滑动轴承的计算

轴承的摩擦系数
为便于与滑动轴承比较，滚动轴承的摩擦力矩可按轴承内径由下式计算：M=uPd/2
这里,
M：摩擦力矩，
u：摩擦系数，表1
P：轴承负荷，N
d：轴承公称内径，mm
摩擦系数u受轴承型式、轴承负荷、转速、润滑方式等的影响较大，一般条件下稳定旋转时的摩擦系数参考值如表１所示。

对于滑动轴承，一般u=，有时也达。

各类轴承的摩擦系数u
轴承型式摩擦系数u
深沟球轴承
角接触球轴承
调心球轴承
圆柱滚子轴承
满装型滚针轴承
带保持架滚针轴承
圆锥滚子轴承
调心滚子轴承
推力球轴承
推力调心滚子轴承由轴承摩擦引起的轴承功率损失可用以下计算公式得出
NR = 1,05 x 10-4 Mn
其中
NR = 功率损失，W
M = 轴承的总摩擦力矩，Nmm
n = 转速，r/min
电机扭矩公式：T=9550*P/n
T：电机转矩
P：电机功率KW
n：转速r/min。

滑动轴承刚度和阻尼计算的fluent udf序滑动轴承在工程领域中扮演着重要的角色，它们常常被用于支撑旋转机械设备，并承受高速旋转下的摩擦和载荷。

而对于滑动轴承的设计和优化，则需要了解其刚度和阻尼等重要参数。

本文将探讨在使用Fluent UDF进行滑动轴承刚度和阻尼计算的过程，希望能为工程师们提供一些有价值的指导。

一、滑动轴承的作用和重要性1. 滑动轴承的定义和原理在工程应用中，滑动轴承是一种通过壁压力维持摩擦阻力的设备，用于支撑和定位旋转机械部件。

其基本原理是通过摩擦力和表面压力来支撑和限制轴的运动，从而减少磨损和能量损失。

2. 滑动轴承的重要性滑动轴承作为机械设备中的关键部件，其性能对于整个机械系统的安全性和稳定性有着重要的影响。

了解滑动轴承的刚度和阻尼等参数，对于提高机械设备的运行效率和使用寿命具有重要意义。

二、使用Fluent UDF进行滑动轴承刚度和阻尼计算的步骤1. Fluent UDF的介绍Fluent UDF是用于Fluent软件的用户定义函数，它可以通过编程的方式对流体流动、传热和化学反应等进行定制化处理。

在滑动轴承的刚度和阻尼计算中，可以通过编写Fluent UDF来实现定制化的计算和分析。

2. 刚度和阻尼的定义在进行滑动轴承刚度和阻尼的计算之前，首先需要了解其定义。

滑动轴承的刚度可以理解为其在受力作用下的变形能力，而阻尼则是指其在受到外界振动或冲击时的能量消耗能力。

3. Fluent UDF的编写在使用Fluent UDF进行滑动轴承刚度和阻尼计算时，需要编写相应的函数来描述滑动轴承在不同工况下的力学特性。

这包括了材料特性、载荷情况、流体力学等方面的计算和分析。

4. 数据采集和分析通过编写好的Fluent UDF，可以对滑动轴承在不同工况下的刚度和阻尼进行计算和分析。

这需要对液压力、位移变形等参数进行实时监测和数据采集，然后进行相应的分析和处理。

三、对滑动轴承刚度和阻尼计算的个人观点和理解1. 刚度和阻尼对于滑动轴承的重要性在滑动轴承的设计和优化过程中，刚度和阻尼是需要重点考虑的参数。

动载滑动轴承轴心轨迹计算在往复式机械中，作用在连杆大小端及曲轴的滑动轴承上的载荷，无论大小和方向都随时间作周期性变化。

动载轴承由于油膜动压受旋转效应和挤压效应的综合作用，其轴心轨迹是变化的。

在正常的工况下，其轴心轨迹收敛于固定的轨迹曲线。

动载轴承的轴心轨迹的计算可以估计出轴承的失效形式及失效位置，从而在设计时可作有效的预防。

对轴心轨迹的计算，不能用稳态下的计算方法来确定，这是因为其油膜动压涉及挤压效应和旋转效应的综合作用，因而要采用非稳态下的计算方法才能确定。

本文主要采用Holland方法并通过计算机模拟进行计算。

图1 轴承模型示意图1.建立模型在进行轴心轨迹的计算之前，对有限宽的动载轴承作以下假设：（1）轴承的间隙中充满润滑油介质，流动服从雷诺方程，不考虑润滑油的涡动现象；（2）整圆轴承，轴承的轴线和轴颈平行；（3）轴承外表面光整；（4）不考虑温度场变化引起的油粘度变化。

