方程 (8) （三）油楔承载机理 (11) 2.3液体动压径向滑动轴承基本原理 (11) （一）径向滑动轴承液体动压润滑的建立过程 (11) (二)径向滑动轴承的几何关系和承载能力 (12) （三）径向滑动轴承的参数选择 (16) （四）径向滑动轴承的供油结构 (18) 第三章 3液体动压径向滑动轴承的实例计算 (20) 3.1主要技术指标 (20) 3.2选择轴承材料和结构 (20) 3.3润滑剂和润滑方法的选择 (21) 3.4性能计算 (21) （一）承载能力计算 (21) （二）层流校核 (22)
液体动压滑动轴承实验报告 一、实验目的 1、测量轴承的径向和轴向油膜压力分布曲线。 2、观察径向滑动轴承液体动压润滑油膜的形成过程和现象。 3、观察载荷和转速改变时的油膜压力的变化情况。 4、观察径向滑动轴承油膜的轴向压力分布情况。 5、测定和绘制径向滑动轴承径向油膜压力曲线，求轴承的承载能力。 6、了解径向滑动轴承的摩擦系数f 的测量方法和摩擦特性曲线λ的绘制方法。 二、实验设备及工具滑动轴承实验台 三、实验原理 1、油膜压力的测量 轴承实验台结构如图1所示，它主要包括：调速电动机、传动系统、液压系统和实验轴承箱等部分组成。 在轴承承载区的中央平面上，沿径向钻有8个直径为1mm 的小孔。各孔间隔为 22.50，每个小孔分别联接一个压力表。在承载区内的径向压力可通过相应的压力表直接读出。 将轴径直径（d=60mm ）按比例绘在纸上，将1~8个压力表读数按比例相应标出。（建议压力以1cm 代表5kgf/cm 2）将压力向量连成一条光滑曲线，即得到轴承中央剖面油膜压力分布曲线）。 同理，读出第4和第8个压力表示数，由于轴向两端端泄影响，两端压力为零。光滑连结0‘，8’，4‘，8’和0‘各点，即得到轴向油膜压力分布曲线。 图1 轴承实验台结构图 1、操纵面板 2、电机 3、三角带 4、轴向油压传感器接头 5、外加载荷传感器 6、螺旋加载杆 7、摩擦力传感器测力装置 8、径向油压传感器（8只） 9、传感器 支撑板 10、主轴 11、主轴瓦 12、主轴箱 、管路敷设技术通过管线不仅可以解决吊顶层配置不规范高中资料试卷问题，而且可保障各类管路习题到位。在管路敷设过程中，要加强看护关于管路高中资料试卷连接管口处理高中资料试卷弯扁度固定盒位置保护层防腐跨接地线弯曲半径标等，要求技术交底。管线敷设技术中包含线槽、管架等多项方式，为解决高中语文电气课件中管壁薄、接口不严等问题，合理利用管线敷设技术。线缆、电气课件中调试资料试卷电气设备，在安装过程中以及安装结束后进行 高中资料试卷调整试验；通电检查所有设备高中资料试卷相互作用与相互关系，根据生产工艺高中资料试卷要求，对电气设备进行空载与带负荷下高中资料试卷调控试验；对设备进行调整使其在正常工况下与过度工作下都可以正常工作；对于继电保护进行整核对定值，审核与校对图纸，编写复杂设备与装置高中资料试卷调试方案，编写重要设备高中资料试卷试验方案以及系统启动方案；对整套启动过程中高中资料试卷电气设备进行调试工作并且进行过关运行高中资料试卷技、电气设备调试高中资料试卷技术电力保护装置调试技术，电力保护高中资料试卷配置技术是指机组在进行继电保护高中资料试卷总体配置时，需要在最大限度内来确保机组高中资料试卷安全，并且尽可能地缩小故障高中资料试卷破坏范围，或者对某些异常高中资料试卷工况进行自动处理，尤其要避免错误高中资料试卷保护装置动作，并且拒绝动作，来避免不必要高中资料试卷突然停机。因此，电力高中资料试卷保护装置调试技术，要求电力保护装置做到
