机械设计手册:单行本·轴承(第六版)
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4.6 液体动压推力轴承

液体动压推力轴承的结构简图如图8-1-26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。

图8-1-26 止推轴承组成

1—推力环;2—扇形瓦;3—油沟

4.6.1 参数选择

(1)瓦数z

最少z=3,一般z=6~12。z与比值D2/D1B/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pm

通常取pm=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pm=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tm=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)推力环厚度H

通常取H=(0.3~0.5)L

(10)推力环直径Dt

应略大于外径D2,通常可取Dt=(1.05~1.1)D2

4.6.2 斜⁃平面推力轴承

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8-1-27所示,当斜面长度L1=0.8L时,轴承承载能力最大。

图8-1-27 斜-平面推力轴承

L1—斜面长度;L-L1—平面长度

表8-1-114 斜-平面推力轴承性能计算公式

例1 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℃。计算结果见表8-1-115。

表8-1-115 解题步骤及结果

图8-1-28 固定瓦推力轴承的瓦块数

图8-1-29 搅动功耗与雷诺数的关系

Re为雷诺数,ρ为流体密度)

4.6.3 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,见图8-1-30。

图8-1-30 可倾瓦推力轴承

可倾瓦的支承方式有多种,如表8-1-116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。

表8-1-116 可倾瓦推力轴承支承方式

可倾瓦推力轴承的支点:径向偏置参数可在0.515~0.56范围内选取,周向偏置参数θz/θ0可在0.55~0.625范围内选取。可倾瓦推力轴承计算公式见表8-1-117。

表8-1-117 可倾瓦推力轴承性能计算公式

例2 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。计算步骤及结果见表8-1-118。

表8-1-118 解题步骤及结果

图8-1-31 可倾瓦推力轴承的瓦块数

图8-1-32

图8-1-33 承载能力曲线

图8-1-34 摩擦因数曲线

图8-1-35 无量纲进油量曲线