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发布时间:2019-11-27 来源:原创 浏览:

  谐波轴承的润滑理论油膜轴承的理论根本是流体动压润滑理论。现实利用中的滑动轴承大大都也正在流体动力润滑形态下工做 这时的轴承可以或许自行成立承载油膜。而关于油楔效应这种物理现象是正在十九世纪八十年代由托尔 Tower 起首通过尝试发觉的 这种现象恰是滑动轴承手艺和滑动轴承研究的环节所正在。英国物理学家雷诺对托尔

  谐波轴承的润滑理论油膜轴承的理论根本是流体动压润滑理论。现实利用中的滑动轴承大大都也正在流体动力润滑形态下工做 这时的轴承可以或许自行成立承载油膜。而关于油楔效应这种物理现象是正在十九世纪八十年代由托尔 Tower 起首通过尝试发觉的 这种现象恰是滑动轴承手艺和滑动轴承研究的环节所正在。英国物理学家雷诺对托尔所的现象进行了研究 雷诺发觉正在滑动轴承中因为轴颈的扭转活动正在油膜中发生了压力而且正在1889年颁发的文章中指出 滑动轴承中的润滑油流动能够用流体动力学进行研究。正在现实的使用过程中相关流体润滑理论计较的根基内容都是对流体动压润滑的根基方程——Reynolds方程的使用和求解。 对滑动轴承的研究次要是从阐发雷诺方程起头 雷诺方程是计较和阐发油膜轴承的动、静态特征的最根基的起点 良多关于油膜轴承的理论问题也都是以求解响应的雷诺方程为根本的。计较轴承的特征时 一般先由Reynolds方程解出压力分布函数 然后按照压力分布函数求取积分从而求出轴承的承载能力、摩擦阻力、流量等等 26 35 。这里仅以定常工况环境下 就是轴承的负载和转速均不随时间变化 、具有等温度润滑油的圆柱径向油膜轴承为研究对象进行研究油膜轴承的静态特征。因为用于计较油膜轴承的承载能力和压力分布的方程是一个二维的椭圆方程 截止到现正在仍然无法求取出切确的解析解 因而为了申明相关参数对油膜轴承机能的影响 凡是采纳两种假设来求得近似的解析解 这就是 无限窄油膜轴承假设和无限宽油膜轴承假设。从而构成计较油膜轴承静态特征的理论次要有 无限窄油膜轴承理论、无限宽油膜轴承理论和无限宽油膜轴承理论。 雷诺方程的推导正在油膜轴承设想计较中 为了阐发布局对承载机能的影响 需要计较润滑膜的承载力 需要计较其压力分布 为了计较摩擦阻力 需要计较剪应力分布 为了计较流体的流量 需要计较润滑膜内的速度分布。为此 要对润滑膜的细小单位体进行阐发 以成立流体应力、比压和速度等变量之间的根基关系 也即本章的雷诺方程成立。1886年 雷诺 Reynolds正在机车轮轴轴承试验的根本上 给出了关于薄层润滑膜的润滑方程—雷诺方程 将粘性流体动力学理论用于润滑工程的薄层润滑膜中 从而成立了薄层润滑膜的根基方程。反映润滑膜发生承载能力的根基方程是流体动力润滑方程 它是O Reynolds 1886年起首推导出来的 称为Reynolds方程。它出润滑膜中压力取润滑膜厚度、粘度、密度河南科技大学硕士学位论文 8和速度之间的关系 它是流体动力润滑阐发的根本。正在分歧的专著和材料中 雷诺方程的推导方式分歧 次要缘由是由于正在阐发流动持续性时所取的阐发节制体分歧所致 但最终对问题的求解影响不大。按照现实环境 连系所要设想的油膜轴承 做以下假设 忽略体积力的感化如沉力或磁力等。 润滑剂取概况之间无滑动即贴于概况的油层速度取概况速度不异。 正在沿润滑油膜厚度标的目的上不计压力的变化。因为油膜厚度仅百分之几毫米 现实上压力不成能发生较着的变化。 取润滑油膜厚度比拟较轴承概况的曲率半径很大 因此忽略油膜曲率的影响 并用平移速度取代动弹速度。 润滑油是合适牛顿粘性定律的流体这对于一般工况前提下利用的矿物油而言是合理的。 润滑油流动为层流油膜中不存正在涡流和湍流 虽然对于高速大型轴承 可能处于湍流形态。 