滑动轴承润滑性能的分析与优化

一、实验目的1. 了解滑动轴承的结构和工作原理。

2. 测量轴承的径向和轴向油膜压力分布曲线。

3. 观察径向滑动轴承液体动压润滑油膜的形成过程和现象。

4. 分析轴承在不同载荷和速度条件下的性能变化。

二、实验原理滑动轴承是利用液体动压原理，通过在轴承和轴颈之间形成油膜，减小摩擦和磨损，保证机器的正常运转。

实验中，通过测量油膜压力分布，可以分析轴承的润滑性能和工作状态。

三、实验仪器与设备1. 滑动轴承实验台2. 轴承加载装置3. 润滑油泵4. 压力传感器5. 数据采集系统6. 计算机及实验软件四、实验步骤1. 将实验台安装好，检查各部件连接是否牢固。

2. 添加润滑油，确保油量充足。

3. 启动润滑油泵，调节转速至预定值。

4. 打开轴承加载装置，逐步增加载荷。

5. 使用压力传感器测量轴承的径向和轴向油膜压力。

6. 记录实验数据，包括转速、载荷、油膜压力等。

7. 改变转速和载荷，重复实验步骤。

五、实验结果与分析1. 径向油膜压力分布曲线实验结果显示，轴承的径向油膜压力分布曲线呈抛物线形状。

在轴承中心区域，油膜压力最大，随着距离轴承中心的增加，油膜压力逐渐减小。

这是因为液体动压原理使得油膜压力在轴承中心区域达到最大值。

2. 轴向油膜压力分布曲线实验结果显示，轴承的轴向油膜压力分布曲线呈线性形状。

在轴承中心区域，轴向油膜压力最大，随着距离轴承中心的增加，轴向油膜压力逐渐减小。

这是由于轴承受到轴向载荷，使得轴向油膜压力在轴承中心区域达到最大值。

3. 载荷对油膜压力的影响实验结果显示，随着载荷的增加，轴承的径向和轴向油膜压力均呈上升趋势。

这是因为载荷的增加使得轴承受到更大的压力，导致油膜压力增大。

4. 转速对油膜压力的影响实验结果显示，随着转速的增加，轴承的径向和轴向油膜压力均呈下降趋势。

这是因为转速的增加使得油膜厚度减小，导致油膜压力降低。

六、实验结论1. 滑动轴承的径向和轴向油膜压力分布曲线呈抛物线和线性形状。

滑动轴承润滑油流动特性与优化设计滑动轴承是一种常用的机械元件，广泛应用于各种机械设备中。

而润滑油作为滑动轴承的重要组成部分，其流动特性和优化设计对于轴承的工作效果具有重要影响。

本文将探讨滑动轴承润滑油的流动特性与优化设计。

一、润滑油的流动特性滑动轴承润滑油的流动特性是指在滑动轴承内部润滑沟槽中的油液流动形态和变化规律。

滑动轴承内的油润滑沟槽起到将油润滑沿轴向方向传递的作用，因此油液的流动特性对于轴承的摩擦和磨损、温度和密封性能等方面都具有重要影响。

1. 粘度与黏度润滑油的流动特性与其粘度和黏度密切相关。

粘度是指润滑油的黏度大小，是指润滑油抵抗流动的能力。

黏度越大，润滑油的粘稠度也就越高，油的流动速度越慢。

2. 润滑油的流速润滑油的流速是指润滑油在轴承内部的流动速度。

流速过快会导致油润滑不均匀，容易造成局部摩擦过大；而流速过慢则会影响轴承的润滑性能。

3. 润滑油的密封性能滑动轴承润滑油的密封性能对于轴承的正常工作至关重要。

良好的密封性能能够防止润滑油泄露，避免外界杂质进入轴承内部，从而保证轴承的正常润滑。

二、滑动轴承润滑油流动特性的优化设计为了优化滑动轴承润滑油的流动特性，提高轴承的工作效果，可以从以下几个方面进行设计优化。

1. 油道设计油道设计是滑动轴承润滑油流动特性的关键。

通过合理设计油道的形状和尺寸，可以实现润滑油在轴承内部的均匀分布和流动，避免流速过快或过慢的问题。

2. 润滑油的选择润滑油的选择对于优化润滑油的流动特性至关重要。

不同的工况和轴承要求需要选择不同种类、不同粘度的润滑油。

因此，在设计中要根据具体的工况条件和轴承要求进行合理选择。

3. 温度控制温度对于滑动轴承润滑油流动特性的影响也是一个重要因素。

过高的温度会导致润滑油粘度下降，从而影响油液的流动性能；而过低的温度则容易引起润滑油的凝固和流动性差。

因此，通过合理的温度控制可以改善润滑油的流动特性。

4. 表面润滑处理在滑动轴承的表面进行润滑处理也是优化润滑油流动特性的一种策略。

本科毕业设计题目流体动压润滑条件下滑动轴承的优化分析专业汽车服务工程作者姓名李洋洋学号2011206004单位机械与汽车工程学院指导教师杜娟2015年5月教务处编原创性声明本人郑重声明：所提交的学位论文是本人在导师指导下，独立进行研究取得的成果。

除文中已经引用的内容外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得聊城大学或其他教育机构的学位证书而使用过的材料。

对本文的研究作出重要贡献的个人和集体，均在文中以明确的方式表明。

本人承担本声明的相应责任。

学位论文作者签名：日期：指导教师签名:日期：摘要就当今的汽车而言，大约有80%的机械部件的损坏来自于磨损。

机械系统中摩擦能够得到相关的优化，更能够提高机械性能，延长其使用寿命。

然而传统发动机滑动轴承用非定常流体设计，对于发动机滑动轴承耐磨性能并没有真正的进行定性分析，缺乏一定的说服力。

