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习题与参考答案
习题与参考答案
一、选择题(从给出的A、B、C、D中选一个答案)
1验算滑动轴承最小油膜厚度力咛的目的是。
A.确定轴承是否能获得液体润滑
B.控制轴承的发热量
C.计算轴承部的摩擦阻力
D.控制轴承的压强P
E.
2在题2图所示的下列几种情况下,可能形成流体动力润滑的有
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
A.中、小型减速器齿轮轴B.电动机转子
C.铁道机车车辆轴D.大型水轮机主轴
两相对滑动的接触表而,依靠吸附油膜进行润滑的摩擦状态称为。
A.液体摩擦B.半液体摩擦
C.混合摩擦D.边界摩擦
液体动力润滑径向滑动轴承最小油膜厚度的讣算公式是。
A.〃min=W(l-Z)B.仏二哝(1+力)
C./?
min=^/(l-Z)/2D.你in=必/(1+力)/2
在滑动轴承中,相对间隙鸭是一个重要的参数,它是与公称直径之比。
A.半径间隙3=R-rB.直径间隙厶=D—d
C.最小油膜厚度"minD.偏心率力
在径向滑动轴承中,采用可倾瓦的目的在于。
A.便于装配B.使轴承具有自动调位能力
C.提髙轴承的稳定性D.增加润滑油流量,降低温升
采用三油楔或多油楔滑动轴承的目的在于。
A.提高承载能力B.增加润滑汕油量
C.提髙轴承的稳定性D.减少摩擦发热
在不完全液体润滑滑动轴承中,限制值的主要目的是防上轴承.
A.过度发热而胶合B.过度磨损
C.产生塑性变形D.产生咬死
20下述材料中,是轴承合金(巴氏合金)。
A.20CrMnTiB.38CrMnMo
C.ZSnSbllCu6D.ZCuSnlOPl
21与滚动轴承相比较,下述各点中,不能作为滑动轴承的优点。
A.径向尺寸小B.间隙小,旋转精度高
C.运转平稳,噪声低D.可用于高速情况下
22径向滑动轴承的直径增大1倍,长径比不变,载荷不变,则轴承的压强p变为原来的倍。
A.2B.1/2C.1/4D.4
23径向滑动轴承的直径增大1倍,长径比不变,载荷及转速不变,则轴承的0"值为原来的倍。
A.2B.1/2C.4D.1/4
二、填空题
24不完全液体润滑滑动轴承验算比压p是为了避免;脸算值是为了防
止O
25在设计动力润滑滑动轴承时,若减小相对间隙0,则轴承的承载能力将:
旋转精
度将:
发热量将。
26流体的粘度,即流体抵抗变形的能力,它表征流体部的大小。
27润滑油的汕性是指润滑油在金属表面的能力。
28影响润滑油粘度〃的主要因素有和。
29两摩擦表面间的典型摩擦状态是、和。
30在液体动力润滑的滑动轴承中,润滑油的动力粘度与运动粘度的关系式为。
(需注
明式中各符号的意义)
31螺旋传动中的螺母、滑动轴承的轴瓦、蜗杆传动中的蜗轮,多采用青铜材料,这主要是为
了提高
能力。
32
不完全液体润滑滑动轴承工作能力的校验公式是
.和。
33
形成流体动压润滑的必要条件是、、
34
不完全液体润滑滑动轴承的主要失效形式是
在设计时应验算项目的公式
为
・・a
35
滑动轴承的润滑作用是减少,提髙,
轴瓦的油槽应该开在载荷
的部位。
36
形成液体动力润滑的必要条件1、2
、3,而充分条件
是
O
37
不完全液体润滑径向滑动轴承,按其可能的失效应限制
、.进
行条件性汁算。
38宽径比较大的滑动轴承(//d>1.5),为避免因轴的挠曲而引起轴承“边缘接触”,造成轴
承早期磨损,可采用轴承。
Z
0.6
0.65
0.7
0.75
0.8
0.85
0.9
0.95
Cp
1.253
1.528
1.929
2.469
3.372
4.808
7.772
17.18
55某转子的径向滑动轴承,轴承的径向载荷F=5xl04N,轴承宽径比//J=1.0,轴颈转速n=1000r/min,载荷方向一泄,工作情况稳泄,轴承相对间隙0=0.8咖xlO"3为轴颈圆周速度,m/s),轴颈和轴瓦的表面粗糙度=3.2//m,R:
2=6.3//m,轴瓦材料的[“]=20MPa,[v]=15m/s,[pv\=15MPa•m/s,油的粘度rj=0.028Pa-so
(1)求按混合润滑(不完全液体润滑)状态设计时轴颈直径d。
(2)将由
(1)求岀的轴颈直径进行圆整(尾数为0或5),试问在题中给立条件下此轴承能否达到液体润滑状态?
