第四章.刚性表面的静压轴承
图4.13：单槽瓦块无量纲功率耗散系数Gamma;对于凹槽宽度和轴承宽度的比值b/B的函数
图4.14：单槽瓦块无量纲功率耗散系数Gamma;对于轴承长宽比L/B的函数
图4.13中功率耗散系数Gamma;的最小值出现在b/B=0.33当L/B取最大值时，到b/B=0.5291当L/B取最小值时这两个范围之间。但对于任意数值的b/B，功率耗散系数Gamma;随着L/B的值的增大而增大。
在图4.13和4.14中，瓦块的功率耗散是在相同负荷、相同表面积，不同的长度和凹槽宽度的情况下进行比较的。从图中可以看出，具有更小长宽比的瓦块更有优势，因为这意味着更低的功率耗散。然而，轴承的宽度确定之后，进而凹槽的宽度也就确定了，但设计者仍可以自由的选择轴承的长度。因此这只是一个权宜之计，不仅在相同的表面积下比较，而且也在相同的轴承宽度下比较。重新推导等式4.14并引入轴承宽度B进行替换：
（4.32）
图4.15中，改进的功率耗散系数随着L/B数值的增大而减小。
图4.15：单槽瓦块改进后无量纲功率耗散系数B4Gamma;/A2对于轴承长宽比L/B的函数
任意静压轴承的载荷和流量可以用无量纲的轴承面积和流体阻力来表示（公式4.7和4.11）。为了比较不同瓦块在相同载荷下的流量，公式4.7可以代入公式4.11中：
（4.33）
或者：
（4.34）
又或者把轴承宽度B设为定值代入：
（4.35）
如图4.16和4.17所示，这个无量纲流量系数用与轴承长度相关的函数表现出来。图4.17可以看出，
图4.16：表面积为定值情况下无量纲流量QAeta;/Wh03对轴承长度L/B的函数
当轴承的宽度和负荷是定值时，流量Q随着L/B数值的增大而减小。凹槽的压力也会进一步的下降，因此需要的泵送功率也会下降（见图4.15）。
4.2.3 可倾瓦系数
上节使用的分析模型无疑不能延伸到倾斜的瓦块上，由于没有考虑到倾斜瓦块的特性。然而，数学计算的结果表明，和使用分析模型得到的结果是大致相同的。在这一节中，数学程序将被用到来学习下列参数对倾斜瓦块特性的影响：
轴承长宽比L/B。
图4.17：轴承宽度为定值情况下无量纲流量QAeta;/Wh03对轴承长度L/B的函数
- 凹槽宽度和轴承宽度比b/B。
- x和y方向的倾斜角设为alpha;x和alpha;y。与支撑环的无量纲倾斜角相似（公式4.16），则同样可以定义为如下公式：
（4.36a）
（4.36b）
下面的特性是已知的：
- 无量纲有效面积。
- 相对x和y方向的偏心距εx和εy：
（4.37a）
（4.37b）
- 流体阻力。
x方向上倾斜度
如果瓦块沿x方向倾斜放置，压力分布（图4.18）很大程度上和瓦块不倾斜的情况是相似的。压力只有在半圆的顶部，向着倾斜的凹槽方向，才表现出一个清楚的修正过的压力分布情况。
图4.18：单槽瓦块沿x轴最大倾斜度情况下的压力分布
结果表明无量纲有效面积基本不受瓦块在x方向上的倾斜影响。图4.19是多组数值的轴承长宽比L/B下对无量纲倾斜角度的函数。这个角度的0表示是两平面平行，1表示轴承最大倾斜位置。图4.20是多组数值的凹槽宽度和轴承宽度比b/B下对无量纲倾斜角度的函数。
不出所料，偏心距εx随着倾斜角的增大而增大。最大偏心距（倾斜角=1.0时）随着L/B（图4.21）和b/B（图4.22）数值的减小而增大。这意味着瓦块在x方向上的倾斜刚度，在大L/B比的情况下比小L/B情况下的小。
流体阻力受瓦块在x方向上的倾斜量影响。流体阻力随着L/B（图4.23）和b/B（图4.24）的减小而增大。
图4.19：多组数值的轴承长宽比L/B下单槽瓦块的有效面积对倾斜角的函数（b/B=0.2）
图4.20：多组数值的凹槽宽度和轴承宽度比b/B下单槽瓦块的有效面积对倾斜角的函数（L/B=4.0）
图4.21：多组数值的轴承长宽比L/B下单槽瓦块的相对偏心距εx对倾斜角的函数（b/B=0.2）
图4.22：多组数值的凹槽宽度和轴承宽度比b/B下单槽瓦块的相对偏心距εx对倾斜角的函数（L/B=4.0）
图4.23：多组数值的轴承长宽比L/B下单槽瓦块的流体阻力对倾斜角的函数（b/B=0.2）
图4.24：多组数值的凹槽宽度和轴承宽度比b/B下单槽瓦块的流体阻力对倾斜角的函数（L/B=4.0）
y方向上倾斜度
由于瓦块进出两端水膜厚度的不同，会导致瓦面在起支撑体上发生倾斜。这种倾斜主要由瓦面和轴承之间的橡胶垫来补偿，但一定也有一部分由轴承下的润滑膜来补偿。
如果瓦块沿y方向倾斜放置，则压力分布（图4.25）和非斜置瓦块的有非常大的区别。
