一种计算油膜轴承衬套蠕变应力的方法
【技术领域】:
[0001] 本发明属于油膜轴承设计技术领域,具体涉及一种计算油膜轴承衬套蠕变应力的 方法。 技术背景:
[0002] 油膜轴承广泛应用于钢铁、矿山、冶金、电力、航天、航空等关键设备,具有摩擦系 数小、损耗低、刚性高等优点。其最薄弱的部分就是衬套巴氏合金,巴氏合金蠕变是其失效 的一种形式。油膜轴承在工作过程中,巴氏合金长期承受油膜压力,与油膜接触使得巴氏合 金温度达到65°C左右时,会产生微观蠕变,对油膜轴承的润滑性能和寿命产生不可忽略的 负面影响。对于蠕变应力的理论计算,传统方法局限于零件承受均匀载荷的情况,然而油膜 轴承衬套内壁承受非均匀油膜压力的作用,利用传统方法计算其蠕变应力显然不能满足要 求。
【发明内容】
[0003] 本发明的目的是提供一种计算油膜轴承衬套蠕变应力的方法。基于多维应力下稳 态蠕变的基础理论,结合厚壁圆筒平面问题的计算方法,推导出油膜轴承衬套蠕变应力的 计算方法。
[0004] 本发明是这样实现的:如图1所示,选择衬套内边界轴向承受最大油膜压力的截 面,其外边界被轴承座3固定,内边界承载区4承受径向非均匀油膜压力5的作用。在稳态 蠕变阶段,不考虑温度对蠕变的影响,截取截面处于平面应力状态。
[0005] 本发明特征在于计算步骤如下:
[0006] 1、计算懦变应力分量:
[0007] 衬套所受径向非均匀油膜压力为:
【主权项】
1. 一种计算油膜轴承衬套懦变应力的方法,其特征在于计算步骤如下: (1) 、计算蠕变应力分量: 衬套所受径向非均匀油膜压力为: (1) m=A
式中,0为内边界承载区⑷内任一点径向压力与水平线夹角,am为相关系数,m和n为整数且m<n; 枏据几何形状和裁荷特征,诜取应力函数为:
(2) 式中,八"1,8"1,(;和0"1为未知参数 a<r<b,a为衬套内半径,b为衬套外半径 油膜轴承衬套的蠕变应力分量由应力函数的导数得到:
(3) 式中,0 0、Ty分别为径向应力,周向应力和剪切应力,其具体形式为:
(4) (2) 、计算蠕变应变分量: 多维稳态蠕变应力分析:将等效应力和等效蠕变分别定义为多维应力下的应力分量和 蠕变应变分量,以Norton稳态蠕变公式为基础,得到稳态蠕变平面应力应变关系为:
(5) 式中,e0、Yu分别为径向应变、周向应变和剪切应变 5=为等效蠕变应力 f为等效蠕变应变 将蠕变应力分量表达式(4)代入应力应变关系式(5)中,得蠕变应变分量表达式:
(3) 、计算蠕变位移分量: 几何方趕为: (7) 将蠕变应变分量表达式(6)
代人儿何万程(7)中,开对牷冋应变和周向应变的表达式 积分,得蠕变位移分量表达式为: (8) 式中,^为径向位移
V0为周向位移 ( 0 )、f2 (r)和Jfi( 0 )d0 为积分常量 (4) 、油膜轴承衬套计算模型的边界条件:
(,ur;r= b=u,Ue;r= b=u (9) ur (r, 0 +2 3i) -ur (r, 0 ) =0v0 (r, 0 +2 3i)-v0 (r, 0 ) =0 (5) 、确定蠕变应力分量的未知参数: 将式(8)代入几何方程(7)的剪切应变表达式中,根据边界条件(9),得到蠕变应力分 量未知参数的方程组:
其中,蠕变应力分量的未知参数为:
将蠕变应力分量的未知参数回代到蠕变应力分量表达式中并根据截面处于平面应力 状态,得到油膜轴承衬套的蠕变应力分量:
式中,oz为轴向应力。
【专利摘要】一种计算油膜轴承衬套蠕变应力的方法,属于油膜轴承设计技术领域,基于多维稳态蠕变基础理论,结合厚壁圆筒平面应力解析法,推导出油膜轴承衬套在承受油膜压力下的蠕变应力计算公式,根据本计算方法,只要知道油膜轴承衬套的外径与内径和所受的非均匀载荷,即可求得油膜轴承衬套某截面上任意点的蠕变应力值。本发明优点是充分考虑了油膜轴承衬套的实际受力情况,具有较高的精确性、简单性和实用性。
【IPC分类】G06F17-50
【公开号】CN104699895
【申请号】CN201510049757
【发明人】苗克军, 王建梅, 张笑天, 张亚南, 李璞
【申请人】太原科技大学
【公开日】2015年6月10日
【申请日】2015年1月30日