取粘性力比力可忽略惯性力的影响 包罗流体加快的力和油膜弯曲的离心力。 润滑油的粘度和密度正在整个润滑膜中不变化。对于一般的流体润滑问题而言 9的假设是为了简化而进行假设的只能正在必然的前提下利用 正在某些环境下还需要进行批改。 lyh0VxVyVzUv 流体活动坐标系Fig CoordinateSystem LiquidFlowing 1是流体活动坐标系图中l是x z标的目的尺寸的相对单元 xV、yV、zV暗示活动流体的速度分量 并取0h为Y标的目的尺寸的相对单元 谐波轴承的润滑理论9别为x、y、z标的目的速度的相对单元。博牛注册, 从纳维——斯托克斯方程出发 把它简化和导出雷诺方程 油膜轴承的压力鸿沟前提正在不变工况下 要求解承受不变载荷轴承的微分方程 必需先确定鸿沟前提 这些前提了压力分布的鸿沟 称为压力鸿沟前提。 同时正在阐发油膜轴承的动、静态机能时 需要晓得油膜轴承的压力分布环境、最小油膜厚度、承载能力、润滑油流量、润滑油温度分布等等参数 国表里学者对于此问题曾经进行了大量的阐发研究 36 42 可是理论计较和尝试数值相差较大 次要是由于油膜压力计较时所采用的鸿沟前提欠切确所形成的。 基于分歧的物理模子 不少学者提出了各类各样的鸿沟前提 此中比力典型的鸿沟前提有 双雷诺鸿沟前提。对于非稳态工况下径向滑动轴承的鸿沟前提目前还没有一个比力抱负的物理模子 学者们正在阐发、研究非稳态工况下的轴承机能时 大都采用了稳态工况下的鸿沟前提。对于稳态工况下的鸿沟前提 目前多采用雷诺鸿沟前提 对于非稳态工况下的鸿沟前提多采用半Sommerfeld鸿沟前提 18 对于360o全圆轴承其鸿沟前提如图2 2所示。 0pϕλ河南科技大学硕士学位论文 102 按索默菲尔德Sommerfeld 鸿沟前提 ppϕλϕπλ但当0p 按照雷诺Reynolds 鸿沟前提 压力起点 0pϕϕλ压力起点 0pϕϕλ00dpdϕϕϕ 雷诺提出流体持续流动和不克不及承受较着的负压的两个物理前提压力的起点位于最小润滑间隙之后。雷诺鸿沟前提能同时满脚上述前提。颠末很多科学家的理论研究以及令人信服的尝试成果表白 雷诺鸿沟前提是合适现实油膜压力分布情况的。虽然对于某些尝试的成果还有必然的误差 但比另两种鸿沟前提更精确。采用雷诺鸿沟前提能够获得最长的压力油膜 从而获得了最大的承载能力。正在现实计较过程中 大都采用雷诺鸿沟前提 30 压力分布鸿沟前提Fig BoundaryCondition 油膜轴承的静态特征计较油膜轴承的静态特征是指表征轴承本身机能的相关参数 次要包罗轴承的承载力、油膜的摩擦阻力、流量等 这些参数都是通过油膜轴承的压力分布函数积分求得的 而求解压力分布是以求解响应的雷诺方程为根本的。 油膜厚度计较通俗圆柱径向油膜轴承是布局形式最简单的一种油膜轴承 它的油膜厚度h第2章 谐波轴承的润滑理论 11沿着圆周标的目的变化 即跟着圆周标的目的的角度和轴颈取轴套的相对的分歧而分歧 如图2 3所示 通俗圆柱径向油膜轴承布局Fig Kelmet轴承套的核心是O 轴颈的核心是jO 轴套和轴颈的半径别离是R和r 半径间隙cRr 即两半径差。凡是cR 故R取r的表面值常不异正在轴承机能阐发公式中R取r能够通用。偏疼距e为轴套的几何核心取轴颈核心的距离。半径间隙c取半径r之比ψ称为相对间隙 crψ 。偏疼距e取半径间隙c之比称为偏疼率。轴承承受垂曲向下的外来载荷F。角度坐标φ以连心线为基准而且顺着轴颈的反转展转标的目的怀抱 如图2 3所示。对于轴颈没有倾斜的圆柱径向油膜轴承 其油膜厚度是角度φ的函数 并取轴颈的核心相关。 操纵正弦定律 sinsinsin sineRhrRαφαφφ 由222cos1sineRαφ能够得 河南科技大学硕士学位论文 12222cos1sinehreRRφφ 中的根号按照下列级数展开16x 展开后能够获得下列近似式子222cos 1sin 2ehreRRφφ 进一步拾掇可得2221 1cossin 化简后获得221 1cossin 2hcεφεψφ 现实中因为ψ的数量级凡是是310因而最初一项能够忽略不计。