第30卷 第2期摩擦学学报Vol.30 No.2 2010年3月Tribol ogy Mar.,2010乏油对纯滑动粗糙表面点接触热弹
流润滑的影响
王 静13,杨沛然1,兼田桢宏2
(1.青岛理工大学机械工程学院,山东青岛 266033;
2.九州共立大学工学部机械电子系统工程系,日本北九州 807-8585)
摘 要:本文求解了纯滑动点接触热弹性流体动力润滑问题.分析中假设运动表面为光滑表面,静止表面在接触中心有1个垂直于卷吸速度方向的横向突起.将计算域划为乏油区、压力区和气穴区3个子区,乏油区和气穴区的压力计算算法一致,但是温度的计算方法不同.研究结果显示:在乏油工况下,油膜中压力和温度均在入口处新月形液面处开始建立,入口区乏油程度的增加会导致油膜中压力分布趋近于干接触状态,油膜中平均温度得以提高,最大压力和温度均出现在赫兹接触圆两侧的宏观马蹄形区域.同全膜润滑相比,油膜厚度被明显降低,并且随着乏油程度的增加,静止表面的突起逐渐被压平.
关键词:弹流润滑;乏油;表面突起;纯滑动
中图分类号:TH117.42文献标志码:A文章编号:1004-0595(2010)02-0157-06
Effect of St arvati on on Thermal El astohydrodynam i c Lubri cati on
i n Simple Sli di n g Poi n t Cont act with Surface Bu mp
WANG J ing13,Y ANG Pei-ran1,K ANET A Mot ohir o2
(1.School of M echanical Engineering,Q ingdao Technological U niversity,Q ingdao266033,China
2.D epart m ent of M echanical and Electronic Syste m s Engineering,
Faculty of Engineering,Kyushu Kyoritsu U niversity,Kitakyushu807-8585,Japan)
Abstract:Nu merical analyses were carried out t o si m ulate the effects of inlet oil starvati on on ther mal elast ohydr odyna m ic lubricati on(TEHL)point contacts.It was assu med that surface with a transverse bu mp was stati onary and s mooth surface was moving.It is found that te mperature in the oil fil m increased suddenly at the inlet meniscus like the p ressure build-up due t o the discontinuous oil fil m at that boundary.The increase of the degree of inlet starvati on raised the average temperature in the oil fil m.The maxi m u m p ressure and the te mperature f or the r ough contact occurred at the macr oscop ic horseshoe shaped constricti on.A s the degree of oil starvati on increased,the fil m thickness was gradually reduced and the surface bu mp was attenuated.
Key words:elast ohydr odynam ic lubricati on,starvati on,surface bu mp,si m p le sliding
在传统的弹性流体动力润滑数值分析中,通常假设接触是全膜润滑的,即油膜中的压力开始于距赫兹接触区无穷远处.但在很多工程实际中,全膜润滑往往不能实现,如大多数轴承采用脂润滑,往往呈现复杂的流变行为,经过最初的滚压,大多数润滑脂被推挤到滚道的两侧,致使接触区的入口间隙不能被完全充满,导致压力的形成常常接近于赫兹接触区,膜厚也比全膜润滑的膜厚要小,这种工况被称为
Received30Ap ril2009,revised4January2010,accep ted10January2010,available online28M arch2010 3Corres ponding author.Tel.:+86-532-85071283,E-mail:wj20011226@https://www.doczj.com/doc/e518348407.html,
乏油工况.考虑表面粗糙度的微弹流接触是近些年来弹流研究中的主要任务之一.全膜润滑条件下的微弹流研究历年来已有大量研究论文发表.关于乏油条件下的微弹流研究仅在近年来才开始.通过使用Elr od[1]算法,Du mont等[2]研究了接触表面有1个或多个凹坑条件下的乏油油膜的变化.Venner 等[3]探讨了乏油工况下点接触中波动表面的弹性变形.W ang等[4]研究了在纯滑动点接触条件下乏油工况对波动表面接触中的油膜形状、性质等的影响,热效应和非牛顿效应被考虑到数学模型中.谭洪恩等[5]研究了在较特殊的乏油条件下点接触弹流润滑乏油分析问题.郇艳等[6]研究了乏油程度对人工关节中弹流润滑问题的影响.
本文中考虑了纯滑动点接触问题,在接触中心,静止表面上有1个垂直于卷吸速度方向上的横向突起.通过改变入口区乏油程度,探究其对粗糙表面接触区中油膜性质的影响.
1 数学模型
分析中假定本问题为稳态纯滑动工况,表面1运动,表面2静止.表面2上有1个垂直于卷吸速度方向上的突起.计算区域可以划分为3个子区:入口的乏油区、中间的压力区和出口的气穴区. W ijnant[7]在其等温分析中将乏油和气穴看做是同1现象的2种不同表达.在本研究中,乏油区和气穴区被严格区分开来,因为在这2个区域中,尽管计算压力的算法完全相同,求解温度的算法却不一样.从传热学的角度来说,流体上游的温度不会受下游温度的影响.在入口乏油区,固体1及油层h
oil
中的温度保持为环境温度.对于乏油工况,入口区油膜的形成会有1个突变,即所谓新月形液面处.固体1及油膜中的温升始于入口的新月形液面.出口区处于赫兹接触区的下游,计算中应对温度的变化加以注意.类似于Chevalier等[8]的假设,分布在固体1表面的入口油膜定义为:
h oil∞(Y)=Y4
2
+h oil0μm(1)
本假设可保证在中央接触区为乏油润滑而在接触区两侧为全油润滑.乏油的严重程度通过逐步减小方程(1)中的变量h
oil0
来实现.同时也假定在入口区,
静止表面2上也附有1薄层润滑油h′
oil (h′
oil
=
h oil).在压力计算中并不考虑h′oil的影响,其也不会流入接触区,但是h′
oil
的存在会影响固体2表面的温度分布,并且也符合工程实际.