实验四 液体动压滑动轴承实验指导书 一、实验目的 1、了解实验台的构造和工作原理，通过实验进一步了解动压润滑的形成，加深对动 压原理的认识。 2、学习动压轴承油膜压力分布的测定方法，绘制油膜压力径向和轴向分布图，验证 理论分布曲线。 3、掌握动压轴承摩擦特征曲线的测定方法，绘制f —n 曲线，加深对润滑状态与各参 数间关系的理解。 二、实验原理及装置 1．概述 此项实验是径向加载的液体动压滑动轴承实验。其目的是测量轴承与转轴间隙中的 油膜在圆周方向的压力分布值(见图1)，并验证径向油膜压力最大值批P MAX 不在外载荷F R 的垂线位置，而是在最小油膜厚度附近，即0=??X P 处。该实验还可以测试下列几项内容。(1)测量轴承与转轴间隙中的油膜在轴线方向的压力分布值，并验证轴向压力分布曲线呈抛物线分布，即轴向油膜最大压力值在轴承宽度的中间位置(见图2)。 图1 周向油膜压力分布曲线 图2轴向油膜压力分布曲线 (2)测量径向液体动压滑动轴承在不同转速、不同载荷、不同粘度润滑油情况下的摩 擦系数f 值，根据取得的一系列f 值，可以做出滑动轴承的摩擦特性曲线，进而分析液体动压的形成过程，并找出非液体摩擦到液体摩擦的临界点，以便确定一定载荷、一定粘度润滑油情况下形成液体动压的最低转速，或一定转速、一定粘度润滑油情况下保证液体动压状态的最大载荷(见图3)。
图3 轴承摩擦特性曲线 2．实验装置及原理 本实验使用湖南长庆科教仪器有限公司生产的HS-B型液体动压轴承实验台如图4所示，它由传动装置、加载装置、摩擦系数测量装置、油膜压力测量装置和被试验轴承等组成。 图4 滑动轴承试验台 1．操纵面板2．电机3．三角带4．轴向油压传感器接头5．外加载荷传感器6．螺旋加载杆7．摩擦力传感器测力装置8．径向油压传感器（7只）9．传感器支撑板10．主轴11．主轴瓦12．主轴箱 1）传动装置 由直流电机2通过三角带3带动主轴顺时针旋转，由无级调速器实现无级调速。本实验台主轴的转速范围为3～375rpm，主轴的转速由装在面板1上的数码管直接读出。2）加载装置
稳健设计理论在液体动压滑动轴承中的应用 滑动轴承是各种传动装置中广泛采用的支承件，特别是在高速运转机械中，为了减小摩擦，提高传动效率，要求轴承与轴颈间脱离接触并具有足够的油膜厚度，以形成液体间的摩擦状态。 在滑动轴承设计中，只有当轴承尺寸、轴承载荷、相对运动速度、润滑油的粘度、轴承间隙以及表面粗糙度之间满足一定关系时，才能实现液体摩擦。任一参数取值不当，将出现非液体摩擦状态，导致液体摩擦的失效。以上参数的优化设计对轴承的使用性能及寿命有十分重要的作用。 通常，在设计中，往往对轴承的各设计参数和使用条件提出更高要求。轴承的设计参数或误差对轴承的性能的影响是非线性的，在不同的设计方案中，同样的误差程度，所产生的性能波动不尽相同。稳健设计就是找到一种设计方案，使得液体动压轴承的性能对误差不十分敏感，同时达到较宽松的加工经济精度而降低成本的目的。 本文对某液体动压滑动轴承进行稳健设计，建立相应的数学模型，并求得优化的设计方案。 1滑动轴承的工程分析 下面是径向动压滑动轴承的一组计算公式。 1.最小油膜厚度h min h min=C-e=C(1－ε)=rψ(1－ε)（1） 式中C=R－r——半径间隙，R轴承孔半径；r轴颈半径； ε=e/C——偏心率；e为偏心距； ψ=C/r——相对间隙，常取ψ=(0.6-1)×10-3(v)1/4，
