液體動(dòng)壓軸承
靠液體潤滑劑動(dòng)壓力形成的液膜隔開兩摩擦表面并承受載荷的滑動(dòng)軸承。液體潤滑劑是被兩摩擦面的相對(duì)運(yùn)動(dòng)帶入兩摩擦面之間的。產(chǎn)生液體動(dòng)壓力的條件是﹕兩摩擦面有足夠的相對(duì)運(yùn)動(dòng)速度﹔潤滑劑有適當(dāng)?shù)酿ざ醛r兩表面間的間隙是收斂的(這一間隙實(shí)際很小﹐在圖1 油楔承載 中是夸大畫的)﹐在相對(duì)運(yùn)動(dòng)中潤滑劑從間隙的大口流向小口﹐構(gòu)成油楔。這種支承載荷的現(xiàn)象通常稱為油楔承載(見潤滑)。
機(jī)械加工后的兩摩擦表面微觀是凹凸不平的﹐如圖1 油楔承載 中局部放大圖。在正常運(yùn)輸?shù)囊后w動(dòng)壓軸承中﹐油膜最薄(即通稱最小油膜厚度)處兩表面的微觀凸峰不接觸﹐因而兩表面沒有磨損。這時(shí)的摩擦完全屬於油的內(nèi)摩擦﹐摩擦係數(shù)可小至0.001。油的黏度越低﹐摩擦係數(shù)越小﹐但最小油膜厚度也越薄。因此﹐油的最低黏度受到最小油膜厚度的限制。當(dāng)最小油膜厚度處兩表面的微觀凸峰接觸時(shí)﹐油膜破裂﹐摩擦和磨損都增大。摩擦功使油發(fā)熱而降低油的黏度。為使油的黏度比較穩(wěn)定﹐一般採用有冷卻裝置的循環(huán)供油系統(tǒng)或在油中加入能降低油對(duì)溫度敏感的添加劑(見潤滑劑)。液體動(dòng)壓軸承在啟動(dòng)和停車過程中﹐因速度低不能形成足夠隔開兩摩擦表面的油膜﹐容易出現(xiàn)磨損﹐所以製造軸瓦或軸承襯須選用能在直接接觸條件下工作的滑動(dòng)軸承材料。液體動(dòng)壓軸承要求軸頸和軸瓦表面幾何形狀正確而且光滑﹐安裝時(shí)精確對(duì)中。
液體動(dòng)壓軸承分液體動(dòng)壓徑向軸承和液體動(dòng)壓推力軸承。液體動(dòng)壓徑向軸承又分單油楔和多油楔兩類(見表 液體動(dòng)壓徑向軸承類型 )。
單油楔液體動(dòng)壓徑向軸承 軸頸周圍只有一個(gè)承載油楔的軸承。圖2 單油楔軸承的幾何參數(shù) 中是剖分式的單油楔軸承。O 為軸承幾何中心﹐O 為承受載荷F 后的軸頸中心。這兩中心的連線稱為連心線。連心線與載荷作用線所夾銳角稱為偏位角。受載瓦面包圍軸頸的角度稱為軸承包角。O 與O 之間的距離稱為偏心距。軸承孔半徑R 與軸頸半徑之差稱為半徑間隙。與之比稱為相對(duì)間隙。與之比稱為偏心率。最小油膜厚度=-=(1-)﹐所在方位由確定。軸承寬度B (軸向尺寸)與軸承直徑之比稱為寬徑比。
油楔只能在軸承包角內(nèi)生成。當(dāng)=0時(shí)﹐O 與O 重合﹐軸承則不能(靠油楔)承載。載荷越大偏心率也越大。當(dāng)=1時(shí)﹐最小油膜厚度為零﹐軸頸與軸承即直接接觸﹐這時(shí)會(huì)出現(xiàn)嚴(yán)重的摩擦和磨損。在液體動(dòng)壓潤滑的數(shù)學(xué)分析中﹐將油的黏度 ﹑載荷(單位面積上的壓力)﹑軸的轉(zhuǎn)速和軸承相對(duì)間隙合併而成的無量綱數(shù)/2稱為軸承特性數(shù)。對(duì)給定包角和寬徑比的軸承﹐軸承特性數(shù)只是偏心率的函數(shù)。對(duì)已知工作狀況的軸承﹐可由此函數(shù)關(guān)係求其偏心率和最小油膜厚度﹐進(jìn)而核驗(yàn)該軸承能否實(shí)現(xiàn)液體動(dòng)壓潤滑﹔也可按給定的偏心率或最小油膜厚度確定軸承所能承受的載荷。軸承特性數(shù)反映液體動(dòng)壓潤滑下載荷﹑速度﹑黏度和相對(duì)間隙之間的相互關(guān)係﹕對(duì)載荷大﹑速度低的軸承應(yīng)選用黏度大的潤滑油和較小的相對(duì)間隙﹔對(duì)載荷小﹑速度高的軸承﹐則應(yīng)選用黏度小的潤滑油和較大的相對(duì)間隙。
相對(duì)間隙對(duì)軸承性能的影響很大﹐除影響軸承的承載能力或最小油膜厚度外﹐還影響軸承的功耗﹑溫昇和油的流量 (圖3 單油楔軸承各參數(shù)與相對(duì)間隙的關(guān)係 )。對(duì)不同尺寸和工作狀況的軸承﹐都有最優(yōu)的相對(duì)間隙范圍﹐通常為0.002～0.0002毫米。
軸承寬徑比是影響軸承性能的又一重要參數(shù)。寬徑比越小﹐油從軸承兩端流失越多﹐油膜中壓力下降越嚴(yán)重﹐這會(huì)顯著降低軸承的承載能力。寬徑比大時(shí)﹐要求軸的剛度大﹐與軸承的對(duì)中精度高。通常取寬徑比為0.4～1。
單油楔軸承在高速輕載時(shí)偏心率小﹐容易出現(xiàn)失穩(wěn)﹐產(chǎn)生油(氣)膜振盪。油膜振盪能引起設(shè)備損壞等重大事故。因此﹐單油楔軸承多用於中等以上速度或高速重載的機(jī)械設(shè)備﹐如軋機(jī)和一般機(jī)床。
多油楔液體動(dòng)壓徑向軸承 軸頸周圍有兩個(gè)或兩個(gè)以上油楔的軸承。多油楔徑向軸承承受載荷前﹐即軸頸中心與軸承幾何中 |
