立式泵滚动轴承稀油自润滑供油量计算

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1、立式泵滚动轴承稀油自润滑供油量计算立式泵滚动轴承稀油自配套技术与产品AccessoryTechnologfes矗ProdIs润滑供油量计算大连深蓝泵业有限公司(辽宁116031)尚家巨姜云洁郝宁李涛张翠萍【摘要】对一种立武泵轴承自润滑系统的润滑油循环动力进行分析.根据润滑油在轴承室内的实际循环过程,进行力学分析,利用c语言程序辅助计算,对供油量进行定量分析,从而得出影响润滑油供油蓝的主要因素,为这种轴承自润滑结构的设计提供了理论依据.【关键词】立式泵滚动轴承自润滑供油量c语言程序一,前言润滑在轴承的使用中占有重要的地位,对立式泵用稀油润滑的滚动轴承来说,润滑油循环状况的好坏,直接影响轴承的温升

2、,寿命及整个泵组的运行状况.即润滑油的循环状况决定润滑能力的高低,而供油量的多少直接反映润滑油循环状况的好坏.二,稀油润滑系统结构及原理1稀油润滑系统的结构立式泵稀油润滑系统结构简图如图1所示.图l润滑系统结构简图1.滚动轴承2.轴承套3.衬套4.轴承箱体润滑油的循环路线如图l中箭头所示:储油室一轴2O06年第4期承套下部一轴承套下部斜面一输油孔一轴承(轴承箱体上回油孔)一储油室.轴承位于轴承箱体上部,轴承箱体下部为储油室,油面到轴承之间有一定的距离.泵不运转的情况下,油不触及到轴承.轴承套下部向内倾斜,形成一个斜面.2.润滑系统的原理泵不运转时,润滑油与轴承不接触.泵运转时,轴承套随轴一起旋

3、转,轴承套下部的倾斜端面带动其内部的润滑油一起旋转,这部分润滑油在离心力的作用下,产生一个沿斜面向上的升力,在此升力的作用下,推动斜面上部的润滑油通过输油孔,到达轴承上部,在重力作用下,通过旋转的轴承,起到润滑作用,而后回到轴承箱体的储油室,多余的润滑油由轴承箱体上的回油孔返回储油室.三,油润滑系统供油量的计算1.结构尺寸由于润滑油的供油量是影响轴承润滑的主要因素,因此对供油量进行定量分析是必要的.轴承套结构尺寸如图2所示.参数说明:斜面与水平方向夹角,单位为(.);R1斜面内半径,单位为m;R2斜面外半径,单位为m;受斜面作用的流体重心距离,单位为m;受斜面作用油的高度,单位为m;通用栅榭1

4、234配套技术与产品AccessoryTechnologies&ProJcls2斜面上部到输油孑L进口油的高度,单位为m;,泵运转前输油孔内的润滑油的高度,单位为ITIcCd(进口到口高度)图2轴承套结构尺寸根据文献1,在分析影响轴承自润滑系统供油量的主要因素时,对值(斜面与水平方向夹角)取为定值6O.2.力学分析将轴承和衬套包围的润滑油分为三部分.第一部分:受斜面作用高度为h.的润滑油,质量为m1(kg).第二部分:斜面上部到吸油孔进口位置高度为h2的润滑油,质量为m2(kg).第三部分:输油孑L进口处到油位处高度为h的润滑油,质量为m3(kg).第三部分润滑油只是极少的一部分,计算

5、时不计该部分重力;同时,m,部分润滑油随轴承套旋转所产生的压力(离心力而形成的),由于数值较小,此处忽略不计.对质量为m.的润滑油进行受力分析,如图3所示.参数说明:Flm1部分油所受的离心力,单位为N;F2斜面给m1部分的压力,单位为N;G1m1部分的重力,单位为N;G2m:部分的重力,单位为N.m,油的体积:运行s宣fl图3受力分析图一,tana(R2一RI)(R;一2RRI+2RI)3m油所受离心力:耻m.月():月(嚣):().一InI(2)式中介质密度,单位为kg/m;泵转速,单位为r/rain.沿,y方向对力进行分解:Fx=F1sina+(,I+m2)gCOSaF2;0Fy=Flc

6、osa一(ml+m2)gsina(3)对质量为m2的润滑油进行受力分析,如图4所示.图4受力分析图参数说明:,Yml所受的总的作用力,单位为N;GM通用柳械2006年第4期75G2In2部分的重力,单位为N;轴承套直壁施加给m:的压力,m2油的体积2:2=(哦)h2沿水平和竖直方向对力进行分解:单位为N.(4)F水平=FycosaF3=0F竖直=Fysinam2g(5)则F竖直即为m2润滑油所受的升力Fs.将式(2),(3),(4)代入式(5)得:【(nn一)2Rsinacosa-gsin2apnh:(Ri)(gsln口g)(6)则升力凡在输油孔进口处产生的压力:#tana(R一2R+R2R1