求解轴心轨迹的基本思路如下，在油膜力和载荷互相平衡的情况下（由于轴颈惯性力相对较小，因此可以忽略不计），轴心都会逐渐收敛于一个确定的轨迹，所以可在轴颈的任意初始位置上根据力平衡关系确定轴心变化速度。

由此得到经过一微小时间间隔后的新的轴颈位置。

从这个位置再确定新的轴心变位速度，又得到另一时间间隔后的另一个轴颈位置。

如此不断进行下去，直到收敛于一个封闭的轴心轨迹。

分析动载轴承轴心轨迹的具体方法有Holland法、和Hahn法和移动率（Mobility）法。

为了克服对动载Reynolds方程在数学上求通解的困难，采用Holland法进行分析。

图1为物理模型的受力关系示意。

图中，F为动载荷，γ为动载荷与Y轴的方向角，δ为偏位角，Ωb为轴承角速度，Ωj为轴颈角速度，轴颈中心O j绕轴承中心O b的回转变位角速度为δ’，偏心率随时间的增长速率为ε’，R为轴承的内径。

P D是由轴颈和轴承相对油楔的旋转角速度引起的油膜动压，P V是由轴颈与轴承之间的挤压引起的油膜动压，称为挤压油压。

第三章滑动轴承设计参数与计算方法!"#滑动轴承的类型、特性与选用滑动轴承的种类繁多，分类方法亦繁多，按润滑原理不同，将其分为：无润滑轴承、粉末冶金含油轴承、动压轴承和静压轴承。

以粉末冶金含油轴承代表处于混合润滑状态下的轴承；无润滑轴承亦代表固体润滑轴承。

!"#"#滑动轴承的性能比较（表$%!%#）表$%!%#滑动轴承的性能比较轴承型式无润滑轴承粉末冶金含油轴承动压轴承静压轴承轴承性能承载能力!!高温适应性好，可以在材料的温度极限以下运转差，受润滑剂氧化的限制一般，可以在润滑剂温度极限以下运转低温适应性优一般好，摩擦阻力大真空适应性优好，需要专用润滑剂一般，需专用润滑剂差潮湿适应性好，轴须耐腐蚀好尘埃适应性好，需注意密封必须密封好，需密封和过滤装置好抗振性一般好旋转精度差好优摩擦阻力大较大小最小噪声一般小最小润滑装置最简单简单复杂程度差异较大复杂w w w.bz f x w.c om!"#"$滑动轴承的承载能力与极限转速几种主要滑动轴承的极限承载能力和极限转速曲线见图!"#"$和图!"#"%。

可供选择滑动轴承类型时参考。

对动压轴承，按中等粘度润滑油进行计算；对无润滑轴承和混合润滑轴承，按磨损寿命为$&’(计算；对静压轴承，理论上在材料强度允许图%&!&#径向轴承的极限载荷与转速""""无润滑轴承—·—液体动压轴承—··—粉末冶金含油轴承—滚动轴承图%&!&$推力轴承的极限载荷与转速""""无润滑轴承—·—液体动压轴承—··—粉末冶金含油轴承—滚动轴承w w w.bz f x w.c om的载荷和转速范围内均可应用。

为了便于比较，还将疲劳寿命为!"#$的滚动轴承的极限承载能力和极限转速曲线画出。

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。

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。

rF aF aF rF m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：1）流体动压润滑轴承：靠摩擦表面几何形状相对运动并借助粘性流体动力学作用产生力。

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 minh 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()(vK vBd Qc fpT 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。

摩擦：滚动摩擦滚动摩擦轴承滚动轴承滑动摩擦滑动摩擦轴承滑动轴承第十二章滑动轴承第一节概述1、滑动轴承应用场合：1）工作转速特高轴承，如汽轮发电机；2）要求对轴的支撑位置特别精确的轴承，如精密磨床；3）特重型的轴承，如水轮发电机；4）承受巨大的冲击和振动，如轧钢机；5）根据工作要求必须做成剖分式的轴承，如曲轴轴承；6）在特殊的工作条件下（如在水中或腐蚀性介质中）工作的轴承，如军舰推进器的轴承；7）在安装轴承处的径向空间尺寸受到限制时，也常采用滑动轴承，如多辊轧钢机。