v 为轴颈表面的线速（m/s ） 设计时，最小油膜厚度h min 必须满足： h min /(R z1+R z2)≥2-3［1］(2) 式中R z1、R z2为轴颈和轴承的表面粗糙度。 2.轴承的特性系数（索氏系数） S=μn ／（p ψ2）（3） 式中μ——润滑油在轴承平均工作温度下的动力粘度（Pa ·s ）； n ——轴颈的转速（r/s ）；p ——平均压强（N/m 2） 用来检验轴承能否实现液体润滑。 ε值可按下面简化式求解。 A ε2+E ε+C=0（4） 其中A=2.31(B/d)-2,E=－(2.052A ＋1),C=1＋1.052A －6.4088S. 上式中d ——轴径的直径（m ）；B ——轴承的宽度（m ） 通常ε选在0.5-0.95之间，超出0-1间的值，均非ε的解［1］。 3．轴承的温升 油的平均温度t m 必须加以控制，否则，润滑油的粘度会降低，从而破坏轴承 的液体润滑。 油的温升为进出油的温度差，计算式为： )5()(v K vBd Q c f p T S ψπψρψ +=? 式中f —摩擦系数；c —润滑油的比热，通常取1680-2100J/kg ℃；ρ—润滑油的密度，通常取850-900kg/m 3；Q —耗油量(m 3/s)，通常为承载区内流出的端泄量；K S —为轴承体的散热系数［1,2］ 上式中的（f/ψ）、（Q/ψνBd ）值，如ε=0.5-0.95可按
油膜振荡的特征及判别方法 山东工程学院曲庆文马浩柴山 摘要：油膜振荡是大型机电设备出现故障较多的原因之一，本文主要对机电设备中出现油膜振荡的特征及判别方法加以总结论述，以便尽可能地避免油膜振荡的产生，提高机电设备的利用率和生产效率，减少设备的维修时间。 关键词：油膜振荡；设备故障；故障检测 1 涡动 转轴的涡动通常有惯性涡动、液力涡动和气隙涡动等［1］。对于轴颈轴承受到动载荷时，轴颈会随着载荷的变化而移动位置。移动产生惯性力，此时，惯性力也成为载荷，且为动载荷，取决于轴颈本身的移动。轴颈轴承在外载荷作用下，轴颈中心相对于轴承中心偏移一定的位置而运转。当施加一扰动力，轴颈中心将偏离原平衡位置。若这样的扰动最终能回到原来的位置或在一个新的平衡点保持不变，即此轴承是稳定的；反之，是不稳定的。后者的状态为轴颈中心绕着平衡位置运动，称为“涡动”。涡动可能持续下去，也可能很快地导致轴颈和轴承套的接触，稳定性是轴颈轴承的重要性能之一，是由于惯性作用的主要例证。 惯性涡动是由于转子系统的不平衡重量引起的惯性离心力P强迫引起的涡动。图1所示，矢量P与瞬时轴的动态挠度oH的夹角ψ表示惯性涡动的不同位置，夹角ψ随轴的转速n W变化。对于小的n W值，ψ接近于零，当轴的转速小于临界转速时，ψ由零增加至90°，此时力P可以分解成作用在挠度方向oH上的力P r和垂直于OH的力P t。P r与轴的弹性变形后生成的弹性力相平衡；而P t则没有与之平衡的固定力，于是被迫形成“同步涡动”。当轴的转速达到临界转速n k时，涡动达到极值；若转速继续增加，超过临界转速n k后，涡动减小。此时， P r与挠度方向相反，产生自动对中现象，这是柔性轴的特征。
滑动轴承 学号 一 选择题 1. 宽径比d B /是设计滑动轴承时首先要确定的重要参数之一，通常取 d B / 。 A. 1~10 B.0.1~1 C. 0.3~1.5 D. 3~5 2. 下列材料中 不能作为滑动轴承轴瓦或轴承衬的材料。 A. ZSnSb11Cu6 B. HT200 C. GCr15 D. ZCuPb30 3. 在非液体润滑滑动轴承中，限制p 值的主要目的是 。 A. 防止出现过大的摩擦阻力矩 B. 防止轴承衬材料发生塑性变形 C. 防止轴承衬材料过度磨损 D. 防止轴承衬材料因压力过大而过度发热 4. 不是静压滑动轴承的特点。 A. 起动力矩小 B. 