液体动压推力轴承

液体动压推力轴承

参数选择

参数选择

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

    

         

(1)瓦数z

最少z3一般z612z与比值D2/D1B/L有关。D2/D1愈小B/L愈大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/L0.72B/L1时可获得最大的承载能力

(3)外内径比D2/D1

通常D2/D11.53内径D1略大于轴颈。可取D1(1.11.2)d

(4)填充系数k

一般取k0.70.85 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pm

通常取pm1.53.5MPa若有良好的瓦均载措施并能有效控制进油温度允许pm6.07.0MPa

(6)最小油膜厚度h2

从制造工艺和安全运转考虑应取h22550μm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tm4055℃,进油温度控制在t13040℃左右,出油温度t275℃。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

βh1-h2通常选择坡高比β/h23此时轴承有较好的工作性能

(9)推力盘厚度H

通常取H(0.30.5)L

(10)推力盘直径Dt

应略大于外径D2通常可取Dt(1.051.1)D2

止推轴承组成

止推轴承组成

1—推力环;2—扇形瓦;3—油沟

斜-平面推力轴承

-平面推力轴承

L1—斜面长度;L-L1—平面长度

斜-平面推力轴承性能计算公式

-平面推力轴承性能计算公式

-平面推力轴承常用于工况稳定的小型轴承。瓦的形状如图-平面推力轴承所示当斜面长度L10.8L轴承承载能力最大

    

     

平均压强  pm/Pa

pmF/(zBL)

平均圆周速度  υ/m·s-1

υπDmn

最小油膜厚度  h2/m

按推荐值取β/h23B/L1

润滑膜功耗  N/kW

9.1 β n Dm F/B

    Q/m3·s-1

1.38 n Dm B β z

    Δ t/

Δ t5.9×10-4N/Q

解题步骤及结果

解题步骤及结果

设计一斜-平面推力轴承。已知:最大轴向F25480N,轴颈直径d0.135m,转速n50r/s。要求进油温度t145℃,出油温度t270℃。计算结果见下表

     

           

 

    F/N

 

25480

    n/r·s-1

 

50

轴承内径  D1/m

D1(1.11.2)d

0.15

1.5

轴承外径  D2/m

0.225

平均直径  Dm/m

Dm(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

 

1

瓦平均周长  L/m

LB/(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×/2

0.436

平均压强  pm/Pa

25480/(12×0.03752)

1.51×106

平均圆周速度  /m·s-1

υπDmn3.14×0.1875×50

29.43

润滑油牌号

 

HU-22

平均油温  tm/

 

65

tm 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

β3h2

9×10-5

搅动功耗系数  kN

根据雷诺数查

0.03

浸油润滑时的搅动功耗  Nj/kW

4.23

    N/kW

9.1β n Dm F/B+Nj

9.97

    Q/m3·s-1

1.38 n Dm B β z

5.77×10-4

    Δ t/

5.9×10-4×9.97/5.77×10-4

10.2

固定瓦推力轴承的瓦块数
润滑油的粘度-温度曲线
搅动功耗系数

搅动功耗系数  kN

可倾瓦推力轴承

可倾瓦推力轴承

用于工况经常变化的大中小型轴承。各瓦能随工况变化自动调节倾斜度最小油膜厚度h2随之改变但比值h2/h1不变见图可倾瓦推力轴承

可倾瓦的支承方式有多种如表可倾瓦推力轴承支承方式所示瓦块支承应使各瓦受载尽可能均匀。为降低温升可适当增大瓦面距改进瓦的形状(如沿油的流向切去瓦角采用圆形瓦等)使冷热油进出流畅还可设置喷油管或循环冷却水管等

可倾瓦推力轴承的支点径向偏置参数可在0.5150.56范围内选取周向偏置参数θx/θ0可在0.550.625范围内选取

可倾瓦推力轴承计算公式见表可倾瓦推力轴承性能计算公式

可倾瓦推力轴承支承方式

可倾瓦推力轴承支承方式

弹性垫支承

结构简单、安装方便、成本低。弹性垫用耐油橡胶制造。适用于小型推力轴承

弹簧支承

 

 

由一簇弹簧支承。对弹簧单件特性要求高。弹簧便于大量生产故总成本不高。适用于中型推力轴承

球支承

结构简单制造、安装方便成本低。适用于小型推力轴承

平衡块支承

应用铰支梁杠杆原理自动平衡瓦间载荷安装较方便加工费用较弹性油箱支承低。因受平衡决策性的限制宜用于转速不很高的大型轴承

刚性支柱轴承

结构较简单制造较方便轴瓦转动灵活性也较好。半刚性托盘可均衡瓦的力变形和热变形。调整则较困难。适用于大、中型推力轴承

弹性油箱支承

多弹性油箱间构成一连通器能自动调整瓦载荷不均匀度可达3%以下长期运行稳定、可靠。油箱制造复杂费用较低。适用于大型推力轴承

鼓形油箱支承

又称单波纹式。均衡载荷的能力较弹性油箱差不均匀度约为3%~5%左右但加工较弹性油箱方便得多。适用于大型推力轴承

可倾瓦推力轴承性能计算公式

可倾瓦推力轴承性能计算公式

  

  

最小油膜厚度  h2/m

    Δ t/

Δ t5.9×10-4N/Q

    N/kW

径向偏置距离 e

e(0.0150.06)B 偏向瓦外侧

解题步骤及结果

解题步骤及结果

设计可倾瓦推力轴承。已知载荷F1.69×105N,轴颈转速n50r/s,直径d0.27m,进油温度t145℃,润滑油牌号为HU-22直接润滑。计算步骤及结果见下表

     

 

    F/N

 

1.69×105

    n/r·s-1

 

50

平均压强  pm/Pa

 

2×106

瓦块总面积  A/m2

0.084

轴瓦内径  D1/m

D1(1.11.2)d

0.3

轴瓦外径  D2/m

0.5

外内径比 

D2/D10.5/0.3(通常取1.53)

1.67

平均直径  Dm/m

Dm(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

 

0.75

轴瓦包角  α/(°)

αk×360°/z

30

宽长比  B/L

选取B/L1

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  pm/Pa

pmF/(zBL)1.69×105/(10×0.1×0.1)

1.695×106

润滑油牌号

 

HU-22

平均油温  t m/

 

55

tm 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/B0.15/0.11.5

1.5

周向偏置参数  θz/θ0

 

0.6

径向偏置参数 

 

0.53

θp/θ0

根据θz/θ0值查

1.0

倾斜系数  Gsa

根据θz/θ0值查图摩擦因数曲线

1.3

根据θp/θ0Gsa 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  kN

查图摩擦因数曲线

2.1

    N/kW

70.3

流量系数  kQ

查图无量纲进油量曲线

1.89

总流量  /m3·s-1

QzkQωB2h2

37.07×10-4

    Δ t/

Δ tkN/kQF/(1.7×106B2Z)

11.06

可倾瓦推力轴承的瓦块数
θz/θ0

θz/θ0

摩擦因数曲线
承载能力曲线
无量纲进油量曲线