图4.25：单槽瓦块沿y轴最大倾斜度情况下的压力分布
然而这种倾斜方式对有效面积的影响仍然相当地有限。倾斜角的影响随着L/B数值（图4.26）的增大而增大。究其原因是压力分布受到的影响主要集中在瓦块中心的一个矩形区域，显然这一块随着L/B数值的增大而增大。倾斜角的影响随着b/B数值（图4.27）的减小而增大。究其原因是压力分布仅因为润滑膜而不同，而不是因为凹槽。随着b/B数值的增大，润滑膜逐渐变薄，所以才可能出现这种压力分布的变化。
偏心距εy随着倾斜角的增大而增大。最大偏心距（倾斜角=1.0时）随着L/B数值（图4.28）的增大而少量增加。因此轴承的长宽比L/B对瓦块在y方向上的倾斜刚度只有很小的影响。最大偏心距随着b/B数值（图4.29）的增大而减少。为了获得更大的倾斜刚度，更小的凹槽宽度和轴承宽度比b/B是必须的。
流体阻力受瓦块在y方向上的倾斜量影响。这种影响随着L/B（图4.30）和b/B（4.31）的减小而增大。
图4.26：多组数值的轴承长宽比L/B下单槽瓦块的有效面积对倾斜角的函数（b/B=0.2）
图4.27：多组数值的凹槽宽度和轴承宽度比b/B下单槽瓦块的有效面积对倾斜角的函数（L/B=4.0）
图4.28：多组数值的轴承长宽比L/B下单槽瓦块的相对偏心距εx对倾斜角的函数（b/B=0.2）
图4.29：多组数值的凹槽宽度和轴承宽度比b/B下单槽瓦块的相对偏心距εx对倾斜角的函数（L/B=4.0）
图4.30：多组数值的轴承长宽比L/B下单槽瓦块的流体阻力对倾斜角的函数（b/B=0.2）
图4.31：多组数值的凹槽宽度和轴承宽度比b/B下单槽瓦块的流体阻力对倾斜角的函数（L/B=4.0）
4.3 包括供流系统在内的静压轴承特性
本文到目前为止，已经研究了刚性瓦块的特性除了供流系统和可能的节流器。然而在实际应用中，这种特性很大程度上是由轴承、节流器和供给泵共同决定的。特别是对刚性轴承表面来说，油膜厚度与载荷是无关的（见公式4.7和4.26），而仅仅取决于在给定油腔压力下，泵单位时间内的供给流量。
润滑流体由一台液压泵通过一个或多个节流器，进入到轴承凹槽内形成润滑油膜。节流器的作用主要是增加轴承的轴向刚度。如果油膜厚度降低，油膜的流动阻力相比节流器中会增大。结果就是，油腔压力和油膜的压力增高，导致轴承上的载荷增加。
节流器的第二个作用是提高多槽轴承的倾斜刚度。多个凹槽使轴承产生了倾斜刚度，其原因是轴承的倾斜导致了凹槽的瞬时压力的不同，同时多个凹槽降低了轴承的倾斜度。
这方面的特性是油腔压力和供给压力的比值beta;：
（4.38）
在传统的静压（多槽）推力轴承的设计中，这个压力比beta;通常被定为大约0.6。
经过节流器的流量的体积是节流器中压力变化的函数。现在有大量不同型号的节流器（BASSANI和PICCIGALLO，1992）。
本文研究了三种基础的、不同类型的供给方式：
- 恒压供流。这种形式的供给方式保持油腔压力不变，与所需流量无关。
- 恒流供流。这种形式的供给方式保持流量不变，与产生的油腔压力无关。
- 层流节流器。这种形式的节流器通常由狭长的管路组成，通过其的液体进行层流流动。流量与压力变化线性相关：
（4.39）
Rr为节流器的流动阻力。
为了研究包括供流系统在内的刚性瓦块的特性，公式4.7，4.11和4.39将在这重复用到，但要改写成包括压力变化率beta;的公式（公式4.38）。
（4.40a）
（4.40b）
（4.40c）
对于一个轴承来说几何形状和供流系统都确定了，则A,,,和都是常数，然而h,W,Q和beta;根据不同工况而变化。在给定的参考情况下，油膜厚度被假定为h0，负载为W0，流量为Q0，压力比为beta;0。任意取一个工况点与参考点比较得出：
（4.41a）
（4.41b）
因此得到：
（4.42a）
与公式4.40b相似，再是4.40c：
（4.42b）
（4.42c）
现在我们基础供流形式的特性可以导出了，得到了负荷和流量关于油膜厚度的的函数表达式：
- 恒压供流：因此油腔压力和压力比beta;是定值（beta;=beta;0）。
对负荷来说，根据公式4.42a：
（4.43a）
对流量来说，根据公式4.42b：
全文共13491字，剩余内容已隐藏，支付完成后下载完整资料
英语原文共 31 页，剩余内容已隐藏，支付完成后下载完整资料
资料编号：[10840]，资料为PDF文档或Word文档，PDF文档可免费转换为Word
以上是毕业论文外文翻译，课题毕业论文、任务书、文献综述、开题报告、程序设计、图纸设计等资料可联系客服协助查找。
