轴承计算书180FM1.docx

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轴承计算书180FM1

φ180轴承

计算书

ZC-JS

韶关先辉水电设备有限公司

二○○四年四月

一、基本数据

二、计算

三、φ180径向推力轴承冷却器校核

四、φ180径向轴承冷却器校核

编制：

校对：

日期：

一、基本数据

1、轴颈直径：

d=180（mm）

2、轴瓦长度：

L=180（mm）

3、轴瓦长与轴颈直径比：

L/d=1

4、额定转速：

n=1000（r/min）

5、轴承负荷：

P=4500（Kg）=45000（N）

6、轴承单位压力：

p=P/（L×d）

=4500/（18×18）

=13.889（Kg/cm2）

=1.3889（MPa）

7、轴颈周速：

v=π×d×n/60

=π×0.18×1000/60

=9.4（m/s）

8、轴承p.v值：

p×v=13.889×9.4

=130.6（Kg.m/cm2.s）

9、直径间隙值：

δ=0.2mm

10、相对直径间隙：

ψ=δ/d

=0.2/180

=0.0011

11、润滑油牌号：

选用32#汽轮机油。

12、工作平均温度：

tpj=50（℃）

13、粘性系数：

当工作平均温度tpj=50（℃）时，查轴粘性系数u=0.0027（Kg.s/m2）

二、计算

1、计算系数确定：

P×ψ2/（u×v×L）=4500×0.00112/（0.0027×9.4×0.18）

=1.19

由P×ψ2/（u×v×L）=1.19，L/d=1查曲线得相对偏心x：

x=0.45

2、最小油膜厚度：

δmin=（1-x）×ψ×d/2

=（1-0.45）×0.0011×180/2

=0.054（mm）

3、轴颈变形量：

ε=0.3183×（L/d）2×（0.343×（L/d）2/E+0.222/G）×P×d

式中：

E—材料弹性系数，E=2.1×1010（公斤/米2）=2.1×105（MPa）。

G—材料刚度系数，G=8.1×109（公斤/米2）=8.1×104（MPa）。

于是可求得：

ε=0.3183×（0.18/0.18）2×（0.343×（0.18/0.18）2/2.1×1010+0.222/8.1×109）×138890×0.18

=0.000000346（m）

ε+2×5×10-6=0.000000346+0.00001

=0.000010346（m）

=0.01（mm）

δmin＞0.01（mm）

4、工作油层中的温升：

△t=f/ψ×p/（427×γ×C×Q/（ψ×v×d×L）+αs×π/（ψ×v））

式中：

C—润滑油比热：

C=0.47（千卡/公斤.度）。

γ—润滑油比重：

γ=900（公斤/米3）。

αs—轴承热传导系数：

αs=5（公斤/米.秒.度）。

当x=0.45时，查曲线得：

f/ψ=3.3

Q/（ψ×v×d×L）=0.109

于是求得：

△t=3.3×138890/（427×900×0.47×0.109+5×π/（0.0011×9.4））

=21.6（℃）

5、进口油温：

t1=tpj-△t/2

=50-21.6/2

=39.2（℃）

6、出口油温：

t2=t1+△t

=39.2+21.6

=60.8（℃）

7、按摩擦功计算油通过轴瓦的温升：

摩擦系数：

f=f/ψ×ψ

=3.3×0.0011

=0.0036

上半瓦的摩擦系数：

f’=1.5×u×v×L/（ψ×P）

=1.5×0.0027×9.4×0.18/（0.0011×4500）

=0.00138

轴瓦摩擦功：

NT=P×（f+f’）×v/102

=4500×（0.0036+0.00138）×9.4/102

=2.07（Kw）

油通过轴瓦的温升：

△t=P×（f+f’）×v/（427×γ×C×Q）

式中：

Q—轴瓦消耗油量：

Q/（ψ×v×d×L）=0.109

Q=0.109×ψ×v×d×L

=0.109×0.0011×9.4×0.18×0.18

=0.000037（m3/s）

=0.037（l/s）

△t=4500×（0.0036+0.00138）×9.4/（427×900×0.47×0.000037）

=31.5（℃）

进口温度：

t1=tpj-△t/2

=50-31.5/2

=34.3（℃）

出口温度：

t2=t1+△t

=34.3+31.5

=65.8（℃）

三、φ180径向推力轴承冷却器校核

1、推力瓦块损耗功：

△W=△W1×Z

=101.6×8

=812.6（Kg.m/s）

=7.97（Kw）

2、推力盘摩擦功：

Nr=346.8（Kg.m/s）

=3.4（Kw）

3、径向瓦损耗功：

NT=211.14（Kg.m/s）

=2.07（Kw）

4、油工作平均温度：

t2=50（℃）

5、冷却水平均温度：

t1=25（℃）

6、温差：

△t=t2-t1

=t2-t1

=50-25

=25（℃）

7、轴承每小时总的发热量：

S1=3600×（△W+Nr+NT）/427

=3600×（812.6+346.8+211.14）/427

=11555（Kcal/h）

8、冷却水管直径：

d=0.017（m）

9、冷却水管长度：

L=0.8（m）

10、冷却水管数量：

Z=78（条）

10、冷却水管总面积：

F=Z×π×d×L

=78×π×0.017×0.8

=3.33（m2）

11、传热系数K：

K=440×V0.48

式中：

V=Q1/F

Q1=0.525（Kg/s）

Q1=0.525×1000×3600×10-6/0.9

=2.112（m3/h），循环供油量。

F=3.33m2，过油面积。

V=2.112/3.33

=0.63

则

K=440×0.630.48

=352.5（Kcal/m2.h.℃）

12、冷却器散热量：

S2=K×△t×F