无量纲广义Reynolds方程[9]可改写为
5
5Xε
5P
5X+
5
5Yε
5P
5Y=
5
X(θ ρ
3 h)(2)
式中部分油膜比例θ为引入变量,用来表征两表面间隙被润滑油充满的程度.当θ<1.0为乏油或气穴状态,该区域压力等于0;θ=1.0为充分供油状态.方程(2)中使用的各当量定义为:
ε=
ρ
ηe
h3
λ,
λ=12πφ1/3k4/3
e
U e
2
3W
4/3
ρ
ηe=12
ηe ρ′e
η′e- ρ″e, ρ
3=2( ρ
e
- ρ′e ηe) ρe=∫10 ρd Z, ρ′e=∫10 ρ∫Z01 ηd Z′d Z,
ρ″e=∫10 ρ∫Z0Z′ ηd Z′d Z
ηe=1
∫101 ηd Z, η′e=
1
∫10Z ηd Z 方程(2)的边界条件为:
P(X in,Y)=P(X out,Y)=P(X,Y out)=0
P(X,Y)≥0(X in (3) 在整个计算域中,方程(2)还须满足补充条件 P(X,Y)[1-θ(X,Y)]=0(4) P(X,Y)≥0(5) 0<θ(X,Y)≤1(6)在计算域的入口处,部分油膜比例定义为: θ(X in ,Y)= h oil∞(Y) h(X in,Y)(7)膜厚方程为: h(X,Y)= h00+X2+Y2 2 + 2φ π2 ∫∫P(X′,Y′)d X′d Y′ (X-Y)2+(Y-Y′)2 -S2(X)(8)式中,粗糙度函数定义为: S2(X)= A2cos 0.5π(X-X c0) L2 若|X-X c0 |≤L2 0 其他位置 (9) X c0为表面突起的无量纲中心坐标. 载荷方程为: ∫∫ Ω P d X D Y= 2π 3 (10) 黏压温关系式为: η=exp{A1[(1+ A2P)Z0? 851摩 擦 学 学 报第30卷 ( A3 T-A4)-S0-1]}(11)式中各符号定义为: A1=lnη0+9.67, A2=5.1×10-9p H, Z0= α A1A2 , A3= T0 T0-138 , A4= 138 T0-138 , S0=β(T -138) lnη0+9.67 ,β=0.0476K-1. 密压温关系式为: ρ=1+C1p H P 1+C2p H P -C3T0( T-1)(12) 式中:C 1 =0.6×10-9Pa-1,C2=1.7×10-9Pa-1,C3 =0.00065K-1. 在本文中,无量纲坐标Z定义为z θh. 因此,在 整个计算域内0 油膜的无量纲能量方程为: CS1 ρU 5T 5X+ ρV 5T 5Y- q θ h ? 5T 5Z= 1θ2 h252T 5Z2+CS2U 5P 5X+V 5P 5Y T ρ+ CS3 η3 θ2 h2+ 5U 5Z 2 + 5V 5Z 2 (13) 式中: q=55 Xθ h ∫Z0 ρU d Z′+55Yθ h∫Z0 ρV d Z′(14) CS1=Pr?Re3,CS2=C3ap H u e k h00 a 2 , CS3=u2eη0 k t0 ,Pr= cη0 k ,Re= ρ u e a η , Re3=Re h00 a 2 ,h00= a2 R 上述表达式中变量a为赫兹接触半径. 在入口的新月形液面U≥0处,方程(14)的边界条件为: T(X3in,Y,Z)=1.0(15)在入口的新月形液面U<0处及出口位置,不需要边界条件. 坐标z的无量纲方法能够保证在入口区自由边界处的流速和流量的连续性.在入口的乏油区,U= U1,V=0.在压力区和出口气穴区,润滑油的无量纲流速方程为: U=C Vθ2 h2∫Z0 Z′ η3d Z′- ηe η′e∫Z01 η3d Z′? 5P X- ηU1 ∫Z01 d Z′+U1 V=C Vθ2 h2∫Z0 Z′ η3d Z′- ηe η′e∫Z01 η3d Z′5P5Y (16) 固体1的无量纲能量方程为: CN1 5T 5X= 52T 5Z21(17) 式中CN 1 = c1ρ1u1a k1 . 固体1的边界条件为: T(X3in,Y,Z1)=1 T(X,Y,-2.5)=1 (18) 在固体1内计算边界处取-2.5可保证该处5T 5Z1=0. 表面2的无量纲能量方程为: T2(X,Y)=1- R k 2πak2θ h ? ∫∫ 5T 5Z z=1d X′d Y′ (X-X′)2+(Y-Y′)2 (19) 对于固体2表面上附着的油层,能量方程为: 52T 5Z2=0(20) 2 数值方法 计算中使用多重网格法求解压力P和部分油膜比例θ,多重网格积分法求解弹性变形[10].油膜的形成和破裂的边界均由Elr od算法[1]自动获得.在压力计算的Gauss-Seidel迭代中,压力P和部分油膜比例被当做分离的变量反复迭代[5],该流程与W ijnant[7]采用的方案类似.对压力P和部分油膜比例θ的每一轮迭代均是对初始值进行.第一步先对P≥0进行迭代松弛,若出现P<0,令P=0,再迭代松弛该节点θ,若出现θ>1.0,则令θ=1.0;第二步中,对初始值θ<1.0部分进行松弛迭代,若出现θ< 1.0,令该节点P=0,若θ>1.0则令θ=1.0,再迭代松弛该节点P,如果P<0,令P=0.由于计算域相对于X轴对称,取半域进行计算:-2.5≤X≤1.5,0≤Y≤2.0.计算中使用5层网格,在最顶层网格,X方向布置513个节点,Y方向布置193个节点.固体1中沿Z方向布置8个节点.在入口乏油区,表面1和 951 第2期王静,等:乏油对纯滑动粗糙表面点接触热弹流润滑的影响 2上附着的油层中各布置10个节点.在运动表面1 上的油层中的10个节点随卷吸运动带到压力区和 出口气穴区.温度计算仅在最顶层网格上执行,采用 逐列扫描法[11] 实现,在压力循环中得到的压力P 和部分油膜比例θ被直接代入温度循环部分计算. 3 结果 本计算中润滑油的输入参数分别为:环境黏度 η0=0 .08Pa ?s,黏压系数α=2.2×108m 2 /N,环境密度ρ0=875kg/m 3,比热c =2000J /(kg ?K ),热传导系数k =0.14W /(m ?K );本研究中假设两 接触固体为钢-钢接触,密度ρ1,2=7850kg/m 3 ,比热c 1,2=470J /(kg ?K ),热传导系数k 1,2=46W /(m ?K ).计算中使用的其他输入参数为:综合弹性 模量E ′=227×109 Pa,环境温度t 0=303K,当量曲率半径R =0.025m ,无量纲速度参数U =u e η0E ′R =2×1011 (u e 为有量纲卷吸速度,大小为表面1速度的一半),最大赫兹压力p H =0.5GPa .在接触区中心 (X c0=0),垂直于卷吸速度方向的表面 突起高度a 2为0.2μm ,表面突起宽度l 2=0125a =43.5m. 图1为3种供油条件下沿油膜中截面(Y =0截面)的压力和膜厚分布曲线.图1(a )为全膜润滑条件(h oil0/h cff =∞,h cff 为全膜润滑情况下的中心膜 厚),图1(b )、 (c )为乏油工况.图1中的粗实线油膜厚度代表两接触固体间的总间隙,细实线代表实际 润滑油膜厚度.图1(a )中润滑油膜厚度与两接触固体间隙合一.图2给出了h oil0/h cff 分别为∞、1.0、0.5和0.33时中截面(Y =0)上的部分油膜比例分布.在图2中,对于全膜润滑工况,入口区θ始终为1.对于其他3种供油条件,θ则始于1个较小值,并逐渐增加,在入口区θ经历由小于1.0到1.0的突变位置,即为新月形液面处,也即为图1(b )、(c )中细实线处的跳跃位置.