对轴承材料要求高 C. 供油系统复杂 D. 高、低速运转性能均好 5. 设计液体动压径向滑动轴承时，若通过热平衡计算发现轴承温升过高，下列改进措施中，有效的是 。 A. 增大轴承宽径比 B. 减小供油量 C. 增大相对间隙 D. 换用粘度较高的油 6. 含油轴承是采用 制成的。 A. 塑料 B. 石墨 C 铜合金 D. 多孔质金属 7. 液体摩擦动压径向轴承的偏心距e 随 而减小。 A. 轴颈转速n 的增加或载荷F 的增加 B. 轴颈转速n 的增加或载荷F 的减少 C. 轴颈转速n 的减少或载荷F 的减少 D. 轴颈转速n 的减少或载荷F 的增加 8. 径向滑动轴承的直径增大1倍，长径比不变，载荷不变，则轴承的压强p 变为原来的 倍。 A. 2 B. 1／2 C. 1／4 D. 4 9. 液体动压径向滑动轴承在正常工作时，轴心位置1O 、轴承孔中心位置O 及轴承中的油压分布应如图12-1的 所示。
图12-1 A. (a) B. (b) C. (c) D. (d) 10. 动压液体摩擦径向滑动轴承设计中，为了减小温升，应在保证承载能力的前提下适当 。 A. 增大相对间隙ψ，增大宽径比d B B. 减小ψ，减小d B C. 增大ψ，减小d B D. 减小ψ，增大d B 11. 动压滑动轴承能建立油压的条件中，不必要的条件是 。 A. 轴颈和轴承间构成楔形间隙 B. 充分供应润滑油 C. 轴径和轴承表面之间有相对滑动 D. 润滑油温度不超过50C ο 12. 在 情况下，滑动轴承润滑油的黏度不应选得较高。 A. 重载 B. 工作温度高 C. 高速 13. 与滚动轴承相比较，下述各点中， 不能作为滑动轴承的优点。 A. 径向尺寸小 B. 启动容易 C. 运转平稳，噪声低 D. 可用于高速情况下 14. 滑动轴承轴瓦上的油沟不应开在 。 A. 油膜承载区 B. 油膜非承载区 C. 轴瓦剖面上 15. 计算滑动轴承的最小油膜厚度m in h ，其目的是 。 A. 验算轴承是否获得液体摩擦 B. 汁算轴承的部摩擦力 C. 计算轴承的耗油量 D. 计算轴承的发热量 16. 设计动压径向滑动轴承时，若轴承宽径比取得较大，则 。 A. 端泄流量大，承载能力低，温升高 B. 端泄流量大，承载能力低，温升低 C. 端泄流量小，承载能力高，温升低 D. 端泄流量小，承载能力高，温升高 17. 双向运转的液体润滑推力轴承中，止推盘工作面应做成题图12-2 所示的形状。
油膜振荡分析与处理 油膜涡动是由于油膜不稳定造成的，其振动频率一般在0.4~0.6倍频，但在现场实际观察也有0.3~0.7倍频的情况甚至更高；影响油膜的原因很多，如：1转速，2轴承载荷，3油的粘度，4轴颈与轴的间隙，5轴颈与轴的尺寸，6油的温度7油压8轴承进油孔的直径等’还有轴瓦的宽度等。除了润滑油品质的影响外，还有轴瓦载荷的影响，轴瓦载荷较小时容易发生油膜涡动，过大的振动容易产生油膜涡动； 油膜涡动和油膜振荡在高、中压和低压转子上均可能发生，并且由于转子标高受热负荷的影响，油膜失稳不但可能在升速过程，而且也可能在带负荷期间发生。油膜振荡不仅会导致高速旋转机械的故障，有时也是造成轴承或整台机组破坏的原因。 其实所有的振动都是轴心绕其旋转中心旋转的，这个旋转中心并不一定是轴瓦中心，因为大家都知道在运行中轴是有偏心的； 解决油膜涡动的方法当然也不是使转子运行在临界转速以下，工作转速是设计好的，不可能都改成刚性转子； 可以从轴心位置图看到其轴心是否过高，可以判断该轴瓦是否载荷较低； 解决油膜涡动，一个是检查油的质量使其合格，保证油温在设计范围内，还有就是增加该轴瓦的载荷，比如抬高轴瓦，增加轴瓦的轴径比等。
