§8-5　液体摩擦动压向心滑动轴承的设计

一、设计约束分析

1、形成动压油膜和液体摩擦的约束条件

图8-13　动压向心滑动轴承的工作过程

图8-13中：为轴颈中心，为轴承中心，当、重合时，轴颈与轴承间有一间隙，称为半径间隙，也称为设计间隙(图8-13(e))。

　　图8-13(a)：轴颈静止时，在外载荷作用下，轴颈处于轴承孔最下方的稳定位置，两表面间自然形成一弯曲的楔形。此时偏心距(即的连线)＝等于半径间隙。

　　图8-13(b)：润滑油进入轴承间隙并吸附在轴径和轴承表面上。轴颈开始转动时，速度极低，这时轴颈和轴承间的摩擦为金属间的直接摩擦。作用于轴颈上的摩擦力的方向与其表面上的圆周速度方向相反，迫使轴颈沿轴承孔内壁向上爬。

　　图8-13（c）：随着轴颈转速的升高，润滑油顺着旋转方向被不断的带入楔形间隙，由于间隙越来越小，根据流体通过管道时流量不变的原理，当楔形间隙逐渐减小时，则润滑油的流速将逐渐增大，使润滑油被挤压从而产生油膜压力。在间隙最小处，流速越来越大，润滑油被挤得越来越厉害，这些油膜压力的合力大到足以将轴颈推离，使轴颈和轴承的金属接触面积不断减少，以致在轴颈和轴承间形成一层较薄的油膜。但由于油膜压力尚不足以完全平衡外载，油膜厚度还没有大于两表面粗糙度之和，此时轴承仍处于非液体摩擦状态。

　　图8-13（d）：当轴颈转速升至一定值时，油膜压力完全将轴颈托起，形成将两表面完全隔开的油膜厚度。此时，轴承开始工作在完全液体摩擦状态下。当轴颈转速进一步升高时，油膜压力进一步升高，轴颈不断抬高，使轴承偏心距不断减少，导致两表面形成的楔形角减少。楔形角减小会降低油的挤压，使油膜压力下降。然而，油膜压力下降，又将使轴心下移，增大楔形角，使油压升高。如此反复，直至油膜压力的合力与外载荷达到新的平衡为止。

　　图8-13（e)：理论上当轴颈转速达到无穷大时，轴承偏心距将趋于零。

　　从上述滑动轴承运行机理可见，形成动压油膜的必要条件为：
1、两工作表面间必须构成楔形间隙；
2、两工作表面间应充满具有一定粘度的润滑油或其它流体；
3、两工作表面间存在一定相对滑动，且运动方向总是带动润滑油从大截面流进，小截面流出。

　　为保证动压轴承完全在液体摩擦状态下工作，轴承工作时的最小油膜厚度必须大于油膜允许值。同时，考虑到轴承工作时，不可避免存在摩擦，引起轴承升温，因此，还必须控制轴承的温升不超过允许值。另外，动压轴承在起动和停车时，处于非液体摩擦状态，受到平均压强、滑动速度及的约束。这些约束条件分别为：
[]　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 (8-7)
[]　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 (8-8)
[]　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　(8-9)
[]　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 (8-10)
[]　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　(8-11)
有关平均压强、滑动速度及的约束已在§8-4中讨论过，下面主要讨论最小油膜厚度和温升的约束。

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