随着乏油程度的增加,新月形液面的建立位置也逐渐向赫兹接触区移动.表面突起造成压力和膜厚在该位置处的波动.油膜厚度逐渐变小,静止表面上的粗糙突起也被逐渐被压平.沿X =0截面上压力的建立始于新月形液面处,其位置也随乏油程度的增加而逐渐向赫兹接触区移动. 061摩 擦 学 学 报第30卷 Fig .2Fracti onal fil m content θal ong Y =0for h oil 0/h cff =∞,1.0,0.5,0.33 图2 中截面(Y =0)上部分 油膜比例分布(h oil 0/h cff =∞,1.0,0.5,0.33) 图3给出了与图1对应的在3种供油条件下接触区中截面(Y =0)上的温升曲线.图中3条曲线分别为表面1、表面2和润滑油层中最大温度所在的曲线.在乏油工况下,两固体表面的温升要高于全膜润滑情况下,此趋势随着乏油程度的增加而增大.这是由于油膜变薄的缘故.从图3中也可看出,乏油情况下油膜中的平均温度更高.相应于压力在粗糙突起处的波动,温度曲线也有相应的波动. 图4给出了在h oil0=0.5h cff 条件下的三维压力、膜厚、部分油膜比例及油膜中最大温升所在处的 三维温度分布图.由图4(a )、 (d )可见,在突起位置对应处的压力和温度增加很多, 压力和温度的最大 值均出现在赫兹接触区两侧宏观马蹄形区域处.部 分油膜比例在入口区呈现不连续的跳跃. 4 结论 a . 采用Elr od 算法求解了粗糙表面纯滑动点 接触热弹流润滑中的乏油问题.在温度计算中,将接 触区分为乏油区、压力区和气穴区3个子区.假定运 动表面和静止表面各有1薄层润滑油,这种假定较符合工程实际. b . 随着乏油程度的提高,油膜压力的建立位置逐渐向赫兹接触区移动,膜厚变薄,静止表面的粗糙峰被压平;油膜中的平均温度得以提高. 1 61第2期王静,等:乏油对纯滑动粗糙表面点接触热弹流润滑的影响 5 致谢 本研究得到国家自然科学基金青年基金项目(50705045)和青岛理工大学科研启动项目(c2007-015)资助,在此表示感谢. 参考文献: [1] Elr od H G.A cavitati on algorithm[J].AS ME Journal of Lubricati on Technol ogy,1981,103:350-354. 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它的结构特点是有一针阀,如图所示,油经过针阀流到摩擦表面上,靠手柄的卧倒或竖立以控制针阀的启闭,从而调节供油量或停止供油。它使用可靠,可以观察油的供给情况,但要保持均匀供油,必须经常加以观察和调节。 2、连续供油: 芯捻火线纱油杯,装在轴承的润滑孔上的油杯,其中有一管子内装有毛线或棉线做成的芯捻,芯捻的一端装在油杯内,另一端在管子内和轴颈不接触。这样,利用毛细管作用,把油吸到摩擦面 习题与参考答案 一、选择题(从给出的A 、B 、C 、D 中选一个答案) 1 验算滑动轴承最小油膜厚度h min 的目的是 A 。 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. 控制轴承的压强P 2 在题2图所示的下列几种情况下,可能形成流体动力润滑的有 B 、E 。 3 巴氏合金是用来制造 B 。 A. 单层金属轴瓦 B. 双层或多层金属轴瓦 C. 含油轴承轴瓦 D. 非金属轴瓦 4 在滑动轴承材料中, B 通常只用作双金属轴瓦的表层材料。 A. 铸铁 B. 巴氏合金 C. 铸造锡磷青铜 D. 铸造黄铜 5 液体润滑动压径向轴承的偏心距e 随 B 而减小。 A. 轴颈转速n 的增加或载荷F 的增大 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 的增大 6 不完全液体润滑滑动轴承,验算][pv pv ≤是为了防止轴承 B 。 A. 过度磨损 B. 过热产生胶合 C. 产生塑性变形 D. 发生疲劳点蚀 7 设计液体动力润滑径向滑动轴承时,若发现最小油膜厚度h min 不够大,在下列改进设计的措施中,最有效的是 A 。 A. 减少轴承的宽径比d l / B. 增加供油量 C. 减少相对间隙ψ D. 增大偏心率χ 8 在 B 情况下,滑动轴承润滑油的粘度不应选得较高。 A. 重载 B. 高速 C. 工作温度高 D. 承受变载荷或振动冲击载荷 9 温度升高时,润滑油的粘度 C 。 A. 随之升高 B. 保持不变 C. 随之降低 D. 可能升高也可能降低 10 动压润滑滑动轴承能建立油压的条件中,不必要的条件是 D 。 A. 轴颈和轴承间构成楔形间隙 B. 充分供应润滑油 C. 轴颈和轴承表面之间有相对滑动 材料热稳定性的测定 一、实验目的 1、了解陶瓷测定热稳定性的实际意义。 2、了解影响热稳定性的因素及提高热稳定性的措施。 3、掌握热稳定性的测定原理及测定方法。 二、实验原理 热稳定性(抗热震性)是指陶瓷材料能承受温度剧烈变化而不破坏的性能。普通陶瓷材料由多种晶体和玻璃相组成,因此在室温下具有脆性,在外应力作用下会突然断裂。当温度急剧变化时,陶瓷材料也会出现裂纹或损坏。测定陶瓷的热稳定性可以控制产品的质量,为合理应用提供依据。 陶瓷的热稳定性取决于坯釉料配方的化学成分、矿物组成、相组成、显微结构、坯釉料制备方法、成型条件及烧成制度等工艺因素以及外界环境。由于陶瓷内外层受热不均匀,坯料与釉料的热膨胀系数差异而引起陶瓷内部产生应力,导致机械强度降低,甚至发生分裂现象。 一般陶瓷的热稳定性与抗张强度成正比,与弹性模量、热膨胀系数成反比。而导热系数、热容、密度也在不同程度上影响热稳定性。 釉的热稳定性在较大程度上取决于釉的热膨胀系数。要提高陶瓷的热稳定性首先要提高釉的热稳定性。陶瓷坯体的热稳定性则取决于玻璃相、莫来石、石英及气孔的相对含量、粒径大小及其分布状况等。 陶瓷制品的热稳定性在很大程度上取决于坯釉的适应性,所以它也是带釉陶瓷抗后期龟裂性的一种反映。 陶瓷热稳定性测定方法一般是把试样加热到一定的温度,接着放入适当温度的水中,判定方法为: 1)根据试样出现裂纹或损坏到一定程度时,所经受的热变换次数; 2)经过一定次数的热冷变换后机械强度降低的程度来决定热稳定性; 3)试样出现裂纹时经受的热冷最大温差来表示试样的热稳定性,温差愈大,热稳定性愈好。 陶瓷热稳定性的测定方法一般是将试样(带釉的瓷片或器皿)置于电炉内逐渐升温到220℃,保温30分钟,迅速将试样投入染有红色的20℃水中10分钟,取出试样擦干,检查有无裂纹。或将试样置于电炉内逐渐升温,从150℃起,每隔20℃将试样投入20±2℃的水中急冷一次,直至试样表面发现有裂纹为止,并将此不裂的最高温度为衡量瓷器热稳定性的数据。 也有将试样放在100℃沸水中煮半小时到1小时,取出投入不断流动的20℃的水中,取出试样擦干,检查有无裂纹。如没有裂纹出现,则重复上述试验,直至出现裂纹为止。记录水煮次数,以作为衡量瓷器热稳定性的数据。热交换次数越多,说明该陶瓷样品的热稳定性越好。 本实验采用前面两种方法来测定试样的热稳定性。 三、实验仪器与材料 1、实验仪器:普通陶瓷热稳定性测定仪(由加热炉体、恒温水槽、送试样机构、控温仪表四部分组成)、万能材料试验机。 2、实验材料:市场购买的瓷砖样品、红墨水或黑墨水。 