油膜涡动： 油膜的楔形按油的平均流速绕轴瓦中心运动的现象称为油膜涡动，因其平均速度为轴颈圆周速度的一半，故又称为半速涡动。 机理： 油润滑滑动轴承工作时，以薄的油膜支承轴颈。在轴瓦表面的油膜速度为零（轴瓦静止），而在轴颈表面的油膜速度与轴颈表面相同（轴颈高速旋转）。因此，不论在圆周上的任何剖面，油膜的平均速度均为轴颈圆周速度的一半。 轴颈高速旋转时，油膜厚度随楔形变化，但油的平均流速却相对不变。由于油的不可压缩性，多出的油将从轴承两端流出，或者油膜的楔形按油的平均流速绕轴瓦中心运动。 如何诊断油膜涡动引起的振动？ 诊断油膜涡动可从以下的振动特征来判断： （1）油膜涡动的特征频率为略小于转子转速的1/2，并随转速的升高而升高，常伴有1倍频； （2）振动较稳定，次谐波振幅随工作转速的升高而升高； （3）相位较稳定； （4）轴心轨迹为双环椭圆，进动方向为正进动； （5）对轴承润滑油的温度、粘度和压力变化敏感。 怎样消除？ 当前在生产中，可通过以下途径来消除油膜涡动： （1）从结构上，保证轴颈相对于轴瓦处于较大的偏心下工作；
ZCS －II 型 液体动压轴承实验台实验指导书 一、实验目的 该实验台用于机械设计中液体动压滑动轴承实验。主要利用它来观察滑动轴 承的结构、测量其径向油膜压力分布、测定其摩擦特征曲线。使用该实验系统可 以方便地完成以下实验： 1、液体动压轴承油膜压力径向分布的测试分析 2、液体动压轴承油膜压力径向分布的仿真分析 3、液体动压轴承摩擦特征曲线的测定 4、液体动压轴承实验的其他重要参数测定：如轴承平均压力值、轴承PV 值、偏心率、最小油膜厚度等 二、实验系统 1、实验系统组成 轴承实验台的系统框图如图1所示，它由以下设备组成： ⑴ 轴承实验台——轴承实验台的机械结构 ⑵ 压力传感器——共7个，用于测量轴瓦上油膜压力分布值 ⑶ 力传感器——共1个，测量外加载荷值 ⑷ 转速传感器——测量主轴转速 ⑸ 力矩传感器——共1个，测量摩擦力矩 ⑹ 单片机 ⑺ PC 机 ⑻ 打印机 2、实验系统结构 该实验机构中滑动轴承部分的结构简图如图2 轴承实验台 力 传感器 力矩传感器 数据采集器 计 算 机 CRT 显示器 打 印 转速传感器 压力传感器
1、电机 2、皮带 3、摩擦力传感器 4、压力传感器：测量轴承表面油膜压力，共7个F1~ F7， 5、轴瓦 6、加载传感器：测量外加载荷值 7、主轴 9、油槽 10、底座 11、面板 12、调速旋钮：控制电机转速 试验台启动后，由电机1通过皮带带动主轴7在油槽9中转动，在油膜粘力作用下通过摩擦力传感器3测出主轴旋转时受到的摩擦力矩；当润滑油充满整个轴瓦内壁后轴瓦上的7个压力传感器可分别测出分布在其上的油膜压力值；待稳定工作后由温度传感器t1测出入油口的油温，t2测出出油口的油温。 3、实验系统主要技术参数 (1) 实验轴瓦：内径d＝70mm 长度L＝125mm (2) 加载范围：0～1800 N (3) 摩擦力传感器量程：50 N (4) 压力传感器量程：0～1.0 MPa (5) 加载传感器量程：0～2000 N (6) 直流电机功率：355 W (7) 主轴调速范围：2～500 rpm