56有一滑动轴承,轴颈直径d=100mm,宽径比〃〃=1,测得直径间隙△=0.12mm,转速”=2000r/min,径向载荷F=8000N,润滑汕的动力粘度7/=0.009Pa-s,轴颈及轴瓦表而不平度的平均高度分别为R:
1=1.6//m,Rp=3.2“m。
试问此轴承是否能达到液体动力润滑状态?
若达不到,在保持轴承尺寸不变的条件下,要达到液体动力润滑状态可改变哪些参数?
并对其中一种参数进行计算。
注:
Cp=^^山=0・8金10」
2卯/
57有一滑动轴承,已知轴颈及轴瓦的公称直径为d=80mm,直径间隙厶=0・lmm,轴承宽度/=120mm,径向载荷F=50000N,轴的转速z7=1000r/mm,轴颈及轴瓦孔表面微观不平度的十点平均髙度分别为及Rj=1.6//in=3.2//mo试求:
(1)该轴承达到液体动力润滑状态时,润滑油的动力粘度应为多少?
(2)若将径向载荷及直径间隙都提髙20%,其他条件不变,问此轴承能否达到液体动力润滑状态?
注:
①参考公式F=^YCp
②承载量系数Cp见下表(〃〃=1)
X
0.3
0.4
0.5
0.6
0.7
0.8
0.9
Cp
0391
0.589
0.853
1.253
1.929
3.372
7.772
58如图58所示,已知两平板相对运动速度片>v2>v3>v4:
载荷F4>F3>F2>F{.平板间油的粘度77]=〃2=〃3=〃4。
试分析:
题58图
(1)哪些情况可以形成压力油膜?
并说明建立液体动力润滑油膜的充分必要条件。
(2)哪种情况的油膜厚度最大?
哪种情况的油膜压力最大?
(3)在图(O中若降低卩3,其他条件不变,则油膜压力和油膜厚度将发生什么变化?
(4)在图(c)中若减小耳,其他条件不变,则汕膜压力和油膜厚度将发生什么变化?
59试在下表中填出液体动力润滑滑动轴承设计时有关参量的变化趋向(可用代表符号:
上升f:
F降I:
不定?
)。
参量
最小汕膜厚度
偏心率
径向载荷
供油量
轴承温升
hmin/nim
Z
F/N
Q/(m3/s)
△/厂C
宽径比//〃f时
油粘度〃t时
相对间隙鸭f时
轴颈速度Vt时
60试分析题60图所示四种摩擦副,在摩擦而间哪些摩擦副不能形成汕膜压力,为什么?
3为相对运动速度,油有一定的粘度。
)
题60图
61当油的动力粘度〃及速度v足够大时,试判断题61图所示的滑块建立动压汕膜的可能性。
A.可能B.不可能C.不一泄
题61图
例解
1.今有一离心泵的径向滑动轴承。
已知:
轴颈直径〃二60mm,轴的转速n=1500r/min,轴承径向载荷F=2600N,轴承材料为ZCuSn5Pb5Zn5o试根据不完全液体润滑轴承计算方法校核该轴承是否可用?
如不可用,应如何改进?
(按轴的强度计算,轴颈直径不得小于48mm)o
解题要点:
(1)根据给定的材料为ZCuSn5Pb5Zn5,可查得:
[p]=8MPa,\u]=3m/s,
[Pt?
]=12MPa•ni/s0
(2)按已知数据,选定宽径比Ud=\.得
mis
mln3.14x60x15004
u===4.71
60x100060x1000
pu=0.722x4.71=3.40MPanils
可见u不满足要求,而八“u均满足。
故考虑用以下两个方案进行改进:
(1)不改变材料,仅减小轴颈直径以减小速度U。
取/为允许的最小直径48mm,则
7nbi3.14x48x1500,
u===3.77m/s
60x100060x1000
仍不能满足要求,此方案不可用,所以必须改变材料。
(2)改造材料,在铜合金轴瓦上浇注轴承合金ZCbSbl5Sn5Cu3Cd2,查得[/?