四、实验步骤 (一)方法一 油润滑滑动轴承常用润滑方法 (1)手动润滑 在发现轴承的润滑油不足时,适时用加油器供油,这是最原始的方法。这种方法难以保持油量一定,因疏忽而忘记加油的危险较大,通常只用于轻载、低速或间歇运动的场合。最好在加油孔上设置防尘盖或球阀,并用毛毡、棉、毛等作过滤装置。 (2)滴油润滑 从容器经孔、针、阀等供给大致为定量的润滑油,最经典的是滴油油杯。滴油量随润滑油粘度、轴承间隙和供油孔位置不同有显著变化。用于圆周速度小于4~5 m/s的轻载和中载轴承。 (3)油环润滑 仅能用于卧轴的润滑方法。靠挂在轴上并能旋转的环将油池的润滑油带到轴承中。适用于轴径大于50mm的中速和高速轴承。油环最好是无缝的,轴承宽径比小于2时,可只用一个油环,否则需用两个油环。 (4)油绳润滑 靠油绳的毛细管作用和虹吸作用将油杯中的润滑油引到轴承中,用于圆周速度小于4~5m/s的轻载和中载轴承。油绳还有过滤作用。 (5)油垫润滑 利用油垫的毛细管作用,将油池中的润滑油涂到轴径表面。此方法能使摩擦表面经常保持清洁,但尘埃也会堵塞毛细孔造成供油不足。油垫润滑的供油量通常只有油润滑的1/20。 (6)油浴润滑 将轴承的一部分浸入润滑油中的润滑方法。这种方法常用于竖轴的推力轴承,而不宜用于卧轴的径向轴承。 (7)飞溅轴承 靠油箱中旋转件的拍击而飞溅起来的润滑油供给轴承,适用于较高速度的轴承。(8)喷雾润滑 将润滑油雾化喷在摩擦表面的润滑方法,适用于高速轴承。 (9)压力供油润滑 靠润滑泵的压力向轴承供油,将从轴承流出的润滑油回收到油池以便循环使用,是供油量最多,且最稳定的润滑方法,适用于高速、重载、重要的滑动轴承。 航空发动机主轴轴承动态性能和热弹流润滑状态耦合分析 主轴轴承是航空发动机稳定可靠运转的核心部件,高速、重载和高温是其典型工况。随着航空发动机大推重比的不断提高,无疑使得这些典型极端工况变得越来越苛刻,导致主轴轴承失效的比例增大。 但是随着轴承材料的不断改进,由于疲劳和断裂造成的轴承失效相对变少,与润滑相关的打滑蹭伤和摩擦磨损等失效越来越多。因此,研究航空发动机主轴轴承典型工况下润滑油的使役行为和润滑机制有着重要的意义。 本文以航空发动机主轴轴承为研究对象,建立轴承拟动力学和热弹流润滑耦合分析方法,并在耦合分析中考虑粗糙度效应、非牛顿流体、瞬态效应和多润滑状态并存情况的影响,以其典型工况为算例,形成一条从动力学到热弹流润滑,再到接触状态分析的完整理论计算体系,能够准确获得主轴轴承动态性能、润滑特性和状态以及接触应力分布。论文研究的主要内容如下:建立了苛刻复杂工况下航空发动机主轴轴承拟动力学和热弹流耦合分析方法。 拟动力学分析为热弹流分析提供接触微区力学参数和运动参数,热弹流分析获得润滑性能反馈作用于拟动力学,二者相互循环迭代实现耦合分析。通过对比不同工况的试验实测、拟合公式和耦合分析方法获得最小膜厚,结果表明,耦合分析结果与试验数据吻合更好。 与传统拟动力学分析获得的动态性能相比,耦合分析方法考虑热效应的影响,最小膜厚和摩擦系数发生变化,膜厚减小,接触变形和接触载荷增大,轴承刚度变大,接触微区形状改变,相对滑动增大,摩擦系数又影响摩擦力,从而改变整个滚动轴承的受力和运动状态。另外,载荷的增大还会带来球轴承接触角减小,自旋运动受到抑制,旋滚比减小;滚子轴承承载的滚子数目增多,保持架的滑动率减小。 滑动轴承 一.是非题 1.承受双向轴向载荷的推力滑动轴承可采用多环轴颈结构。() 2.某滑动轴承当轴的转速不变,外载荷的大小不变而方向变化时,在液体摩擦状态下,轴颈的中心位置是变化的。() 3.对非液体摩擦的滑动轴承,验算pv ≤ [pv]是为了防止轴承过热。() 4.动压润滑向心滑动轴承中,最小油膜厚度处的油膜压力为最大。() 二.单项选择题 1.一滑动轴承,已知其直径间隙△=0.08mm,现测得它的最小油腊厚度h min=21μm,轴承的偏心率χ应该是______。 (a)0.26 (b)0.48 (c)0.52 (d)0.74 2.止推滑动轴承的止推轴颈通常制成空心式,这是因为______。 (a)减轻轴颈重量(b)工艺上需要 (c)减小轴颈接触面积(d)轴颈接触面上压力分布较均匀3.含油轴承是采用______制成的。 (a)硬木(b)硬橡皮 (c)粉末冶金(d)塑料 4.巴氏合金是用来制造______。 (a)单层金属轴瓦(b)双层及多层金属轴瓦 (c)含油轴承轴瓦(d)非金属轴瓦 5.在非液体润滑滑动轴承中,限制p值的主要目的是______。 (a)防止轴承衬材料过度磨损(b)防止轴承衬材料发生塑性变形 (c)防止轴承衬材料因压力过大而过度发热(d)防止出现过大的摩擦阻力矩 6.在非液体润滑滑动轴承设计中,限制pv值的主要目的是______。 (a)防止轴承因过度发热而产生胶合(b)防止轴承过度磨损 (c)防止轴承因发热而产生塑性变形 7.设计动压向心滑动轴承时,若发现最小油膜厚度h min不够大,在下列改进措施中,最有效的是______。 (a )增大相对间隙ψ (b )增大供油量 (c )减小轴承的宽径比B /d (d )换用粘度较低的润滑油 8.设计液体摩擦动压向心滑动轴承时,若通过热平衡计算,发现轴承温度太高,可通过__ __来改善。 (a )减少供油量 (b )增大相对间隙ψ (c )增大轴承宽径比d B / (d )改用粘度较高的润滑油 9.向心滑动轴承的相对间隙ψ,通常是根据______进行选择。 (a )轴承载荷F 和轴颈直径d (b )润滑油的粘度η和轴颈转速n (c )轴承载荷F 和润滑油的粘度η (d )轴承载荷F 和轴颈转速n 10.设计动压向心滑动轴承时,若宽径比B /d 取得较大,则______。 (a )轴承端泄量小,承载能力高,温升低 (b )轴承端泄量小,承载能力高,温升高 (c )轴承湍泄量大,承载能力低,温升高 (d )轴承端泄量大,承载能力低,温升低 三.填空题 1.滑动轴承的润滑状态主要有:_____ _________、______ ________、_____ _____________。 2.滑动轴承上油孔、油槽的开设位置应在_________________ __________ _______ ________________________________________________________。 3.液体动力润滑径向滑动轴承的承载量系数C P 随着偏心率ε的增加而________。这时,相应的油 膜厚度将_________,这意味着对_________和_________精度有较高的要求。 四.综合题 某一径向滑动轴承,轴承宽径比B /d =1.0,轴颈和轴瓦的公称直径d =80mm ,轴承相对间隙ψ=0.0015,轴颈和轴瓦表面微观不平度的十点平均高度分别为R z 1 =1.6μm ,R z 2 =3.2μm ,在径向工作载荷F 、轴颈速度v 的工作条件下,偏心率χ=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v ' =1.7v 时,轴承的最小油膜厚度为多少?(2)当轴颈速度降低为v '=0.7v 时,该轴承能否达到液体动压润滑状态? 注:①承载量系数计算式vB F C p ηψ22 =;②取安全系数S =2;③承载量系数C p 见下表(B/d=1.0)。 什么是滑动轴承 轴承按轴承工作时的摩擦性质不同可分为:滑动轴承和滚动轴承。 利用轴和轴承用滑动运动而承受载荷的轴承叫滑动轴承。根据滑动轴承两个相对运动表面油膜形成原理的不同。