液体动压润滑轴承

液体动压推力轴承的结构简图如图止推轴承组成所示，一般有3个以上的扇形瓦块，瓦块与推力环之间可形成一定厚度的承载油膜

项     目

内          容

(1)瓦数z

最少z＝3，一般z＝6～12。z与比值D₂/D₁和B/L有关。D₂/D₁愈小，B/L愈大，则z愈大。瓦数少，易使轴承温升高；瓦数多，则不利于安装调整，且使承载能力下降

(2)宽长比B/L

L为瓦面平均圆周长，可取B/L＝0.7～2，取B/L＝1时可获得最大的承载能力

(3)外内径比D₂/D₁

通常D₂/D₁＝1.5～3，内径D₁略大于轴颈。可取D₁＝(1.1～1.2)d

(4)填充系数k

一般取k＝0.7～0.85 。k不宜过大，以免造成相邻瓦之间的热影响，使瓦温和油温升高

(5)平均压强p_m

通常取p_m＝1.5～3.5MPa，若有良好的瓦均载措施并能有效控制进油温度，允许p_m＝6.0～7.0MPa

(6)最小油膜厚度h₂

从制造工艺和安全运转考虑，应取h₂≥25～50μm，中等尺寸的轴承取最小值，大型轴承取大值

(7)油温

一般取平均温度t_m＝40～55℃，进油温度控制在t₁＝30～40℃左右，出油温度t₂≤75℃。计算轴承性能时按平均温度进行。推力轴承润滑方式有浸油润滑和压力供油两种，高速轴承为避免过大的搅油损失，不宜采用浸油润滑

(8)瓦块坡高β

β＝h₁-h₂，通常选择坡高比β/h₂＝3，此时轴承有较好的工作性能

(9)推力盘厚度H

通常取H＝(0.3～0.5)L

(10)推力盘直径D_t

应略大于外径D₂，通常可取D_t＝(1.05～1.1)D₂

斜-平面推力轴承常用于工况稳定的小型轴承。瓦的形状如图斜-平面推力轴承所示，当斜面长度L₁＝0.8L时，轴承承载能力最大

名     称

计  算  公  式

平均压强  p_m/Pa

p_m＝F/(zBL)

平均圆周速度  υ/m·s^-1

υ＝πD_mn

最小油膜厚度  h₂/m

按推荐值取β/h₂＝3，B/L＝1时

润滑膜功耗  N/kW

9.1 β n D_m F/B

流  量  Q/m³·s^-1

1.38 n D_m B β z

温  升  Δ t/℃

Δ t＝5.9×10^-4N/Q

设计一斜-平面推力轴承。已知：最大轴向F＝25480N，轴颈直径d＝0.135m，转速n＝50r/s。要求进油温度t₁＝45℃，出油温度t₂≤70℃。计算结果见下表

计  算  项  目

计  算  公  式  及  说  明

结  果

载  荷  F/N

已  知

25480

转  速  n/r·s^-1

已  知

50

轴承内径  D₁/m

D₁＝(1.1～1.2)d

0.15

1.5

轴承外径  D₂/m

0.225

平均直径  D_m/m

D_m＝(D₁+D₂)/2＝(0.15+0.225)/2

0.1875

轴承宽度  B/m

B＝(D₂-D₁)/2＝(0.225-0.15)/2

0.0375

宽长比  B/L

选  取

1

瓦平均周长  L/m

L＝B/(B/L)＝0.0375/1

0.0375

瓦块数  z

根据D₂/D₁值由图固定瓦推力轴承的瓦块数查得

12

填充系数  k

5/6

0.83

轴瓦包角  α/rad

k×2π/2

0.436

平均压强  p_m/Pa

25480/(12×0.0375²)

1.51×10⁶

平均圆周速度  /m·s^-1

υ＝πD_mn＝3.14×0.1875×50

29.43

润滑油牌号

选  取

HU-22

平均油温  t_m/℃

选  取

65

t_m 下油的粘度  η/Pa·s

查图润滑油的粘度-温度曲线

0.0155

最小油膜厚度  h₂/m

0.03×10^-3

斜面坡高  β/m

β＝3h₂

9×10^-5

搅动功耗系数  k_N

根据雷诺数查图

0.03

浸油润滑时的搅动功耗  N_j/kW

4.23

功  耗  N/kW

9.1β n D_m F/B+N_j

9.97

流  量  Q/m³·s^-1

1.38 n D_m B β z

5.77×10^-4

温  升  Δ t/℃

5.9×10^-4×9.97/5.77×10^-4

10.2

名   称

计 算 公 式

名   称

计 算 公 式

最小油膜厚度  h₂/m

温  升  Δ t/℃

Δ t＝5.9×10^-4N/Q

功  耗  N/kW

径向偏置距离 e

e＝(0.015～0.06)B 偏向瓦外侧

设计一可倾瓦推力轴承。已知载荷F＝1.69×10⁵N，轴颈转速n＝50r/s，直径d＝0.27m，进油温度t₁＝45℃，润滑油牌号为HU-22直接润滑。计算步骤及结果见下表

计  算  项  目

计 算 公 式 及 说 明

结  果

载  荷  F/N

已  知

1.69×10⁵

转  速  n/r·s^-1

已  知

50

平均压强  p_m/Pa

选  取

2×10⁶

瓦块总面积  A/m²

0.084

轴瓦内径  D₁/m

D₁＝(1.1～1.2)d

0.3

轴瓦外径  D₂/m

0.5

外内径比 

＝D₂/D₁＝0.5/0.3(通常取＝1.5～3)

1.67

平均直径  D_m/m

D_m＝(D₁+D₂)/2＝(0.5+0.3)/2

0.4

轴承宽度  B/m

B＝(D₂-D₁)/2＝(0.5-0.3)/2

0.1

填充系数  k

选  取

0.75

轴瓦包角  α/(°)

α＝k×360°/z

30

宽长比  B/L

选取B/L＝1

1

每瓦平均周长  L/m

0.1

瓦块数

根据由图可倾瓦推力轴承的瓦块数查得

10

实际平均压强  p_m/Pa

p_m＝F/(zBL)＝1.69×10⁵/(10×0.1×0.1)

1.695×10⁶

润滑油牌号

给  定

HU-22

平均油温  t _m/℃

给  定

55

t_m 下润滑油粘度  η/Pa·s

查图润滑油的粘度-温度曲线

0.0145

无量纲内径 

＝R₁/B＝0.15/0.1＝1.5

1.5

周向偏置参数  θ_z/θ₀

选  取

0.6

径向偏置参数 

选  取

0.53

θ_p/θ₀

根据、θ_z/θ₀值查图

1.0

倾斜系数  G_sa

根据、θ_z/θ₀值查图摩擦因数曲线

1.3

根据θ_p/θ₀、G_sa 值查图承载能力曲线

0.145

最小油膜厚度  h₂/m

0.000062

功耗系数  k_N

查图摩擦因数曲线

2.1

功  耗  N/kW

70.3

流量系数  k_Q

查图无量纲进油量曲线

1.89

总流量  /m³·s^-1

Q＝zkQωB²h₂

37.07×10^-4

温  升  Δ t/℃

Δ t＝k_N/k_QF/(1.7×10⁶B²Z)

11.06