滑动轴承油膜厚度计算

稳健设计理论在液体动压滑动轴承中的应用
滑动轴承是各种传动装置中广泛采用的支承件，特别是在高速运转机械中，为了减小摩擦，提高传动效率，要求轴承与轴颈间脱离接触并具有足够的油膜厚度，以形成液体间的摩擦状态。

在滑动轴承设计中，只有当轴承尺寸、轴承载荷、相对运动速度、润滑油的粘度、轴承间隙以及表面粗糙度之间满足一定关系时，才能实现液体摩擦。

任一参数取值不当，将出现非液体摩擦状态，导致液体摩擦的失效。

以上参数的优化设计对轴承的使用性能及寿命有十分重要的作用。

通常，在设计中，往往对轴承的各设计参数和使用条件提出更高要求。

轴承的设计参数或误差对轴承的性能的影响是非线性的，在不同的设计方案中，同样的误差程度，所产生的性能波动不尽相同。

稳健设计就是找到一种设计方案，使得液体动压轴承的性能对误差不十分敏感，同时达到较宽松的加工经济精度而降低成本的目的。

本文对某液体动压滑动轴承进行稳健设计，建立相应的数学模型，并求得优化的设计方案。

1滑动轴承的工程分析
下面是径向动压滑动轴承的一组计算公式。

1.最小油膜厚度h min
h min=C-e=C(1－ε)=rψ(1－ε)（1）
式中C=R－r——半径间隙，R轴承孔半径；r轴颈半径；
ε=e/C——偏心率；e为偏心距；
ψ=C/r——相对间隙，常取ψ=(0.6-1)×10-3(v)1/4，
v 为轴颈表面的线速（m/s ）
设计时，最小油膜厚度h min 必须满足：
h min /(R z1+R z2)≥2-3［1］(2)
式中R z1、R z2为轴颈和轴承的表面粗糙度。

2.轴承的特性系数（索氏系数）
S=μn ／（p ψ2）（3）
式中μ——润滑油在轴承平均工作温度下的动力粘度（Pa ·s ）；
n ——轴颈的转速（r/s ）；p ——平均压强（N/m 2）
用来检验轴承能否实现液体润滑。

ε值可按下面简化式求解。

A ε2+E ε+C=0（4）
其中A=2.31(B/d)-2,E=－(2.052A ＋1),C=1＋1.052A －6.4088S.
上式中d ——轴径的直径（m ）；B ——轴承的宽度（m ）
通常ε选在0.5-0.95之间，超出0-1间的值，均非ε的解［1］。

3．轴承的温升
油的平均温度t m 必须加以控制，否则，润滑油的粘度会降低，从而破坏轴承
的液体润滑。

油的温升为进出油的温度差，计算式为：
)5()(v K vBd Q c f p
T S ψπψρψ
+=∆
式中f —摩擦系数；c —润滑油的比热，通常取1680-2100J/kg ℃；ρ—润滑油的密度，通常取850-900kg/m 3；Q —耗油量(m 3/s)，通常为承载区内流出的端泄量；K S —为轴承体的散热系数［1,2］
上式中的（f/ψ）、（Q/ψνBd ）值，如ε=0.5-0.95可按。