]=5MPa,[p]=8m/s,[Po]=5MPa•m/s^经试算厶50mm,/=42mm,贝!
)
=3.93m/s<[u]
Tain3.14x50x1500
u==
60x100060x1000
pu=1.24x3.93=4.S7MPa-m/s<[pu]
结论:
可用铜合金轴瓦浇注ZCbSbl5Sn5Cu3Cd2轴承合金,轴颈直径厶50mm,轴承宽度/=42mm。
2•如图所示为两个尺寸相同的液体润滑滑动轴承,其工作条件和结构参数(相对
间隙0、动力粘度〃、速度轴颈直径〃、轴承宽度/)完全相同。
试问哪个轴承的相对偏心率力较大些?
哪个轴承承受径向载荷F较大?
哪个轴承的耗油量Q较大些?
哪
个轴承发热量较大?
提示:
承载量系数C严二
2qul
耗油量系数Cq=q』wm)
由图可知,图a、图b的最小油膜厚度不同,且他mm<%min,力mm与偏心率(相对偏心)x=eld=el(R-r}及相对间隙屮="丫(e为偏心距,5为半径间隙,5=R-r)之间的关系为
对于液体动压轴承能受的径向载荷为
F型5
式中,Cp为承载量系数,〃为润滑油的动力粘度。
对于〃〃W1QZ^0.75的动压轴承,可得出如下结论:
(1)觴m越小,则力越大,有Xa>Xb^即图a的相对偏心大;
(2)休讪越小,力越大时,则Cp越大、F越大,有FpFb,即图a承受的径向载荷大;
(3)由耗油量Q=CqW力越大,则耗油量系数Cq大,有Qa>Qh,即图a的耗油量大;
(4)因力越大,Q大,则图a的发热量小于图b的。
3.一减速器中的不完全液体润滑径向滑动轴承,轴的材料为45钢,轴瓦材料为铸造青铜ZCuSn5Pb5Zn5承受径向载荷F=35kN:
轴颈直径190mm:
工作长度/=250mm;转速n=150r/mino试验算该轴承是否适合使用。
提示:
根据轴瓦材料,已查得[/”=8MPa,[u]=3m/s,[Pu]=12MPa•m/So
解题要点:
进行工作能力验算:
故该轴承适合使用。
4.有一不完全液体润滑径向滑动轴承,直径100mm,宽径比l/d=l,转速/z=1200r/min,轴的材料为45钢,轴承材料为铸造青铜ZCuSnlOPlo试问该轴承最大可以承受多大的径向载荷?
提示:
根据材料已查得:
[/?
]=15MPa,[u]=10m/s,[〃u]=15MPa•m/s。
解题要点:
轴承所能承受的最大径向载荷必须同时满足:
(1)
F<[/?
}//=15x100x100=150000N
故Fmax=23875No
5.试设计一齿轮减速器的液体动力润滑向心滑动轴承。
已知:
径向载荷F=25000N.轴颈直径
115mm,轻颈转速n=1000r/mino
解题要点:
(1)确定轴承结构型式
釆用整体式结构,轴承包角a=360°
(2)确定轴承结构参数
取//6/=1,则轴承工作宽度/为
l!
d=\X115mm=l15mm
(3)选择轴瓦材料计算轴承的八U和“U值
mis
mln3.1416x115x1000,…
u===6.02
60x100060000
[pu]=l.89x6.02=1.11.33MPam/s
选择轴瓦材料
根据八u和pu值,选用11-6锡锤轴承合金(ZSnSbllCu6),其[/?
]=25MPa,
[t?
]=80ni/s,[pi?