于是油膜厚度函数表达式为 coshceφ 两头同除以c可得纲表达式为1cosHεφ ε是偏疼率。严酷地说上述推导成果只合用于固定于轴颈的坐标系。正在实正在的滑动轴承中e取R或r比拟很小 因而它同样可用于固定于轴瓦的坐标系。 谐波轴承的润滑理论132 摩擦力计较油层流动的剪切应力为 uyτη 10对无限宽轴承 油层流动的速度梯度为 21112uphUUyyhxη 11按轴承展开后响应的鸿沟前提 0y 1UUyh pdpxdx轴承取轴颈概况处的剪切应力hτ及0τ可归并暗示为 2uUdphyhdxτηη 12轴承和轴颈概况处响应的摩擦力为 22UdphUrhFrddzddpdzhrdhηηφφφ 流量的计较无限宽轴承的流量 按理不必计较 由于 从理论上讲 对无限宽轴承 润滑油正在轴向无流动可能0pz 但现实油膜轴承为无限宽 沿轴线z标的目的必然有油流动 即0pz 。正在轴承的压力区以内正在距轴承轴向宽度的对称核心O点的河南科技大学硕士学位论文 14距离为z处 该断面内某一点沿z轴标的目的的流速ω为 212pyyhzωη 142Lz 15该断面内油的流量即为轴承一端的泄露量 因轴承两头均有泄露 故总的轴向泄露量应为 22120LszhQdyrdφωφφ 小结本章次要阐述了雷诺方程的遍及形式、雷诺方程的简化 以及雷诺方程的纲形式和雷诺鸿沟前提的成立 又沉点引见了油膜轴承的静态特征中油膜厚度、摩擦力和流量的计较。 谐波轴承的设想取计较阐发15第3章 谐波轴承的设想和计较阐发 油膜轴承手艺是一个集多学科的分析性工程手艺 它的成长速度和所构成的配套能力 反映了一个国度的工业成长速度和所达到的程度 和一个国度的沉工业成长互相关注。出格是近几年来 高机能的旋起色械需要轴承可以或许正在沉载、高暖和高速的前提下工做 这种下对油膜轴承的承载和温升的能力提出了较高的要求 因而各类新型的油膜轴衔接踵面世。例如 通俗圆柱型动压滑动油膜轴承 多油楔布局动压滑动油膜轴承 概况阶梯型推力油膜轴承 概况多圆弧布局油膜轴承等。本章针对概况谐波特征的油膜轴承布局、油膜压力分布、承载能力等进行阐发研究 成立通俗圆柱动压油膜轴承和概况谐波特征油膜轴承的数学模子 给出了具有概况谐波特征的油膜轴承的油膜压力和总承载力的计较公式 对两种轴承的承载能力、承载的无效区域、摩擦阻力和润滑油流量进行计较和统计 并对成果进行比力和阐发 得出概况谐波特征的油膜轴承其油膜压力和承载能力取概况谐波本身的特征 谐波数协调波幅值相关。 布局特点概况谐波特征的油膜轴承 以下简称谐波轴承 ——也就是正在轴瓦的内侧面平均的分布一些正弦或者余弦的波纹此中包罗正在圆周标的目的和沿轴承的宽度标的目的上 其布局示意如图3 1。考虑到加工工艺性 本文采用圆周标的目的平均分布谐波的布局 如图3 2所示 谐波轴承的布局示企图Fig harmonicawave 河南科技大学硕士学位论文 16 圆周标的目的平均分布谐波的布局Fig Expandingsketch harmonicabearing 油膜厚度表达式概况谐波特征的油膜轴承问题的求解和通俗圆柱径向油膜轴承一样 都是以雷诺方程的求解为契机的 42 。取通俗圆柱径向油膜轴承所分歧的是润滑油膜的厚度发生了变化。 通俗圆柱油膜轴承的油膜厚度表达式 1coshceϕ 概况谐波特征的油膜轴承的油膜厚度表达式2coscoshcenϕϕ 此中是谐波幅值 n是谐波数 c是半径间隙 e是偏疼距 φ是以最大间隙处为基准并顺着轴颈扭转标的目的的角度 h是油膜厚度。 谐波轴承承载能力计较油膜轴承的Reynolds方程表达式


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