1.引言

生產(chǎn)實踐中，軸承的承載能力是滑動軸承設(shè)計的重點問題，對滑動軸承承載能力的研究對于軸承技術(shù)的發(fā)展具有重要意義。通常影響徑向滑動軸承承載能力的因素有很多，如寬徑比、偏心率、相對間隙等。在不同工作載荷和轉(zhuǎn)速的情況下，油膜承載力也不盡相同。

2.油膜壓力分布的計算

基于有限差分法求解徑向滑動軸承油膜壓力分布如圖1所示，其計算過程可參考往期，此不再贅述。

圖1 油膜壓力分布

根據(jù)此組壓力值，再用相應(yīng)的數(shù)值積分，便可進一步求得穩(wěn)態(tài)條件下軸承油膜承載力，其計算流程如圖2。

圖2 Matlab編程計算流程

3.油膜承載力及偏位角計算

對于有限寬軸承，水平、垂直方向油膜合力如圖3所示，其無量綱值為：

式中，φ是由軸承上方起始計量的角。

圖3 油膜力示意圖

用數(shù)值積分時，可先用Simpson積分法算出各列上P沿軸向的積分(設(shè)n為偶數(shù))：

而后，再計算方向的積分，仍用Simpson積分(設(shè)m為偶數(shù))：

偏位角α—軸頸中心與軸瓦孔中心的連線魚載荷作用線所夾銳角，其計算式：

偏位角的理論值指明最大油膜厚度和最小油膜厚度的角度位置，因而可以確定供油槽的大致位置。

4.求解結(jié)果分析

由油膜承載力求解方法及公式，根據(jù)給定參數(shù)，如滑動軸承寬徑比、偏心率等，利用Matlab數(shù)值計算軟件計算出軸承無量綱承載力和偏位角離散化數(shù)值點，然后再進行數(shù)據(jù)點擬合曲線。得到寬徑比、偏心率對軸承承載能力、偏位角的影響關(guān)系分別如圖4、5所示。

圖4 無量綱承載-偏心率變化曲線圖

圖5 偏位角-偏心率變化曲線圖

由圖4可知，在不同的寬徑比和偏心率下，無量綱油膜承載力的其求解計算結(jié)果與軸承經(jīng)典理論相吻合：

1) 寬徑比一定時，偏心率越大，無量綱承載力越大；

2) 偏心率一定時，寬徑比越大，軸承承載能力愈強；

3) 同承載能力之下，偏心率隨寬徑比增加而減小。

再據(jù)圖5：給定一寬徑比，偏位角整體隨偏心率的增加而減?。磺腋鲾M合曲線匯交于一點，表明在給定一偏心率之下，寬徑比越大，偏位角先趨于小而后又趨于大。

5.結(jié)論

通過對流體潤滑理論的學(xué)習(xí)，以及對二維Reynolds方程的分析求解，利用數(shù)值分析軟件對油膜無量綱承載力及軸承偏位角進行計算，其求解計算結(jié)果與軸承經(jīng)典理論相吻合。