动压油膜形成的条件

互．鹾晨　ｌ技　２０１０年第３期　

冲击地压形成的几种条件分析　

石　磊　

（龙煤集团七台河分公司桃山煤矿，黑龙江七台河１５４６００）　

摘要矿井发生冲击地压往往是由于在煤岩体局部产生程度较强的应力集中，反过来讲，煤岩体内产生较强的应力集中乃是冲击地压发生　的一个先决条件。该文就冲击地压形成条件，对开采深度、构造应力和瓦斯压力、坚硬顶板煤柱进行了分析。　关键词　冲击地压　开采深度构造力　瓦斯压力　坚硬顶板煤柱　中图分类号ＴＤ３２４　．１　文献标识码Ａ　

煤岩层冲击倾向性测定主要是判断煤岩层是否　

具有积聚大量能量并在破坏时瞬间释放的基本属性。　

评价煤岩层的冲击倾向的指标主要有弹性能量指数、　冲击能量指数、煤的动态破坏时间、弯曲能量指数等。　

这种方法在我国和波兰应用最为广泛，特别是在我国，　

几乎所有冲击地压矿井都要进行冲击倾向性测定。　

１开采深度　

冲击地压存在一个开始频繁发生的临界深度，即　

在小于此深度开采时，尽管也可能发生冲击地压，但都　是零星的，当大于此深度开采时，冲击地压会频繁发　

生。新汶矿区华丰煤矿冲击地压频繁发生的临界开采　

深度是５２５　ｍ；北京门头沟矿冲击地压频繁发生的临　

界开采深度是４００ｍ；抚顺矿区老虎台煤矿冲击地压频　繁发生的临界开采深度是６３０　ｍ。兖州矿区冲击地压　

发生的临界开采深度大约为７００ｍ。冲击地压发生频　

度与采深随时间变化图见图ｌ所示。　

—Ｉ＿＿神击地压矿井平均开采深度—◆～冲击地压矿井数量　

图ｌ　冲击地压矿井数量与采深随时间变化　

２构造应力、瓦斯压力　

构造应力的作用常常是冲击地压的重要原因。构　

造应力场有以下特点：　（１）地壳运动以水平挤压运动为主，因此构造应　

力以水平压应力占优势。　

（２）构造应力分布很不均匀，各点主应力的大小　

・收稿日期：２０１０一Ｏ１—１２　作者简介：石磊（１９７０一），男。汉族，七台河人，１９９２年毕业于黑龙　江矿业学院采矿专业，工程师。　和方向往往有很大变化。　（３）岩体中的构造应力具有明显的方向性，通常　

液体动压润滑径向轴承油膜压力和特性曲线

（二） HZS—Ⅰ型试验台

一. 实验目的

1. 观察滑动轴承液体动压油膜形成过程。

2. 掌握油膜压力、摩擦系数的测量方法。

3. 按油压分布曲线求轴承油膜的承载能力。

二. 实验要求

1. 绘制轴承周向油膜压力分布曲线及承载量曲线，求出实际承载量。

2. 绘制摩擦系f 与轴承特性  的关系曲线。

3. 绘制轴向油膜压力分布曲线

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，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8-1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

（7）

式中：—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  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 c称为临界特性数，且 c以右为液体摩擦润滑区，c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  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—曲线不同，c也随之不同。

四. HZS—I型试验台结构和工作原理

1. 传动装置

1 *

第十章 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10-3所示。

图10-3

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h

min。

2．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 =

BdP

≤ [ p] MPa

为防止温升过高而胶合，验算：Pv=

100060nd

BdP

≤ [pv] MPa

·m/s

为防止局部过度磨损，验算：V =

100060nd

≤ [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。

2 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：h

min≥[h]；

(2) 保障温升条件：t ≤ [t]=10~30C。

精选例题与解析

例10-1 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]= 3 m/s，[pv]=12 MPa

第３期（总第１９０期）　２０１５年Ｏ６月　机械工程与自动化　ＭＥＣＨＡＮＩＣＡＬ　ＥＮＧＩＮＥＥＲＩＮＧ　＆　ＡＵＴ０ＭＡＴ１０Ｎ　Ｎｏ．３　Ｊｕｎ．　

文章编号：１６７２—６４１３（２０１５）０３—０１８８—０２　

液体动压滑动轴承油膜压力分析　

刘宏伟　，杨　

（１．湖北文理学院机汽学院协同创新中心，湖北　襄阳　

湖北襄阳４４１０５０）　锐　

４４１０５３；２．襄阳职业技术学院生物工程学院，　

摘要：通过试验装置对滑动轴承油膜压力进行测量，以检验滑动轴承在受到不同压力和转速时油膜压力的分　

布情况。　

关键词：滑动轴承；油膜压力；宽径比；承载能力　

中图分类号：ＴＨ１３３．３１　文献标识码：Ｂ　

０　引言　

一般情况下，滑动轴承油膜压力分布的计算方法　

都是在给定相关参数（比如油膜黏度、供油压力、偏心　率、轴承宽径比、轴颈转速等）的情况下进行的口］，对于　

理论计算的结论仅通过仿真软件进行验算，而在实际　

运用中发现这种方式的误差较大，有的仿真结果甚至　

根本反映不了实际情况。在润滑理论研究中，油膜的　

边界条件通过数学建模和计算得到的与实际问题偏离　

太大，而且，当轴径围绕中心轴线作较大振幅运动时，　

不能准确计算出油膜压力分布情况，尽管是通过建立　

数学模型进行油膜的空间分布情况求解，但是这种无　

规则的动作也很难通过数学表达式来进行有效计算。　

本文借助试验手段测定油膜各点的压力分布情况，通　

过动态过程观察油膜的形成过程，并且在坐标系上描　

述摩擦特性曲线，获得径向油膜的各点压力值以及在　

滑动轴承上所加的载荷大小［２］。　

１滑动轴承测试台简介　

滑动轴承测试台由１２个部分组成，轴的旋转由电　

机拖动，通过螺旋加载杆６在轴承上施加作用力，在滑　

动轴承周围安装有７个压力传感器，传感器用于测量　

油膜压力的分布曲线。当所加载的载荷不同时压力传　

感器所检测的值也不同，因此，所绘制出的曲线形状也　

会发生变化。具体所加的载荷和轴承的转速可在试验　

台的操纵板上读出。径向滑动轴承的摩擦因数随轴承