7、)P一3(2+1)()n舢sain2一(gsin2a+g)(7)由于输油孔出u压力为常压,因此输油孔进处的压力即为输油孑L进出口压差:/Xp=P(8)3.流体力学分析由于Re很小,根据流体力学中尼古拉兹实验曲线可知输油孔内润滑油的流动为层流运动.定量计算输油孔的流量所要满足的条件是:输油孔的进出口压差等于输油孔出口和储油室液而高差,润滑油通过输油孔的局部损失及沿程损失三者之和,即:Ap/(Pg)=hz=h;+hr+h(9)式中储油室液面到输油孔出口高度,单位为m;润滑油在输油孔内的局部损失,单位为m;润滑油在输油孑L内沿程损失,单位为m.要满足以上条件,应用c+语言进行计算机编程,实现供油量的

8、精确求解.按只考虑输油孔出IZl和储油室液面高差,沿程损失先求解一个初始供油量,然后综合考虑所有因素进行循环迭代,最终得出精确的供油量.不考虑局部损失时的流量计算,直接利用层流流量公式计算初始流量:配套技术与产品AccessoryTeloles各fl则输油孔流速:;QI/(譬)润滑油在输油孔内的局部损失:hi=+v2-+)式中l断面突然收缩损失系数,取善l=O5;2转弯损失系数,取#2=1.12;#3一断面突然扩大损失系数,取=1.润滑油在输油孔内沿程损失:hf=专菱)式中输油孔进口到出口高度,单位为m;沿程阻力损失系数.4.计算程序框图用C+十语言程序对供油量Q进行编程计算的程序框图如图5所

9、示.开始输入已知参数求Ap初始流量,初始流速求r和降低初始流速小输出流速范围二.分法求得满足所需条件的润滑油在输油孔中的流速pl=nd4(Ap-h)(1.)算.2OO6年第4期求实际口输出Ap.口结束图5C十+程序框图四,应用实例1.实例计算选择一种型号泵稀油自润滑系统的一组参数进行计已知参数值见表l.(下转第79页)通用相赫开发与设计Design&DevelopmentGM减速机,转臂轴承问隙是不允许太大的.不过,如果能4)齿数的影响.齿数越多,减速系统的运转越平够使作用力稳稳地指向支点c左边,那就根本不可能出稳,而且被卡住的可能性越小.对于减速比很小的摆线现这些复杂的问题.径向作用

10、力的方向变化迟钝和稳定针轮行星传动,如果能够设计成两(少)齿差传动,啮又是个极大的优点.合小周期将成倍增加,优越性是不言而喻的.3)机构中与销轴相配的孔与销轴的间隙,销5)短幅系数K.的影响.K.是该类传动极为重要轴的数量都对输出轴的传动质量带来直接影响.销轴间的参数,对各项性能都有较大影响,变化比较复杂.对隙越大,销轴的数量越少都会使输出轴的传动质量下于运转平稳性来说,.选取较大数值为佳.但是,当降.另外,它们还能改变负载的方向和平衡点的位置,K值很大时,径向作用力能够急剧增加到不可思议的影响逃出陷阱的难度.从图2中还可看出,销轴中程度,转臂轴承寿命极短,甚至于整个机壳都会爆裂.心到减速机回

11、转中心的距离也不是越大越好,距离越通过以上分析,将对以后结构的设计有很好的借鉴大,越过陷阱的难度也越大.作用.GM(收稿日期:2005/11/23)(上接第76页)表1已知参数Rl/m0.0298p/(kg/m)9lOR2/m0.0275d/m见表2R/m0.034L/m0.126(.)602h2/m0.0067u/(m/s)3210.hs/m0.0l9供油量随输油孔孔径和转速变化的计算结果见表2.表2供油量O(mTgs),转速/(r/min)孔径dl47529503.00.455.O23,50.839.1l4.01.43l4.934,52.2922.975.03.4232.952.实例分析通

12、过深入的分析及实例应用,在.=60.的条件下,对轴承自润滑系统的供油量分析如下.(1)泵转数提高,供油量有极其显着的提高.因此在自润滑系统的设计中,首先应满足泵在允许的最低转速下运转时的供油量.(2)增加输油孔孔径,供油量也会明显增加.(3)增加输油孔的个数,供油量会比例增加.(4)减小输油孔进出13的高度,由于润滑油流经输油孔的阻力损失降低,因此供油量也会增加.由于轴承套为旋转件,润滑油的供油量在实际运行过程中难以进行实际测量,只能进行目测,因此润滑效果是否理想则只能通过轴承温升来体现.取d=4mm,n=2900r/min,经过2h运转试验,轴承温升稳定,环境温度为29+C,轴承外环处轴承箱

13、体温度58%,温升29.轴承白润滑系统运转良好.五,结论对立式泵用稀油润滑的滚动轴承润滑系统进行了深入的分析,经力学分析及运用流体力学的相关知识,实现了对该种立式泵稀油润滑系统润滑能力的定量描述.通过实例应用及分析,可以得出转速和输PI;fL直径是影响润滑系统供油量的主要因素.对润滑系统供油量的定量分析为实际的自润滑系统的结构设计提供了参考.参考文献1王艳蕊,孙增友.立式冷凝泵自润滑轴承研究J.水泵技术,1998(2)2施卫东.流体力学教程M.成都:西南交通大学出版社,19963罗惕乾,程兆雪,谢永曜.流体力学M.北京:机械工业出版社,19994谭浩强.c程序设计.第2版M.北京:清华大学出版社,1999GM(收稿日期:2005/11/23)GM迥用柳被20O6年第4期