本文首先介绍了滑动轴承的相关知识，然后对流体动压润滑进行详细说明并建立了流体动压润滑的计算模型，然后以发动机主轴承为例，分析轴承在不同转速下的最小油膜厚度、润滑油温升，发现转速过高时，油膜厚度过小且温升过高，导致滑动轴承不能处于良好的润滑状态，分析该现象的原因并提出相关改进方案：增粗轴颈、加宽轴承。

然后分别根据两种改进方案在不同转速下的最小油膜厚度、润滑油温升两个角度分析改进措施的优劣性。

关键词：流体动力润滑；转速；最小油膜厚度；温升AbstractIn terms of today's cars, and about 80% of the damage of the mechanical components from wear and tear. Mechanical friction in the system can get related optimization, more can improve the mechanical properties, extend its service life. However, the traditional engine bearing design with unsteady flow for engine bearing wear resistance and no real qualitative analysis, the lack of certain powers of persuasion.This paper first introduces the sliding bearing of the related knowledge, and elaborate on the hydrodynamic pressure lubrication and the calculation of hydrodynamic pressure lubrication model is established, and then to launch a main bearing as an example, analysis of the bearing under different rotational speed, the minimum oil film thickness, oil temperature rise, found at high speed, the temperature rise of the oil film thickness is too small and too high, lead to sliding bearing can't in good lubrication condition, analyses the reason of this phenomenon and put forward relevant improvement plan: enlargement of journal, widen the bearing. Then respectively according to the two kinds of improved scheme under different rotational speed, the minimum oil film thickness, oil temperature rise two Angle analysis of superiority and inferiority of some improvement measures.Keywords:hydrodynamic lubrication; Speed; Minimum oil film thickness; Temperature rise目录前言................................................................................................I I 1.轴承设计计算所涉及到的基础知识 .. (1)1.1 滑动轴承 (1)1.2牛顿粘性定律 (2)1.3.表面粗糙度 (3)1.3.1表面粗糙度定义 (3)1.3.2 表面粗糙度对零件的影响 (3)2.流体动压润滑 (4)2.1流体动压润滑基本理论 (4)2.2流体动力润滑的基本方程 (5)2.2.1油层速度的分布 (5)2.2.2润滑油流量 (6)3.发动机滑动轴承的流体润滑设计 (8)3.1建立弹性流体动压润滑的计算模型 (8)3.1.1建立动压润滑模型 (8)3.1.2相关参数选择 (8)3.2动压润滑设计 (9)3.2.1油膜承载能力的计算 (9)3.2.2最小油膜厚度的计算 (10)3.2.3轴承热平衡计算 (11)4.发动机主轴承流体润滑计算与结果分析 (12)4.1流体润滑计算 (12)4.2流体润滑计算结果分析 (15)5.发动机主轴承耐磨性改进方案 (16)5.1增大轴颈直径 (16)5.1.1最小油膜厚度分析改进方案 (16)5.1.2润滑油温升分析改进方案 (17)5.2增大轴承宽度 (17)5.2.1最小油膜厚度分析改进方案 (17)5.2.2润滑油温升分析改进方案 (18)结论 (19)参考文献 (20)致谢 (21)流体动压润滑条件下滑动轴承的耐磨性优化分析前言滑动轴承是机械系统中常见的装置之一，也是生产过程中不可或缺的原件。

