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動靜承潤滑機理分析

點擊次數:2670次 發布時間:2015-01-08

   動靜承是一種兼有動壓和靜承優點的軸承,但在潤滑機理分析和結構設計時不能完全按照原有動壓或靜承的原理進行分析。如果完全按照靜承原理進行設計,則在高速運動下的動壓效應會浪費。因此建立動靜承基本方程用以分析不同狀態下的潤滑機理并指導設計顯得非常必要。

  軸承潤滑機理分析

  靜、動軸承潤滑

  靜承是利用外壓供油將軸承和軸分開,從而形成流體摩擦。動承結構相對簡單,其主要依靠軸和軸承相對運動而形成動壓潤滑。從這兩種潤滑狀態看,動壓潤滑的形成需要一定條件,特別是在剛啟動時無法形成動壓潤滑而造成干摩擦或邊界潤滑。靜承雖然適用范圍廣,但油膜的動力效應沒有利用,這在重載場合尤為明顯,造成一定的能耗。動承潤滑機理主要依靠雷諾方程建立潤滑方程并求得速度、壓力和水膜厚度之間的相互關系,而靜承設計的關鍵是節流器。

  液體動靜承潤滑

  動靜承是一種不同于動壓和靜承的設計方法而又兼有動壓和靜承優點的流體潤滑軸承。當主軸靜止或轉速較低時,其可以利用靜承原理使軸承處于全液體摩擦狀態,避免了干摩擦或邊界潤滑。當主軸正常運行時,如具有流體動壓潤滑的條件則軸承處于動壓運行狀態。在運轉過程中如油膜承載能力低,則系統自動開啟靜壓供油系統,軸承處于動靜壓混合運行狀態,油膜承載能力提高,適應工況要求。

  對動靜承潤滑機理分析的關鍵就是建立潤滑基本方程并進行求解,方程的建立可以分析速度、壓力和水膜厚度之間的相互關系,同時可以分析在動、靜以及動靜壓聯合作用下潤滑狀態和承載能力。方程如下:

  影響液體動靜承潤滑機理分析的技術因素有三個:

  1.彈性變形

  一般來說動靜承承載能力較大,軸承彈性變形也較大,在設計計算中,許多場合必須考慮軸的彎曲變形、軸承巴氏合金層的接觸變形、中空軸熱彈性變形的計算等彈性問題。在一些高溫場合,由于其中空軸內有高溫燒結材料通過,軸頸產生熱膨脹,這種場合就必須考慮彈性變形問題。

  2.軸承尺寸公差

  這里公差專指軸承孔徑公差和軸的外徑公差。從設計角度來說,計算是按初始間隙進行的,公差越小越好。這樣軸承加工好后,其實際的半徑間隙偏離初始間隙就越小,軸承實際運行情況就越接近設計計算情況。但在設計中,尺寸公差的規定受現有加工能力限制,當公差確定后,必須對軸承可能出現的zui大間隙和zui進行驗算,以保證當軸承和軸的尺寸均在尺寸公差范圍內時,軸承能正常工作。而形位公差主要指軸和軸承的母線直線度。這通常按尺寸公差1/3計算。

  3.潤滑油選擇

  供油系統的設計必須包括潤滑油的選擇,主要考慮潤滑油的黏度。其黏度主要和負荷、間隙、軸承的加工精度、軸承線速度以及軸承長徑比密切相關。其中關鍵是間隙較小時應選擇黏度較低的潤滑油,否則潤滑油無法滲入間隙中去。

  綜上所述,通過雷諾方程和流量連續方程建立了動靜承潤滑機理基本方程并給出求解步驟,方程組的解可建立速度、油膜厚度以及壓力之間的關系,分析運轉過程各個狀態的潤滑機理。另外根據解方程組指出了設計動靜承過程中所必須注意的幾個關鍵,對實際設計有一定指導意義。

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