可分为流体动压润滑轴承(也称动压轴承)和流体静压轴承(也称静压轴承)。一般讨论的是流体动压润滑轴承,它通过轴和轴承的相对运动把油带入两表面之间,形成足够的压力膜,将两表面隔开,从而承受载荷。 在液体润滑条件下,滑动表面被润滑油分开而不发生直接接触,还可以大大减小摩擦损失和表面磨损,油膜还具有一定的吸振能力。但起动摩擦阻力较大。轴被轴承支承的部分称为轴颈,与轴颈相配的零件称为轴瓦。为了改善轴瓦表面的摩擦性质而在其内表面上浇铸的减摩材料层称为轴承衬。轴瓦和轴承衬的材料统称为滑动轴承材料。常用的滑动轴承材料有轴承合金(又叫巴氏合金或白合金)、耐磨铸铁、铜基和铝基合金、粉末冶金材料、塑料、橡胶、硬木和碳-石墨,聚四氟乙烯(PTFE)、改性聚甲醛(POM)、等。滑动轴承应用场合一般在低速重载工况条件下,或者是维护保养及加注润滑油困难的运转部位。 滑动轴承主要故障 滑动轴承在工作时由于轴颈与轴瓦的接触会产生摩擦,导致表面发热、磨损甚而“咬死”,所以在设计轴承时,应选用减摩性好的滑动轴承材料制造轴瓦,适的润滑剂并采用合适的供应方法,改善轴承的结构以获得厚膜润滑等。 1 、瓦面腐蚀:光谱分析发现有色金属元素浓度异常;谱中出现了许多有色金属成分的亚微米级磨损颗粒;润滑油水分超标、酸值超标。 2 、轴颈表面腐蚀:光谱分析发现铁元素浓度异常,铁谱中有许多铁成分的亚微米颗粒,润滑油水分超标或酸值超标。 3 、轴颈表面拉伤:铁谱中有铁系切削磨粒或黑色氧化物颗粒,金属表面存在回火色。 4、瓦背微动磨损:光谱分析发现铁浓度异常,铁谱中有许多铁成分亚微米磨损颗粒,润滑油水分及酸值异常。 5 、轴承表面拉伤:铁谱中发现有切削磨粒,磨粒成分为有色金属。 6 、瓦面剥落:铁谱中发现有许多大尺寸的疲劳剥落合金磨损颗粒、层状磨粒。 7 、轴承烧瓦:铁谱中有较多大尺寸的合金磨粒及黑色金属氧化物。 8、轴承磨损:由于轴的金属特性(硬度高,退让性差)等原因,易造成粘着磨损、磨料磨损、疲劳磨损、微动磨损等状况。 滑动轴承计算 第十七章滑动轴承 基本要求及重点、难点 滑动轴承的结构、类型、特点及轴瓦材料与结构。非液体摩擦轴承的计算。液体动压形成原理及基本方程,液体动压径向滑动轴承的计算要点。多油楔动压轴承简介。润滑剂与润滑装置。 基本要求: 1) 了解滑动轴承的类型、特点及其应用。 2) 掌握各类滑动轴承的结构特点。 3) 了解对轴瓦材料的基本要求和常用轴瓦材料,了解轴瓦结构。 4) 掌握非液体摩擦轴承的设计计算准则及其物理意义。 5) 掌握液体动压润滑的基本概念、基本方程和油楔承载机理。 6) 了解液体摩擦动压径向润滑轴承的计算要点(工作过程、压力曲线及需要进行哪些计算)。 7) 了解多油楔轴承等其他动压轴承的工作原理、特点及应用。 8) 了解滑动轴承采用的润滑剂与润滑装置。 重点: 1) 轴瓦材料及其应用。 2) 非液体摩擦滑动轴承的设计准则与方法。 3) 液体动压润滑的基本方程及形成液体动压润滑的必要条件。 难点: 液体动压润滑的基本方程及形成液体动压润滑 的必要条件。 主要内容: 一:非液体润滑轴承的设计计算。 二:形成动压油膜的必要条件。 三:流体动压向心滑动轴承的设计计算方法,参数选择 §17-1概述: 滑动轴承是支撑轴承的零件或部件,轴颈与轴瓦面接触,属滑动摩擦。 一 分类: 1. 按承载方向 径向轴承(向心轴承。普通轴承)只受. 推力轴承: 只受 组合轴承: ,. 2. 按润滑状态 液体润滑: 摩擦表面被一流 体膜分开(1.5—2.0以上)表面间 摩擦为液体分子间的摩擦 。例如汽轮机的主轴。 r F a F a F r F m 非液体润滑:处于边界摩擦及混 合摩擦状态下工 作的轴承为非液 体润滑轴承。 关于摩擦干:不加任何润滑剂。 边界:表面被吸附的边界膜隔开,摩 擦性质不取决于流体粘度,与 边界膜的表面的吸附性质有 关。 液体:表面被液体隔开,摩擦性质取 决于流体内分子间粘性阻力。 混合:处于上述的混合状态. 相应的润滑状态称边界、液 体、混合、润滑。 3.液体润滑按流体膜形成原理分: 轴承 轴承支承轴及轴上零件,保证轴的旋转精度。根据轴承工作的摩擦性质,可分为滑动轴承和滚动轴承。滑动轴承具有工作平稳、无噪音、径向尺寸小、耐冲击和承载能力大等优点。而滚动轴承是标准零件,成批量生产成本低,安装方便,广泛应用。对于初学者来讲,滚动轴承的类型选择;寿命计算;组合设计是比较难掌握。因此,滚动轴承的寿命计算和组合设计是本章讨论的重点。 §11—1 滑动轴承概述 一、滑动轴承的类型 滑动轴承按其承受载荷的方向分为: (1)径向滑动轴承,它主要承受径向载荷。 (2)止推滑动轴承,它只承受轴向载荷。 滑动轴承按摩擦(润滑)状态可分为液体摩擦(润滑)轴承和非液体摩擦(润滑)轴承。 (1)液体摩擦轴承(完全液体润滑轴承)液体摩擦轴承的原理是在轴颈与轴瓦的摩擦面间有充足的润滑油,润滑油的厚度较大,将轴颈和轴瓦表面完全隔开。因而摩擦系数很小,一般摩擦系数=0.001~0.008。由于始终能保持稳定的液体润滑状态。这种轴承适用于高速、高精度和重载等场合。 (2)非液体摩擦轴承(不完全液体润滑轴承) 非液体摩擦轴承依靠吸附于轴和轴承孔表面的极薄油膜,单不能完全将两摩擦表面隔开,有一部分表面直接接触。因而摩擦系数大,=0.05~0.5。如果润滑油完全流失,将会出现干摩擦。剧烈摩擦、磨损,甚至发生胶合破坏。 二、滑动轴承的特点 优点:(1)承载能力高;(2)工作平稳可靠、噪声低;(3)径向尺寸小;(4)精 度高;(5)流体润滑时,摩擦、磨损较小;(6)油膜有一定的吸振能力 缺点:(1)非流体摩擦滑动轴承、摩擦较大,磨损严重。(2)流体摩擦滑动轴承在 起动、行车、载荷、转速比较大的情况下难于实现流体摩擦;(3)流体摩擦、滑动轴承设计、制造、维护费用较高。 §11—2 滑动轴承的结构和材料 一、径向滑动轴承 1.整体式滑动轴承 整体式滑动轴承结构如图所示,由轴承座1和轴承衬套2组成,轴承座上部有油孔,整体衬套内有油沟,分别用以加油和引油,进行润滑。这种轴承结构简单,价格低廉,但轴的装拆不方便,磨损后轴承的径向间隙无法调整。使用于轻载低速或间歇工作的场合。 2.对开式滑动轴承 版 本 号:0.1 页 码:1/3 发布日期:2009-12-09 实验室程序 编 写: 批 准: 签 发: 文件编号:SHLX\LAB\L2-008 题 目:热稳定性测量方法 1.0 目的 提供了产品热稳定性的测量方法。 2.0 概述 (1)原理 Na 2SO 3 方 法 : 用 1N 的 Na 2SO 3 溶 液 吸 收 样 品 粒 子 中 释 放 的 甲 醛 , 生 成HOCH 2SO 3Na 和 NaOH 。 CH 2O +Na 2SO 3+H 2O →HOCH 2SO 3Na +NaOH (2)本测量方法是利用聚甲醛树脂在高温熔融,产生甲醛气体,随氮气带出,被亚 硫酸钠溶液吸收,由滴定反应生成的氢氧化钠,得出甲醛含量。 3.0 仪器和试剂 【仪器】 (1) 油浴(容量约为 130L ,并配有样品熔融管) (2) 加热器 (3) 过热保护装置 (4) 搅拌器 (5) 自动滴定装置 (6) 数据处理计算机 【试剂】 (1) 0.005mol/l 硫酸 (2) 福尔马林(36.0~38.0%) (3) 亚硫酸钠(Na 2SO 3) (4) 缓冲液(pH 6.86) (5) 缓冲液(pH 9.18) (6) 0.1mol/l NaOH 4.0 定义 甲醛含量通过以下方式表示: (1)K 0 :表示从 2 分钟到 10 分钟之间,聚合物中溶解的甲醛,不稳定端基和聚合 物主链分解出来的甲醛量。