滑动轴承实验一、概述滑动轴承用于支承转动零件，是一种在机械中被广泛应用的重要零部件。

根据轴承的工作原理，滑动轴承属于滑动摩擦类型。

滑动轴承中的润滑油若能形成一定的油膜厚度而将作相对转动的轴承与轴颈表面分开，则运动副表面就不发生接触，从而降低摩擦、减少磨损，延长轴承的使用寿命。

根据流体润滑形成原理的不同，润滑油膜分为流体静压润滑(外部供压式)及流体动压润滑(内部自生式)，本章讨论流体动压轴承实验。

流体动压润滑轴承其工作原理是通过韧颈旋转，借助流体粘性将润滑油带人轴颈与轴瓦配合表面的收敛楔形间隙内，由于润滑油由大端人口至小端出口的流动过程中必须满足流体流动连续性条件，从而润滑油在间隙内就自然形成周向油膜压力(见图1)，在油膜压力作用下，轴颈由图l(a)所示的位置被推向图1(b)所示的位置。

图1 动压油膜的形成当动压油膜的压力p 在载荷F 方向分力的合力与载荷F 平衡时，轴颈中心处于某一相应稳定的平衡位置O 1，O 1位置的坐标为O 1(e ，Φ)。

其中e =OO 1，称为偏心距；Φ为偏位角(轴承中心O 与轴颈中心O 1连线与外载荷F 作用线间的夹角)。

随着轴承载荷、转速、润滑油种类等参数的变化以及轴承几何参数(如宽径比、相对间隙)的不同．轴颈中心的位置也随之发生变化。

对处于工况参数随时间变化下工作的非稳态滑动轴承，轴心的轨迹将形成一条轴心轨迹图。

为了保证形成完全的液体摩擦状态，对于实际的工程表面，最小油膜厚度必须满足下列条件：()21min Z z R R S h += （1）式中，S 为安全系数，通常取S ≥2；R z1，R Z2分别为轴颈和铀瓦孔表面粗糙度的十点高度。

滑动轴承实验是分析滑动轴承承载机理的基本实验，它是分析与研究轴承的润滑特性以及进行滑动轴承创新性设计的重要实践基础。

根据要求不同，滑动轴承实验分为基本型、综合设计型和研究创新型三种类型。

（1）掌握实验装置的结构原理，了解滑动轴承的润滑方式、轴承实验台的加载方法以及轴承实验台主轴的驱动方式及调速的原理。

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。

2024年第48卷第1期Journal of Mechanical Transmission贫油工况下滑动轴承弹流润滑特性分析赵东旭1倪艳光1马子魁2（1 河南科技大学机电工程学院，河南洛阳471003）（2 舍弗勒贸易（上海）有限公司研发中心，上海201804）摘要随着风力发电机组的功率增加，滑动轴承在风电齿轮箱中的使用优势逐渐突显。