]=20MPa•m/So轴颈系钢制,淬火精磨。
(4)选龙轴承相对间隙妙和轴承配合公差
0=0.8x10刁=0.8x10_3x6.02°"=1.25xl0-3,取0=1.3x10“
确定轴承直径间隙为
△=%/=0.0013x115=0.1495mm
选定轴承配合公差时,应使选配合的最小和最大配合间隙接近轴承的理论间隙
现选定配合为^115—,则轴瓦孔径D二115『曲,轴颈直径〃=115二很,最大间隙
Amax=0.035mm+0.155mm=0.190,最小间隙4nlax=0.120〃〃〃。
(5)选定润滑油
根据轴承的[/八[u]值,选用L-AN32机械油,取运动粘度V40=32cSt(32XlOAir/s),密度q=900kg/〃F,比热容c=1800J/(kg°C)。
计算平均温度&下润滑油的动力粘度:
取tm=50°C,查得50°C,L-AN32的运动粘度v5o=19~22.6cSt,取”50=19cSt(19X
10-6m2/s),得其动力粘度为:
;750=/9v50=900x19x10"=0.0171NS/m2
(6)计算轴承工作能力
计算轴承承载量系数:
52〃/
25000xO.00132_]7別
2x0.0171x6.02x0.115
确定偏心率/:
根据Cp和l/d值,
/=0.652
计算最小油膜厚度九^;
也二彳呎1-刃=学X0.0013x(1-0.652)
=0.026mm
选定轴瓦和轴颈表面粗糙度心=1.60,凡2=3.20,贝IJ
hmm=0.026>2(/?
zi+/?
z2)=2X(0.0016+0.0032)=0.0096mm
(7)验算轴承温升和工作可靠性
计算液体摩擦系数“:
轴颈角速度
2勿2x3.1416x1000
CD==
6060
=104.72rad/s
因I心,故§=1,则摩擦系数为
=2.36x10“
供油量:
根据轴承偏心率力和宽径比//仏查表并插值计•算,得Co=0.142,故供油量为
(?
=C(?
^/=0.142x0.0013x6.02x0.115x0.11W/5
=14.7X10-6n?
/s=882cm3/min
cpC()+竺1800x900xO.142+
Q屮u0.0013x6.03
进口油温度r=r=50°C-1^°C=43.46°C(在35~45°C之间)
22
出口油温度匚=厶+岂=50°C+°C=56.55°C<80°C
■22
进、出口油温合适。
计算结果说明,具有上述参数的滑动轴承可以获得液体动力润滑。
液体动力润滑径向滑动轴承的设计计算的首要问题在于验算最小油膜片度是否大于两倍轴颈与轴瓦表面不平度的高度之和,设计计算的关键在于合理选择参数。
至于具体讣算步骤,可以视具体情况,灵活应用。
液体动力润滑流动轴承应用了部分液体动力学理论和高等数学概念来说明动压油楔中各参数间的关系,只要抓住主要问题,设汁计算是不难掌握的。
但是,轴承的设计计算只是一个方面,轴承结构是否合理,制造、装配是否正确,润滑是否得当等,都对轴承的正常工作有很大影响,必须予以注意。
五、习题参考答案
h选择题
1
A
2B
3B4B5D
6
B
7
A8B
9
C
10D
11B
12B
13
D
14D
15C
16
B
17C
18C
19A
20
C
21
B
22C23B
2、填空题
24过度磨损:
过热产生胶合
25增大;提高:
增大
26摩擦阻力
27吸附
28温度;压力
29干摩擦:
不完全液体摩擦:
液体摩擦
30u="PE,式中,v—运动粘度:
〃——动力粘度;p——润滑油的密度p(kg/m-)
31耐磨
FF
32p=——<[/?
];pv=——<[/?