滚动轴承单元 一概述 将运转的轴与轴座之间的滑动摩擦变为滚动摩擦，从而减少摩擦损失的一种精密的机械元件，叫滚动轴承（rolling bearing）。滚动轴承一般由外圈，内圈，滚动体和保持架组成。其中内圈的作用是与轴相配合并与轴一起旋转，外圈作用是与轴承座相配合，起支撑作用，滚动体是借助于保持架均匀的将滚动体分布在内圈和外圈之间，其形状大小和数量直接影响着滚动轴承的使用性能和寿命，保持架能使滚动体均匀分布，防止滚动体脱落，引导滚动体旋转起润滑作用。 滚动轴承使用维护方便，工作可靠，起动性能好，在中等速度下承载能力较高。与滑动轴承比较，滚动轴承的径向尺寸较大，减振能力较差，高速时寿命低，声响较大。滚动轴承中的向心轴承（主要承受径向力）通常由内圈、外圈、滚动体和滚动体保持架4部分组成。内圈紧套在轴颈上并与轴一起旋转，外圈装在轴承座孔中。在内圈的外周和外圈的内周上均制有滚道。当内外圈相对转动时，滚动体即在内外圈的滚道上滚动，它们由保持架隔开，避免相互摩擦。推力轴承分紧圈和活圈两部分。紧圈与轴套紧，活圈支承在轴承座上。套圈和滚动体通常采用强度高、耐磨性好的滚动轴承钢制造，淬火后表面硬度应达到HRC60～65。保持架多用软钢冲压制成，也可以采用铜合金夹布胶木或塑料等制造。 二滚动轴承的基本特点 优点 1 摩擦阻力小，功率消耗小，机械效率高，易起动. 2、尺寸标准化，具有互换性，便于安装拆卸，维修方便. 3、结构紧凑，重量轻，轴向尺寸更为缩小. 4、精度高，转速高，磨损小，使用寿命长. 5、部分轴承具有自动调新的性能. 6、适用于大批量生产，质量稳定可靠，生产效率高. 自行车的前轴、中轴和后轴上都装有滚动承轴。 缺点 1、噪音大. 2、轴承座的结构比较复杂. 3、成本较高. 三滚动轴承的分类 1．按滚动轴承结构类型分类 轴承按其所能承受的载荷方向或公称接触角的不同，分为： 向心轴承----主要用于承受径向载荷的滚动轴承，其公称接触角从0到45。按公称接触角不同，又分为：径向接触轴承----公称接触角为0的向心轴承：向心角接触轴承----公称接触角大于0到45的向心轴承。
滑动轴承油膜特性分析及实验研究 滑动轴承具有承载能力高、使用寿命长、加工维护方便等优点,因而被广泛应用于大型旋转机械中。其油膜静力特性及动力特性影响转子系统的运动稳定性,直接决定整个设备能否安全稳定运行。 本文通过理论分析计算与实验相结合的方式,对滑动轴承油膜特性进行研究。为了得到油膜特性实验数据,本文设计了满足实验要求的滑动轴承试验台。 利用三维绘图软件,对试验台的主轴及轴瓦等结构部分进行三维模型设计, 并利用该软件对设计进行校核验证。通过理论计算,设计了满足实验要求的供油系统、加载系统及测试系统。 较传统滑动轴承试验台,本文设计的试验台具有浮动加载及多测点数据采集的优点,使轴承运动状态与实际运行状态更吻合且可以分析油膜轴向和周向上压力的变化情况。根据所设计的滑动轴承试验台,建立与之对应的轴承间隙结构模型。 在滑动轴承流动特性理论及经典Reynolds方程基础上,利用软件模拟对模 型进行数值计算,得到了不同运行条件下的油膜压力分布,并对各因素对滑动轴 承油膜压力的影响进行分析。同时,也对滑动轴承油膜动力特性进行数值计算, 并将宽径比、间隙比和载荷对滑动轴承动力特性的影响进行分析。 最后利用搭建的滑动轴承试验台进行滑动轴承油膜静力特性实验,并将实验数据与理论模拟计算的结果进行对比分析。通过理论与实验研究发现,油膜压力随载荷的增大而增大,增大速率则逐渐减小,在实验范围内,油膜压力的稳定性随载荷的增大更加稳定;且随着实验载荷的增大,理论计算模型得到的模拟压力分 布与实验数据更加贴近,模型所忽略的影响因素对压力分布的影响逐渐减小。
随着转速升高,油膜压力有所降低,下降速率随转速增大而减小,相较中间转速(临界速度附近)条件在较低转速及高转速条件下,油膜稳定性更好。实验条件下的相对偏心距与偏位角的变化趋势也与模拟得到的变化趋势一致,反映出数值计算的可靠性与试验台设计的科学性。