动压滑动轴承的油膜压力与哪些因素有关:影响参数与调控方法

动压滑动轴承的油膜压力与哪些因素有关,核心包含轴颈转速、轴承载荷、润滑油黏度、轴承间隙、宽径比、轴颈偏心距、表面粗糙度、供油压力,这些参数共同决定油膜能否形成稳定压力,其中转速、载荷、黏度、间隙是主控参数,转速提升、黏度增大、偏心距增加都会抬升油膜峰值压力,间隙过大或过小都会破坏油膜承载能力,该规律适用于液体动压径向滑动轴承,不适用于静压轴承、气体动压轴承以及存在严重磨损、混合摩擦的低速重载工况。

动压滑动轴承的油膜压力,转速与载荷的影响

轴颈转速直接改变润滑油的卷吸速度,转速越高,润滑油被带入楔形间隙的流量越大,油膜内部剪切作用越强,油膜压力峰值会随之上升,但转速过高时摩擦热快速累积,油温升高会降低润滑油黏度,反而削弱油膜压力。载荷是油膜压力的输出目标,载荷增大,轴颈偏心距变大,楔形间隙的收敛区域变窄,油膜压力整体升高,载荷超过油膜承载上限后,油膜会被挤破,轴颈和轴瓦直接接触。

载荷和转速搭配不当很容易失效。

动压滑动轴承的油膜压力,润滑油特性的影响

润滑油黏度是形成动压的基础条件,黏度越高,油的内摩擦阻力越大,在楔形间隙里不容易被挤出,更容易建立较高油膜压力,黏度会随温度变化明显,轴承运行升温后黏度下降,油膜压力同步降低,你选型时要优先参考工作温度下的有效黏度,而不是常温黏度。供油压力对油膜压力的影响有限,供油主要用来补充间隙内流失的润滑油、带走热量,常规供油压力不会明显改变动压油膜的峰值压力,只有供油不足出现缺油时,油膜压力才会快速下降。

动压滑动轴承的油膜压力,轴承结构参数的影响

轴承间隙是轴颈外径和轴瓦内径的差值,间隙偏小,楔形空间狭窄,油膜压力偏高,但散热变差,容易温升抱死;间隙偏大,润滑油容易从间隙两端外泄,油膜压力降低,承载能力下降,工程上一般会根据轴颈直径选取间隙范围。宽径比是轴承宽度和轴颈直径的比值,宽径比增大,润滑油沿轴向泄漏变少,油膜压力提升,但是轴承两端温升差异变大,边缘容易出现局部过热,宽径比过小则轴向泄油量大,承载能力明显下降。

轴颈偏心距是轴颈中心和轴瓦中心的距离,偏心距越大,收敛楔形的坡度越陡,油膜峰值压力越高,偏心距接近极限时油膜厚度极薄,会进入边界摩擦状态。

动压滑动轴承的油膜压力,表面状态与其他约束条件

轴颈、轴瓦的表面粗糙度会改变间隙内的流动状态,表面凸起会刺破薄油膜,降低有效油膜压力,粗糙度数值越小,越容易维持稳定油膜,但是精加工成本会上升。轴承的偏位角、轴颈的挠曲变形也会改变楔形间隙分布,轴颈受载弯曲后,间隙沿轴向不再均匀,油膜压力分布会出现偏移,局部位置压力集中。

该套影响规律只针对纯液体动压润滑,当油膜厚度小于表面轮廓峰高时,润滑形式转为混合摩擦,油膜压力计算模型不再适用。

  • 提升油膜压力常用手段:提高转速、选用黏度更高的润滑油、适度增大偏心距、合理缩小轴承间隙
  • 降低油膜压力常用手段:降低转速、选用低黏度润滑油、放大轴承间隙、减小宽径比

在实际调试轴承时,优先调整转速和润滑油牌号,这两个变量改动成本最低,间隙和宽径比属于结构定型参数,加工完成后很难修改,一般只在设计阶段选定。

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