转化为每分钟的甲醛含量。 (2)K 1 :表示从 10 分钟到 30 分钟之间,聚合物中剩余的溶解甲醛,不稳定端基 文件编号:SHLX\LAB\L2-008 和聚合物主链分解出来的甲醛量。转化为每分钟的甲醛含量。 (3)K2:表示从50 分钟到90 分钟之间,聚合物不稳定端基和聚合物主链分解出来的甲醛量。转化为每分钟的甲醛含量。 5.0安全注意事项 (1)搁置和取出样品过程中,要穿戴安全手套,以防被烫伤。 (2)电极容易损坏,使用时防止碰撞。 (3)作业时,穿戴安全眼镜和防护手套。 (4)实验过程中使用氮气作为载气,所以要控制好氮气流量,并确保良好的通风。6.0步骤 6.1准备 (1) 确认油浴温度223±2℃,硫酸溶液的量。 (2) 打开参比液添加孔,检查电极内饱和KCL 的量,确保液位超过甘汞位置。 (3) 打开自动电位滴定仪、打印机及电脑电源。 (4) 打开电脑桌面上AT-WIN,输入密码并确认与自动电位滴定仪联机。 (5) 调整氮气流量到60 l/h。 (6) 分别用pH 为6.86(25℃)、9.18(25℃)的缓冲液,对电极进行校正(根据 电脑提示进行),若显示“OK”,则校正通过,否则进行检查并重复校正步 骤。 (7) 对自动电位滴定仪进行排气,确保滴定管路中无气泡。 (8) 用250ml 的烧杯,取150ml 吸收液(1mol/L 亚硫酸钠溶液,它的配制方法: 将250g 的Na 2SO3溶于2000ml 的水中,充分搅拌。),放入磁性搅拌子、加 盖、并将电极、N2管、喷嘴插入溶液中,启动搅拌按钮。 (9) 用硫酸溶液(0.1N)将溶液pH 调节至9.10,待稳定后,用0.1mol/l 甲醛溶 液(配制方法:将81g 的福尔马林放入1L 的容量瓶中,然后加水到刻度线, 配成约0.1mol/l 福尔马林),调节pH 至9.21~9.22,并稳定10 分钟以上。 (10) 电极浸泡液的配制方法:PH=4 的缓冲试剂250ml 一包溶于250ml 水中, 再加入56gKCL,适当加热,搅拌至完全溶解。 6.2步骤 (1) 用铝皿取3.000±0.003g,将其放到小金属底部,然后用钩子,将准备好的 样品放入油浴的熔融管中。 (2) 盖紧硅胶塞,快速按下START,开始试验,试验过程控制pH 值为9.20。 (3) 当实验进行到设定的时间后,自动结束。(按“RESET”键,可手动停止实 验。)测定结束,打印机自动打印结果。 (4) 取出金属筒冷却,取出电极,并将电极放入浸泡液中。 二十二章滑动轴承习题与参考答案 一、选择题(从给出的A 、B 、C 、D 中选一个答案) 1 验算滑动轴承最小油膜厚度h min 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. 控制轴承的压强P 2 在题2图所示的下列几种情况下,可能形成流体动力润滑的有 。 3 巴氏合金是用来制造 。 A. 单层金属轴瓦 B. 双层或多层金属轴瓦 C. 含油轴承轴瓦 D. 非金属轴瓦 4 在滑动轴承材料中, 通常只用作双金属轴瓦的表层材料。 A. 铸铁 B. 巴氏合金 C. 铸造锡磷青铜 D. 铸造黄铜 5 液体润滑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 的增大 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 的增大 6 不完全液体润滑滑动轴承,验算][pv pv 是为了防止轴承 。 A. 过度磨损 B. 过热产生胶合 C. 产生塑性变形 D. 发生疲劳点蚀 7 设计液体动力润滑径向滑动轴承时,若发现最小油膜厚度h min 不够大,在下列改进设计的措 施中,最有效的是 。 A. 减少轴承的宽径比d l / B. 增加供油量 C. 减少相对间隙ψ D. 增大偏心率χ 8 在 情况下,滑动轴承润滑油的粘度不应选得较高。 A. 重载 B. 高速 C. 工作温度高 D. 承受变载荷或振动冲击载荷 9 温度升高时,润滑油的粘度 。 A. 随之升高 B. 保持不变 C. 随之降低 D. 可能升高也可能降低 10 动压润滑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. 轴颈和轴承表面之间有相对滑动 D. 润滑油温度不超过50℃ 11 运动粘度是动力粘度与同温度下润滑油 的比值。 A. 质量 B. 密度 C. 比重 D. 流速 12 润滑油的 ,又称绝对粘度。 A. 运动粘度 B. 动力粘度 C. 恩格尔粘度 D. 基本粘度 13 下列各种机械设备中, 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. 铁道机车车辆轴 D. 大型水轮机主轴 14 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. 液体摩擦 B. 半液体摩擦 C. 混合摩擦 D. 边界摩擦 15 液体动力润滑径向滑动轴承最小油膜厚度的计算公式是 。 A. )1(m in χψ-=d h B. )1(m in χψ+=d h C. 2/)1(m in χψ-=d h D. 2/)1(m in χψ+=d h 16 在滑动轴承中,相对间隙ψ是一个重要的参数,它是 与公称直径之比。 A. 半径间隙r R -=δ B. 直径间隙d D -=? C. 最小油膜厚度h min D. 偏心率χ 17 在径向滑动轴承中,采用可倾瓦的目的在于 。 A. 便于装配 B. 使轴承具有自动调位能力 C. 提高轴承的稳定性 D. 增加润滑油流量,降低温升 18 采用三油楔或多油楔滑动轴承的目的在于 。 A. 提高承载能力 B. 增加润滑油油量 C. 提高轴承的稳定性 D. 减少摩擦发热 19 在不完全液体润滑滑动轴承中,限制pv 值的主要目的是防止轴承 。 滑动轴承的设计准则,是根据其工作方式及特点确定的。对于非流体摩擦状态的滑动轴承,或称混和摩擦状态滑动轴承,保证其轴瓦材料的使用性能是主要任务;对于流体润滑轴承,设计重点则主要集中在如何在给定的工况下,构造具有合理几何特征的轴颈和轴瓦,使之能在工作过程中依赖流体内部的静动压力承载。 1.非流体润滑状态滑动轴承的设计准则 对于非流体润滑、混和润滑和固体润滑状态工作的滑动轴承,常用限制性计算条件来保证其使用功能。此设计条件也可作为流体润滑轴承的初步设计计算条件。 (1)轴承承载面平均压强的设计计算 由于过大的表面压强将对材料表面强度构成威胁,并会加速轴承的磨损,因此在设计中应满 足: 其中:P——轴承承载面上压强,MPa;F——轴承载荷,N;A——轴承承载面积,mm2;[P]——轴承材料的许用压强,MPa。 对于径向轴承,一般只能承担径向载荷: 其中:F——轴承径向载荷,N;D——轴承直径,mm;B——轴承宽度,mm。DB是承载面在F方向上的投影面积。 推力轴承一般仅能承担轴向载荷,对于环形瓦推力轴承: 其中:F——轴承轴向载荷,N;D2、D1——轴承承载环面外径、内径,mm。 (2) 轴承摩擦热效应的限制性计算 滑动轴承工作时,其摩擦效应引起温度升高,摩擦热量的产生与单位面积上的摩擦功耗成正比,而轴承承载面压强p与速度v的乘积通常用来表征滑动轴承的摩擦功耗,称为pv值。