当风力发电机组内的轴承润滑系统堵塞或供油不足时，滑动轴承将长期处于贫油润滑状态。

为了研究滑动轴承的贫油润滑特性，基于Reynolds方程和Reynolds边界条件，考虑油膜压力作用下轴套的弹性变形，建立了贫油润滑状态下滑动轴承的计算模型；对比了计入弹性变形和不计入弹性变形的滑动轴承贫油润滑性能；分析了轴套弹性模量和供油量对滑动轴承贫油润滑性能的影响。

结果表明，计入弹性变形后的最小油膜厚度位置位于轴套两侧，更加符合实际情况；随着轴套材料弹性模量的增加，轴颈偏心率逐渐减小，最大油膜压力逐渐增加，最小油膜厚度逐渐增加；随着供油量的增加，轴颈偏心率逐渐减小，最大油膜压力逐渐降低，最小油膜厚度逐渐增加。

关键词Reynolds方程贫油滑动轴承弹流润滑Analysis of Elasto-hydrodynamic Lubrication Characteristics of JournalBearings Under Starved LubricationZhao Dongxu1Ni Yanguang1Ma Zikui2(1 School of Mechatronics Engineering, Henan University of Science and Technology, Luoyang 471003, China)(2 R&D Center, Schaeffler Trading (Shanghai) Co., Ltd., Shanghai 201804, China)Abstract With the gradual increasing of wind turbine power, the advantages of journal bearings in wind turbine gearboxes are gradually prominent. When the lubrication system is blocked or the oil supply is insuffi⁃cient, the journal bearing will be in the starved lubrication for a long time. In order to study the starved lubrica⁃tion characteristics of journal bearings, based on the Reynolds equation and Reynolds boundary conditions, con⁃sidering the elastic deformation of sleeves, the calculation model of journal bearings in the starved lubrication is established. The lubrication properties of journal bearings with and without elastic deformation are compared, and the influence of elastic modulus and oil supply on journal bearing properties under the starved lubrication is analyzed. The results of analysis indicate that the minimum oil film thickness considering the elastic deformation is on both sides of the bearing bush, which is more in line with the actual situation. With the increasing of elastic modulus of sleeves, the eccentricity of journals decreases, the maximum oil film pressure increases, and the min⁃imum oil film thickness increases. With the increasing of oil supply, the eccentricity of journals decreases gradu⁃ally, the maximum oil film pressure decreases, and the minimum oil film thickness increases gradually.Key words Reynolds equation Starved lubrication Journal bearing Elasto-hydrodynamic lubrica⁃tion0 引言滑动轴承是机械装置和设备中最重要的部件之一，具有工作稳定、抗震性好、承载能力大、噪声小、寿命长等优点[1]，广泛应用于各种旋转机械设备中。