2、分类①按载荷方向：径向（向心）轴承、止推轴承、向心止推②按接触表面之间润滑情况：液体滑动轴承、非液体滑动轴承液体滑动轴承：完全是液体非液体滑动轴承：不完全液体润滑轴承、无润滑轴承不完全液体润滑轴承（表面间处于边界润滑或混合润滑状态）无润滑轴承（工作前和工作时不加润滑剂）③液体润滑承载机理：液体动力润滑轴承（即动压轴承）液体静压润滑轴承（即液体静压轴承）3、如何设计滑动轴承（设计内容）1）轴承的型式和结构2）轴瓦的结构和材料选择3）轴承的结构参数4）润滑剂的选择和供应5）轴承的工作能力及热平衡计算4.特点：承载能力大，工作平稳可靠，噪声小，耐冲击，吸振，可剖分等特点。

第二节滑动轴承的典型结构一、整体式径向滑动轴承：特点：结构简单，易于制造，端部装入，装拆不便，轴承磨损后无法调整。

应用：低速、轻载或间歇性工作的机器中。

二、对开式径向滑动轴承：装拆方便，间隙可调，应用广泛。

特点：结构复杂、可以调整磨损而造成的间隙、安装方便。

应用场合：低速、轻载或间歇性工作的机器中。

三、止推式滑动轴承：多环式结构，可承受双向轴向载荷。

第三节滑动轴承的失效形式及常用材料一、失效形式1、磨粒磨损：硬颗粒对轴颈和轴承表面起研磨作用。

2、刮伤：硬颗粒划出伤痕。

3、胶合：轴承温度过高，载荷过大，油膜破裂或供油不足时，轴颈和轴承相对运动表面材料发生粘附和迁移，从而造成轴承损坏。

轴承介绍及其种类介绍轴承是用来支承轴或轴上回转零件的部件。

根据工作时磨擦性质的不同，轴承分为滑动轴承和滚动轴承两大类。

滚动轴承一般由专门的轴承厂家制造，广泛应用于各种机器中。

但对要求不高或有特殊要求的场合，如高速、重载、冲击较大及需要剖分结构等，使用更多的则是滑动轴承。

所以我们应了解两类轴承的特点，掌握以下几方面的内容：1. 合理选择滑动轴承的材料，确定其参数及结构；2. 合理选择滚动轴承的类型并定出轴承的型号；3. 确定轴承的安装、调整、润滑和密封等。

滑动轴承概述工作时轴承和轴颈的支承面间形成直接或间接滑动摩擦的轴承，称为滑动轴承（图12-1a）。

滑动轴承工作表面的摩擦状态有非液体摩擦和液体摩擦之分。

图12-1b、图12-1c 是轴承摩擦表面的局部放大图，如图12-1b所示，摩擦表面不能被润滑油完全隔开的轴承称为非液体摩擦滑动轴承。

这种轴承的摩擦表面容易磨损，但结构简单，制造精度要求较低，用于一般转速，载荷不大或精度要求不高的场合。

摩擦表面完全被润滑油隔开的轴承称为液体摩擦滑动轴承，如图12-1c所示。

这种轴承与轴表面不直接接触，因此避免了磨损。

液体摩擦滑动轴承制造成本高，多用于高速、精度要求较高或低速、重载的场合。

a 滑动轴承原理图b非液体摩擦状态 c 液体摩擦状态图12-1滑动轴承的摩擦状态根据轴承所能承受的载荷方向不同，滑动轴承可分为向心滑动轴承和推力滑动轴承。

向心滑动轴承用于承受径向载荷；推力滑动轴承用于承受轴向载荷。

一、 滑动轴承的结构1．整体式滑动轴承 是在机体上、箱体上或整体的轴承座上直接镗出轴承孔，并在孔内镶入轴套，如图12-2所示，安装时用螺栓联接在机架上。

这种轴承结构形式较多，大都已标准化。

它的优点是结构简单、成本低；缺点是轴颈只能从端部装入，安装和维修不便，而且轴承磨损后不能调整间隙，只能更换轴套，所以只能用在轻载、低速及间歇性工作的机器上。

图12-2整体式向心滑动轴承2．剖分式滑动轴承（对开式滑动轴承） 如图12-3所示，它由轴承座、轴承盖、剖分式轴瓦等组成。

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。

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。

rF aF aF rF m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：1）流体动压润滑轴承：靠摩擦表面几何形状相对运动并借助粘性流体动力学作用产生力。