滑动轴承设计中,用限制 pv值的办法,控制其工作温升,其设计准则为: 其中:P——轴承承载面上压强,MPa;对于径向和推力轴承;V——轴承承载面平均速度,m/s;[Pv}——轴承许用Pv值。 其中:D——轴承平均直径,0.001m;n——轴颈与轴瓦的相对转速,。这样,上式也可写 为: (3) 轴承最大滑动速度的条件性计算 非液体摩擦状态工作的滑动轴承,其工作表面相互接触,当相对滑动速度很高时,其工作表面磨损加速,此项计算对于轻载高速轴承尤为重要。设计准则为: 其中:v——轴承承载面最大线速度,m/s;[v]——轴承许用线速度。 (4) 滑动轴承的几何参数 滑动轴承的轴颈和轴瓦间的间隙大小,对滑动轴承的工作性能有显著影响,滑动轴承的间隙大小用相对间隙ψ来表示: 其中:C——轴承半径间隙,即轴瓦与轴颈的半径差,mm;r——轴承半径,mm。轴承间隙较大时,轴承承载力和运转精度下降,摩擦较小,温升较低;轴承间隙较小时,轴承运转精度较高,承载力较高,但摩擦功耗及温升较大。滑动轴承设计时,ψ常在0.004~0.012范围取值。 滑动轴承的径向尺寸和宽度尺寸的比值称为宽径比B/D,有时写成L/D,轴承宽度较小时,会使润滑剂易沿轴向泄漏,不易保持于承载区,因此滑动轴承的宽径比不易过小,常推荐在0.5~1.5间选取。径向轴承径向配合推荐优先选用H9/d9和H8/f7及D9/h9和F8/h7。 2. 流体润滑状态滑动轴承的设计 流体润滑状态润滑轴承是指在稳定运转时,其轴颈与轴瓦被润滑剂完全分隔,工作于无相互接触工作状态的滑动轴承。 (1) 滑动轴承形成流体动力润滑的条件 实现流体润滑主要有两种方式,一是静压方式,即将流体直接泵入承载区承载;二是动压方式,即利用轴承相对运动表面的特殊形状及运动条件形成的压力承载。通常状态下,动压轴承的设计和工艺条件应满足如下几方面的要求,才可使流体润滑的实现成为可能。 条件1:滑动轴承相对运动表面间在承载区可以构成锲形空间,且其运动将使该区域中的流体从宽阔处流向狭窄处;即从大口流向小口;或使承载区体积有减小的趋势。 条件2:有充足的流体供给,且其具有一定的粘度; 第十二章 滑动轴承习题及参考解答 一、选择题(从给出的A 、B 、C 、D 中选一个答案) 1 验算滑动轴承最小油膜厚度h min 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. 控制轴承的压强P 2 在题5—2图所示的下列几种情况下,可能形成流体动力润滑的有 。 3 巴氏合金是用来制造 。 A. 单层金属轴瓦 B. 双层或多层金属轴瓦 C. 含油轴承轴瓦 D. 非金属轴瓦 4 在滑动轴承材料中, 通常只用作双金属轴瓦的表层材料。 A. 铸铁 B. 巴氏合金 C. 铸造锡磷青铜 D. 铸造黄铜 5 液体润滑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 的增大 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 的增大 6 不完全液体润滑滑动轴承,验算 ][pv pv ≤是为了防止轴承 。 A. 过度磨损 B. 过热产生胶合 C. 产生塑性变形 D. 发生疲劳点蚀 7 设计液体动力润滑径向滑动轴承时,若发现最小油膜厚度h min 不够大,在下列改进设计的措施中,最有效的是 。 A. 减少轴承的宽径比d l / B. 增加供油量 C. 减少相对间隙ψ D. 增大偏心率χ 8 在 情况下,滑动轴承润滑油的粘度不应选得较高。 A. 重载 B. 高速 C. 工作温度高 D. 承受变载荷或振动冲击载荷 9 温度升高时,润滑油的粘度 。 A. 随之升高 B. 保持不变 C. 随之降低 D. 可能升高也可能降低 10 动压润滑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. 轴颈和轴承表面之间有相对滑动 D. 润滑油温度不超过50℃ 11 运动粘度是动力粘度与同温度下润滑油 的比值。 A. 质量 B. 密度 C. 比重 D. 流速 12 润滑油的 ,又称绝对粘度。 A. 运动粘度 B. 动力粘度 C. 恩格尔粘度 D. 基本粘度 13 下列各种机械设备中, 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. 铁道机车车辆轴 D. 大型水轮机主轴 14 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. 液体摩擦 B. 半液体摩擦 C. 混合摩擦 D. 边界摩擦 15 液体动力润滑径向滑动轴承最小油膜厚度的计算公式是 。 A. )1(min χψ-=d h B. )1(min χψ+=d h C. 2/)1(min χψ-=d h D. 2/)1(min χψ+=d h 16 在滑动轴承中,相对间隙ψ是一个重要的参数,它是 与公称直径之比。 A. 半径间隙r R -=δ B. 直径间隙d D -=? C. 最小油膜厚度h min D. 偏心率χ 17 在径向滑动轴承中,采用可倾瓦的目的在于 。 A. 便于装配 B. 使轴承具有自动调位能力 C. 提高轴承的稳定性 D. 增加润滑油流量,降低温升 18 采用三油楔或多油楔滑动轴承的目的在于 。 A. 提高承载能力 B. 增加润滑油油量 C. 提高轴承的稳定性 D. 减少摩擦发热 19 在不完全液体润滑滑动轴承中,限制 pv 值的主要目的是防止轴承 。 A. 过度发热而胶合 B. 过度磨损 C. 产生塑性变形 D. 产生咬死 20 下述材料中, 是轴承合金(巴氏合金)。 A. 20CrMnTi B. 38CrMnMo C. ZSnSb11Cu6 D. ZCuSn10P1 21 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. 间隙小,旋转精度高 C. 运转平稳,噪声低 D. 可用于高速情况下 22 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 23 径向滑动轴承的直径增大1倍,长径比不变,载荷及转速不变,则轴承的pv 值为原来的 倍。 A. 2 B. 1/2 C. 4 D. 1/4 滑动轴承的装配工艺 一滑动轴承的检修内容 1. 检修油道是否畅通,润滑是否良好 2. 检查滑动轴承的磨损情况,磨损超过标准时应更换 二滑动轴承的检修工艺滑动轴承分整体式(轴套)和剖 分式(轴瓦)两种 1.整体式滑动轴承拆卸与组装 滑动轴承的磨损超过标准时,应进行更换,先将要换下的轴套从机体上拆下,然后按下列程序进行装配。 ①清理机体内孔,疏通油道,检查尺寸。②压入轴套, 根据轴套的尺寸和结合的过盈大小,可以 用压入法、温差法或手锤加垫板将轴套敲入,压入时必须加油,以防轴套外圈拉毛或咬死等现象。 ③轴套定位,在压入之后,对负荷较重的滑动轴承,轴套还应固定,以防轴套在机体内转动。 ④轴套孔的修整,对于整体式的薄壁轴套在压入后,内孔易发生变形如内径缩小或成为椭圆形、圆锥形等,必须修轴套内孔的形状和尺寸,便于轴配合时符合要求,修整轴套孔可采用铰削、刮研、研磨等方法。 2.剖分式滑动轴承的拆卸与组装。 ①拆卸 a 拆除轴承盖螺栓,卸下轴承盖。 b 将轴吊出。 c 卸下上瓦盖与下瓦座内的轴瓦。 ②组装前 组装前应仔细检查各部尺寸是否合适,油路是否畅通, 油槽是否合适。 ③轴瓦与轴颈的组装 a 圆形孔,上、下轴瓦分别和轴瓦刮配,以达到规定间隙,要求轴瓦全长接触良好,剖分面上可装垫片以调整上面 与轴颈的间隙。 b 近似于圆形孔(其水平直径>垂直直径)轴承经加工后抽去剖分面上的垫片,以保证上瓦及两侧间隙,如不符合要 求,可继续配刮直至符合要求为止。 c 成形油楔面用加工保证,一般在组装时不宜修刮,组 装时应注意油楔方向与主轴方向一致。 d 薄壁轴瓦不宜修刮。 e 主轴外伸长度较大时,考虑到主轴由于自身重量产生 的变形,应把前轴承下瓦在主轴外伸端刮得低些,否则主轴 可能会“咬死”。 机械设计课程专题研究报告 ——滑动轴承润滑分析 组员:李军伟08221129 李欣镓08221132 李思瑶 08221131 冯辉 08221124 滑动轴承润滑分析 一、润滑原理 二、润滑油的性质和性能 三、润滑在零件中的使用 四、体会和心得 五、参考文献 一、润滑原理 1、摩擦和磨损 摩擦和磨损毫无疑问的存在于一切机械设备之中。随着现代化工业的发展,机械设备的功率、速度、精度等要求日益提高,生产的连续性和自动化水平日臻完善,为了减小摩擦、磨损的影响,正确的使用润滑是最有效的手段。 摩擦磨损的产生:接触面的凹凸不平和相对的运动是产生摩擦的原因,并且在当今的加工水平来看是不可能加工出表面完全平整的表面的,因此摩擦是不可避免的。有了摩擦机械的磨损也就会随之而来。 2、润滑剂的应用 摩擦系数是和摩擦力的大小密切相关的,而摩擦系数的大小取决于接触的两个物体的材料性质,并且由实验证明:同一对摩擦副在真空中的摩擦系数比在空气中的大2~3倍或更多。这是因为:在空气中能形成剪切强度较低的氧化膜,同时表面上又可能吸附着灰尘或水蒸气,由于这些物质的存在能大大的降低了摩擦阻力。所以为了降低摩擦阻力,常常将剪切强度小的材料覆盖在剪切强度大的金属上。油因为其剪切强度较弱,摩擦系数较小,因此广泛的用作机械设备的润滑剂。 常见的润滑方式有: 手工润滑 油池润滑 滴油润滑 飞溅润滑 油池油垫润滑 油环、油链润滑集中润滑强制润滑循环润滑喷雾润滑不循环润滑 涂刷润滑 装填密封润滑 滴下润滑 强制润滑 整体润滑 覆盖膜润滑 组合、复合材料润滑 粉末润滑 强制供气润滑 二、润滑油的性质和性能 1、润滑油的性质 :氧化安定性和粘度 滑油的一个重要梨理化性质,也是一个基本指标,和机械相对运动的摩擦生热、擦损失、机械效率、负载荷能力、油膜厚度、润滑油流量、磨损及密封性泄漏等情况有密切关系。 润滑油的安定氧化性是一个及其重要的指标,因为油品在使用中变质的主要原因是氧化。 3、 润滑油的润滑性能:油膜在摩擦表面的承载能力、抗磨损效能以及摩擦系数。 三、润滑在零件中的使用 1、 润滑在各种零部件中 通用零部件中的润滑包括:滑动轴承的润滑、滚动轴承的润滑、齿轮和涡轮副的润滑、导轨的润滑、离合器和联轴器的润滑、链条和钢丝的润滑 2、 具体的例子:液体动力润滑径向轴承设计计算 (a ) 液体动力润滑的承载机理 (b ) 液体动力润滑的基本方程 基本假设 利用y=0和y=h (为所取单元体处的油膜厚度)处的速度边界条件,即可求出油层的速度分布,进而可得到 y x p ??- =??τ 平衡方程:y v ??-=η τ粘度公式:2 2)y v y v y x p ??=????-=??ηη(-代入: 滑动轴承润滑分类和选择 滑动压滑动轴承的分类 动压滑动轴承是滑动轴承中应用最广泛的一类,包括液体(油与非油润滑介质)与气体动压润滑两种类型。油润滑动压轴承,包括有单油楔(整体式)、双油楔、多油楔(整体或可倾瓦式)、阶梯面等多种类型,润滑特点各有不同。一般要求在回转时产生动压效应,主轴与轴承的间隔较小(高精度机床要求达到1~3μm),有较高的刚度,温升较低等。 滑动轴承润滑剂的选择 滑动轴承一般使用普通矿物润滑油和润滑脂作为润滑剂,在特殊情况下(如高温系统),可选用合成油、水和其它液体。在选择滑动轴承润滑油时应考虑的主要因素 (1)载荷 根据一般规律,重载荷应采用较高粘度的油,轻载荷采用低粘度的油,为了衡量滑动轴承负荷的大小,一般以轴承单位面积所承受的载荷大小来定。 (2)速度 主轴线速度高低是选择润滑油粘度的重要因素。根据油楔形成的理论,高速时,主轴与轴承之间的润滑处于液体润滑的范围,必须采用低粘度的油以降低内摩擦:低速时,处于边界润滑的范围,必须采用高粘度的油。 (3)主轴与轴承间隙 主轴与轴承之间的间隙取决于工作温度、载荷、最小油膜厚度、摩擦损失、轴与轴承的偏心度、轴与轴承的表面粗糙度的要求。间隙小的轴承要求采用低粘度油,间隙大的采用高粘度油。 (4)轴承温度对于普通滑动轴承 影响轴承温度的最重要的性质是润滑剂的粘度。粘度太低,轴承的承载能力不够,粘度太高,功率损耗和运转温度将会不必要地过高。矿物油的粘度随温度升高而降低。润滑脂的性能在很大和程度上决定于在其配制过程中基油的粘度和稠化剂的种类。 (5)轴承结构 载荷、速度、间隙、速度、温度、轴承结构等并不是单一影响因素,在选择滑动轴承润滑油时,要综合考虑这些因素的影响。 材料对锂离子电池热稳定性的影响.txt我退化了,到现在我还不会游泳,要知道在我出生之前,我绝对是游的最快的那个本文由hexianneng贡献 pdf文档可能在WAP端浏览体验不佳。建议您优先选择TXT,或下载源文件到本机查看。 维普资讯 https://www.doczj.com/doc/e518348407.html, 第3卷第4期6 20年8月05 中南大学学报(自然科学版) JENT.S.COUTUNIHV.(CINCEANDCHNOGY)SETEOL Vo.6NO413.Au.g2005 材料对锂离子电池热稳定性的影响 胡传跃。李新海王志兴罗文斌,,(.南人文科学技术学院化学材料科学系,1湖湖南娄底,100470;2中南大学冶金科学与工程学院,南长沙,103.湖408) 摘要:用差示扫描量热法研究锂离子电池材料包括导电剂、结剂、采粘电解液、i5o与LCL0C0_i对锂离子电池热稳定性的影响,对由这些材料制备的034并608型方形锂离子电池进行安全性测试。研究结果表明:离子电池的热锂稳定性受正极、负极及电解液3种因素的影响,电池热反应释放的热量由大到小顺序为:负极、极、正电解液。负极反应热主要来源于LCis与粘结剂及电解液之间的反应,与粘结剂的性质、量及电解液用量有关;极反应热且用正主要来源于LCOz的分解反应及其分解产生的氧气与有机溶剂之间的燃烧反应。聚偏二氟乙烯粘结剂比丙烯io 酸系水基粘结剂的热稳定性高,电碳黑导电剂的热稳定性比乙炔碳黑导电剂的热稳定性高。过充实验结果表导 明,聚偏二氟乙烯粘结剂及导电碳黑能显著提高LCO/墨型锂离子电池的热稳定性。ioz石 关键词:离子电池;热稳定性;安全性;材料锂 中图分类号:TM9291. 文献标识码:A 文章编号:6270(050—57017—2720)408—7 nlecfmaeralnterfneoutisohmalsalyotbiif¨hu—oterettiminbatis HUChunyua—e’LIXi—a,WANG,nhlZhixng—i,LUOebnWn—i (1DeprmetofChmityadMaerasSinc.atnesrntilcee,HunnItteouanteansiutfHmiis。 SincnTehnogy,Lou7ceeadcoldi41000,Chna;i 2ShofMealriaSineadEniern.co