不完全液體潤滑滑動軸承的設計計算

液體    時間:2014-03-07 10:18:41
不完全液體潤滑滑動軸承的設計計算簡介
  採用潤滑脂,油繩或滴油潤滑的徑向滑動軸承,由於軸承中得不到足夠的潤滑劑,在相對運動表面間難以產生一個完全的承載油膜,軸承只能在混合摩擦潤滑狀態(邊界潤滑和液體潤滑同時存在)下運轉。這類……
不完全液體潤滑滑動軸承的設計計算正文


採用潤滑脂,油繩或滴油潤滑的徑向滑動軸承,由於軸承中得不到足夠的潤滑劑,在相對運動表面間難以產生一個完全的承載油膜,軸承只能在混合摩擦潤滑狀態(邊界潤滑和液體潤滑同時存在)下運轉。這類軸承可靠的工作條件是:邊界膜不遭破裂,維持粗糙表面微腔內有液體潤滑存在。

在工程上,這類軸承以維持邊界油膜不遭破壞作為設計的最低要求。但是促使邊界油膜破裂的因素較複雜,所以目前仍採用簡化的條件性計算。這種計算方法只適於對工作可靠性要求不高的低速、重載或間歇工作的軸承。對於重要的不完全液體潤滑徑向軸承,設計計算方法可參考相關手冊。

徑向滑動軸承的計算

    在設計時,通常是已知軸承所受徑向載荷F(N)、軸頸轉速n(r/min)及軸頸d(mm), 然後進行驗算。

1.驗算軸承的平均壓力p ——防止過度磨損






 

式中:B——軸承寬度,mm(根據寬經比B/d確定);


 [P]——軸瓦材料的許用壓力,MPa,其值見常用金屬軸承材料性能表。

2.驗算軸承的pV值 ——限制軸承的溫升,防止膠合





 

式中:[pv]——軸承材料的pv許用值,MPa·m/s,其值見常用金屬軸承材料性能表。

3. 驗算滑動速度V ——防止p和pv合格下,因V過高而造成的加速磨損








 

式中:[v]為許用滑動速度,其值見常用金屬軸承材料性能表。

常用金屬軸承材料性能

軸承材料

最大許用值

最高

工作

溫度

/(℃)

軸 頸

硬 度

/(HBS)

性能比較

備  注

[p]

/(MPa)

[v]

/(m/s)

[pv]

/(MPa.m/s)

抗咬粘性

耐蝕性

疲勞強度

錫銻軸承合金

ZSnSb11Cu6

ZSnSb8Cu4

平穩載荷

150

1

1

1

1

5


用於高速、重載下工作的重要軸承,變載荷下易於疲勞,價貴。

25

80

20

衝擊載荷

20

60

15

鉛銻軸承合金

ZPbSb16Sn16Cu2

15

12

10

150

150

1

1

3

5


用於中速、中等載荷的軸承,不易受顯著衝擊。可作為錫銻軸承合金的代替品。

ZPbSb15Sn5Cu3Cd2

5

8

5

錫青銅

ZCuSn10P1

(10-1錫青銅)

15

10

15

280

300~400

3

5

1

1


用於中速、重載及受變載荷的軸承 。

ZCuSn5Pb5Zn5

(5-5-5錫青銅)

8

3

15


用於中速、中載的軸承。

鉛青銅

ZCuPb30

(30鉛青銅)

25

12

30

280

300

3

4

4

2


用於高速、重載軸承,能承受變載荷衝擊。

鋁青銅

ZCuAl10Fe3

(10-3鋁青銅)

15

4

12

280

300

5

5

5

2


最宜用於潤滑充分的低速重載軸承。

黃銅

ZCuZn16Si4

(16-4硅黃銅)

12

2

10

200

200

5

5

1

1

 用於低速、中載軸承。

ZCuZn40Mn2(40-2錳黃銅)

10

1

10

200

200

5

5

1

1


用於高速、中載軸承,是較新的軸承材料,強度高、耐腐蝕、表面性能好。可用於增壓強化柴油機軸承。

 

鋁基軸承合金

 

2%鋁錫合金

28~35

14

--

140

300

4

3

1

2

三元電鍍合金

鋁-硅-鎘鍍層

14~35

--

--

170

200~300

1

2

2

2


鍍鉛錫青銅作中間層,再鍍10~30μm三元減磨層,疲勞強度高,嵌入性好。

鍍層

28~35

--

--

180

300~400

2

3

1

1


鍍銀,上附薄層鉛,再鍍銦。常用于飛機發動機、柴油機軸承。

耐磨鑄鐵

HT300

0.1~6

3~0.75

0.3~4.5

150

<150

4

5

1

1


宜用於低速、輕載的不重要軸承,價廉。

灰鑄鐵

HT150~HT250

1~4

2~0.5

__

__

--

4

5

1

1

註:1.[pV]為不完全液體潤滑下的許用值。


2.性能比較:1~5依次由佳到差。

止推滑動軸承的計算

    止推軸承由止推軸承座和止推軸頸組成。常用的結構形式有空心式,單環式和多環式,其結構及尺寸見下圖。通常不用實心式軸徑,因其端面上的壓力分佈極不均勻,靠近中心處的壓力很高,對潤滑極為不利。

    空心式軸徑接觸面上壓力分佈較均勻,潤滑條件較實心式有所改善。單環式是利用軸頸的環形端面止推,而且可以利用縱向油槽輸入潤滑油,結構簡單,潤滑方便,廣泛用於低速,輕載的場合。多環式止推軸承能夠承受較大的軸向載荷,但載荷在各環間分佈不均,許用壓力[p]及[pv]值均應比單環式的降低50%。

1. 驗算軸承的平均壓力:






 

式中:Fa——軸向荷載,N;


 z——環的數目;


 [p]——許用壓力,MPa,見下表。
2. 驗算軸承的pV值:






 






 






 

式中:b——軸頸環工作寬度,mm;


 n——軸頸的轉速,r/min;



 [pv]——pv的許用值,MPa·m/s,其值見表。

 

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