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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Prod~Is

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,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

1234

稀油润滑

配套技术与产品AccessoryTechnologies&Pro@Jcls

2——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

ITIc~

Cd(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:

Fl——m1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;

G1——m1部分的重力,单位为N;

G2——m: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)

m油所受离心力:

耻m.月():月(嚣)

().一^I^nI

(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)gCOSa—F2;0

Fy=Flcosa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:

,Y——ml所受的总的作用力,单位为N;

GM通用柳械2006年第4期75

G2——In2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=Fycosa～F3=0

F竖直=Fysina—m2g(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:

【(n—

一

)2Rsinacosa-gsin2a]～pnh:(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)

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;

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