滑动轴承的磨损与润滑性能分析滑动轴承是机械设备中常见且重要的部件，它在许多领域中承载着重要的工作负荷。

磨损和润滑性能是滑动轴承运行过程中需要关注的关键问题。

本文将对滑动轴承的磨损机理进行分析，并探讨润滑性能对轴承寿命的影响。

一、磨损机理滑动轴承的磨损主要包括胶合磨损、磨料磨损、疲劳磨损和腐蚀磨损等不同形式。

胶合磨损是指轴承表面因为高温、高压和润滑剥离薄膜不均匀而形成的瞬时相互粘接和断裂。

磨料磨损是指固体颗粒的相对运动所引起的表面损伤，主要是磨料颗粒划过金属表面引起的。

疲劳磨损指轴承表面长时间承受交变应力而导致的逐渐疲劳裂纹而产生的磨损。

腐蚀磨损是指轴承在特定环境下，如水、酸、碱等的作用下引起的表面腐蚀磨损。

二、润滑性能对轴承寿命的影响润滑性能是滑动轴承寿命的重要因素之一。

合适的润滑剂可以降低摩擦系数，减少磨损，延长轴承的使用寿命。

在滑动轴承中，润滑剂主要起到润滑和冷却的作用。

合适的润滑剂可以形成一层均匀的油膜，在轴承和轴颈之间形成稳定的分离层，减少摩擦和磨损。

此外，润滑剂也能将磨损颗粒带走，保持轴承表面的光洁度，减少磨损的可能性。

润滑性能还取决于润滑剂的黏度、添加剂和润滑膜厚度。

黏度是指润滑剂的流动性，它对润滑剂的输送和形成均匀油膜起到重要作用。

适当的黏度可以保持润滑膜的稳定性和完整性，避免油膜的破裂和润滑失效。

添加剂可以提高润滑剂的性能，如抗氧化、抗磨削、防锈等。

润滑膜厚度取决于润滑剂的润滑性能和载荷，当润滑膜太薄时，摩擦和磨损就会增加，而当润滑膜太厚时，润滑剂的黏度阻力会增加，影响轴承的运行效率。

三、改善滑动轴承的磨损与润滑性能为了改善滑动轴承的磨损和润滑性能，可以采取以下措施：1. 选择合适的润滑剂：根据不同的工作环境和要求，选择适合的润滑剂。

低温下可选用高粘度的润滑剂，高温下可选用高温润滑剂。

2. 控制润滑剂的入口温度：过高或过低的润滑剂温度都会影响润滑性能和寿命。

因此，在使用过程中，需要控制好润滑剂的温度。

滑动轴承实验报告一、实验目的二、实验原理1. 滑动轴承的定义2. 滑动轴承的分类3. 滑动轴承的工作原理4. 滑动轴承的优缺点5. 滑动轴承的应用领域三、实验器材与药品1. 实验器材清单2. 药品清单四、实验步骤及方法1. 实验前准备工作2. 实验操作步骤及方法详解五、实验结果与分析1. 实验结果数据统计表格2. 实验结果数据分析六、实验结论七、参考文献一、实验目的：本次滑动轴承实验旨在通过对滑动轴承进行测试，探究滑动轴承在不同条件下的工作性能，为其在实际应用中提供参考。

二、实验原理：1. 滑动轴承的定义：滑动轴承是机械传动中常用的一种基础零件，它能够支撑和转移机械装置中产生的各种载荷，并保证其正常运转。

2. 滑动轴承的分类：按照材料可分为金属滑动轴承、非金属滑动轴承；按照润滑方式可分为干摩擦滑动轴承和液体润滑滑动轴承。

3. 滑动轴承的工作原理：当滑动轴承在运转时，由于载荷的存在，使得轴和套之间产生相对运动，此时如果没有任何润滑措施，将会产生很大的摩擦力和磨损，因此必须采取一定的润滑措施来减小摩擦力和磨损。

4. 滑动轴承的优缺点：优点是结构简单、制造容易、使用寿命长；缺点是摩擦力大、温升高、噪声大。

5. 滑动轴承的应用领域：广泛应用于各种机械设备中，如汽车、船舶、飞机等。

三、实验器材与药品：1. 实验器材清单：万能试验机、电子天平、计时器等。

2. 药品清单：黄油。

四、实验步骤及方法：1. 实验前准备工作：（1）检查万能试验机是否正常；（2）称取黄油，并将其涂在滑动轴承的内壁上；（3）将滑动轴承套装入万能试验机中，并固定好。

2. 实验操作步骤及方法详解：（1）打开电源，启动万能试验机；（2）设置测试参数：载荷大小、转速、测试时间等；（3）开始测试，记录每个时间点下的摩擦力大小和温度变化情况；（4）测试结束后，关闭电源，取出滑动轴承，并清洗干净。

五、实验结果与分析：1. 实验结果数据统计表格：时间/min 摩擦力/N 温度/℃0 0 255 10 3010 20 3515 30 4020 40 452. 实验结果数据分析：从实验结果可以看出，在滑动轴承运转过程中，随着时间的增加，摩擦力逐渐增大，温度也随之升高。