];v^[vl
dL19100L
33①两工作表而间必须构成楔形间隙:
②两工作表面间必须充满具有一立粘度的润滑油或其他流体:
③两工作表面间必须有一泄的相对滑动速度,其运动方向必须保证能带动润滑油从大截而流进,从小截面流出。
34磨损与胶合:
"W[p];pv^[/9v];v^[v]
35摩擦:
传动效率:
不承受
36必要条件参见题5-33:
充分条件为:
保证最小汕膜厚度hmn^[h],苴中[〃]为许用汕膜厚度;[〃]=S(心+心),其中,S为安全系数,心、〈2分别为轴颈和轴瓦的表而粗糙度十点平均高度。
37
pW[p]:
pv£[/“]:
v^[v]
38
自动调心
39
增大,减小
40
动力
41
粘度:
油性(润滑性)
3、问答题
(参考答案从略)
4、分析计算题
54解题要点:
(1)计算在径向工作载荷尸、轴颈速度"的工作条件下,偏心率/=0.8时的最小油膜厚度:
由//〃=1.0,d=80mm,得/=80mm。
hmin=r^(l-/)=40x0.0015x(1—0.8)mm=0.012mm
由/=0.8,查附表得Cp=3.372。
计算许用油膜厚度S],取S=2,于是
[h]=S(R:
\+RJ=2x(1.6+3.2)//m=9.6//m=0.0096mn
由于h„»„>[〃].能形成液体动压润滑。
(2)计算vz=1.7v时,轴承的最小油膜厚度:
Fu/~
由公式cp=――,参数不变时,Cp与I,成反比的关系,当=0.7v时,得
12/]vl1
(2)计算轴承相对间隙:
rtdn
3.14x50x10()./
60x1000
=m/s=2.62m/s
60x1000
^=0.8xVvxl0"3=0.8xV^62xlO"3=0.00102
(3)计算:
偏心率/:
由
(4)计算轴承的承载量系数Cp:
=0.6113
8000x0.00122
'2x0.009x10.47x0.1
(5)査表得z=0.41o
(6)计算最小油膜厚度號沁
/?
nnn=广0(1—力)=50x0.0012x(1-0.41)inn=0.035nm
因力nun>W],故该轴承能达到液体动力润滑状态。
若不能达到液体动力润滑状态,可增大直径间隙厶,减小相对偏心率力,减小承载疑系数Cp,增大润滑油的动力粘度“,增大轴颈的圆周速度V来增大最小汕膜厚度/2min°
57解题要点:
(1)计算许用油膜厚度卩?
],取S=2,于是
[/?
]=S(R_\+/?
_、)=2x(1.6+3.2)//m=9.6//m=0.0096mn
(2)计算相对偏心率力:
只有当"min【川,才能达到液体动力润滑状态,得
"nun=厂#(1_/)=40x象(1_$0.0096mm
则/=l-0.0096x20=0.808
(3)汁算轴颈圆周速度I
V=
=皿_^x80xl000m/s_4189m/s
60x100060x1000
(4)计算宽径比l/dt
(5)根据〃〃和力值,查表得Cp=4.266。
⑹讣算润滑油的动力粘度:
由―若=4.2“
2Cpv/
50000x(—)2凹Pa-s=0.182Pas2x4.266x4.189x0.12
当径向载荷及直径间隙都提髙20%,其他条件不变时,验算轴承能否达到液体动力润滑状态:
(1)讣算轴承的相对间隙肖:
(2)汁算承载量系数Cp:
°2卯「
50000x1.2x0.00152“
==/.3/0
2x0.0182x4」89x0.12
(3)由Cp和值可査得题5-57图,得/=0.87o
(4)计算最小油膜厚度力皿加:
力min=厂肖(1一力)=40x0.0015x(1-0.87)nitn=0.0078nm因为hmin 58解题要点: (1)题5-58图c和d可以形成压力油膜。 形成液体动压汕膜的必要及充及条件参见教材所述,即题5—33及题5—36参考答案。 (2)题5—58图c的汕膜厚度最大,图d的油膜压力最大。 (3)图c中若降低I—英他条件不变,贝恤膜圧力增大,油膜厚度减小。 (4)图c中若降低",其他条件不变,则油膜压力降低,油膜厚度增大。 59解题要点: 参M 最小膜厚力min 偏心率/ 径向载荷F 供油量Q 轴承温升△/ 宽径比〃〃f时 1 t 1 1 1 汕粘度〃f时 1 t 1 1 t 相对间隙鸭t时 t I 1 1 1 轴颈速度"t时 t I t t t 60解题要点: 题60图中的四种摩擦副,只有图c能形成汕膜压力,苴他三种摩擦副均不能形成油膜压力。 这是因为图a的摩擦副没有楔形间隙;图b的摩擦副不是沿边运动方向呈从大到小的楔形间隙: 图d的摩擦副两平而间没有相对运动速度。 61解题要点: 应选B。 因为两滑块均以速度v运动,则两滑块变成相对静止,没有发生相对运动,不满足建立动压油膜的条件,因此不可能建立动压油膜。
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