=352.5×25×3.33

=29346（Kcal/h）＞S1

冷却器满足散热要求。

四、φ180径向轴承冷却器校核

1、径向瓦损耗功：

NT=211.14（Kg.m/s）

=2.07（Kw）

2、工作平均温度：

t2=50℃

3、冷却水平均温度：

t1=25℃

4、温差：

△t=t2-t1

=t2-t1

=50-25

=25℃

5、轴承每小时总的发热量：

S1=3600×NT/427

=3600×211.14/427

=1780（Kcal/h）

6、冷却水管直径：

d=0.017m

7、冷却水管长度：

L=0.616m

8、冷却水管数量：

Z=26条

9、冷却水管总面积：

F=Z×π×d×L

=26×π×0.017×0.616

=0.86m2

10、传热系数K：

K=440×V0.48

式中：

V=q1/F

q1=0.18（m3/h），循环供油量。

F=0.86m2，过油面积。

V=0.18/0.86

=0.21

则

K=440×0.210.48

=208（Kcal/m2.h.℃）

11、冷却器散热量：

S2=K×△t×F

=208×25×0.86

=4472（Kcal/h）＞S1

冷却器满足散热要求。

一、基本数据

二、润滑计算

三、推力盘计算

编制：

校对：

日期：

二、基本数据

1、额定转速：

n=1000r/min

2、轴向推力：

P=6000Kg=60000N

3、推力瓦块数：

Z=8块

4、单个推力瓦扇形夹角：

θ=45°

5、推力瓦块外径：

D=40cm

6、推力瓦块内径：

d=24cm

7、推力瓦块宽度：

b=（D-d）/2

=（40-24）/2

=8cm

8、系数：

Kσ=b×（1+b/（2×r））×θ/r

=8×（1+8/（2×12））×45×π/（180×12）

=0.7

9、每个推力瓦块工作面积：

F=Kσ×r2

=0.7×122

=100.8cm2

10、每个推力瓦块承受的轴向推力：

P1=P/Z

=6000/8

=750Kg

=7500N

11、每个推力瓦块承受的单位压力：

Ppj=P1/F

=750/100.8

=7.44（Kg/cm2）

=0.744MPa

12、推力瓦块平均直径：

Dpj=（D+d）/2

=（40+24）/2

=32cm

13、单个推力瓦平均周长：

l=π×Dpj×θ/360

=π×32×45/360

=12.6cm

14、平均周速：

vpj=π×Dpj×n/6000

=π×32×1000/6000

=16.76（m/s）

15、根据θ值和b/r比值查曲线得计算系数：

K1=1.8

K2=0.07

K3=0.3

K4=1

K5=0.008

二、润滑计算

8、轴承工作时润滑油层中的温升：

△t=Ppj/（K1×γ×C）

式中：

γ—润滑油的比重，γ=0.9克/厘米3。

C—润滑油比热：

C=0.47千卡/公斤.度。

△t=7.44/（1.8×0.9×0.47）

=9.8℃

9、假定油膜平均温度为

tpj=50℃（一般为40℃～55℃）

10、润滑油的进油温度：

t1=tpj-△t/2

=50-9.8/2

=45.1℃

11、润滑油的出油温度：

t2=t1+△t

=45.1+9.8

=54.9℃

12、最小油膜厚度：

δmin=K2×（F×n×u/（γ×C×△t））1/2

式中：

u—润滑油粘性系数，u=0.0027公斤.秒/米2。

δmin=0.07×（100.8×1000×0.0027×10-4/（0.9×0.47×9.8））1/2

=0.0057（cm）

=0.057（mm）＞0.01（mm）

13、轴颈变形量：

ε=0.3183×（L/d）2×（0.343×（L/d）2/E+0.222/G）×P×d

式中：

E—材料弹性系数，E=2.1×1010（公斤/米2）=2.1×105（MPa）。

G—材料刚度系数，G=8.1×109（公斤/米2）=8.1×104（MPa）。

于是可求得：

ε=0.3183×（0.2/0.2）2×（0.343×（0.2/0.2）2/2.1×1010+0.222/8.1×109）×112500×0.2

=0.000000313（m）

ε+2×5×10-6=0.000000313+0.00001

=0.000010313（m）

=0.01（mm）

三、推力盘计算

1、推力盘平均压力：

Ppj’=P/（π×（R2-r2））

=6000/（π×（202-122））

=7.5（Kg/cm2）

=0.75（MPa）

当r/R=0.6，查曲线得系数：

α=0.625

β=0.044

2、推力盘应力：

σmax=α×Ppj’×R2/h2

式中：

h—推力盘厚度，h=7.6厘米。

σmax=0.625×7.5×202/7.62

=32.5（Kg/cm2）

=3.25（MPa）

3、推力盘扰度：

ymax=β×Ppj’×R4/（E×h3）

式中：

E—材料弹性系数，E=2.1×106（公斤/厘米2）=2.1×105（MPa）。

ymax=0.044×7.5×204/（2.1×106×7.63）

=5.7×10-5（cm）

δmin＞ymax+0.01

=0.0006+0.01

=0.0106（mm）

4、摩擦系数：

f=K4×（n×u/（γ×C×△t））1/2

=1×（1000×0.0027×10-4/（0.9×0.47×9.8））1/2

=0.0081

5、一个推力瓦块的摩擦功：

△W1=0.01×K3×F×n×（F×n×u×γ×C×△t）1/2

=0.01×0.3×100.8×1000×（100.8×1000×0.0027×0.9×0.47×9.8×10-4）1/2

=101.6（Kg.m/s）

=1016（J/s）

6、总的摩擦功：

△W=△W1×Z

=101.6×8

=812.6（Kg.m/s）

=8126（J/s）

7、总的润滑油消耗量：

按米气尔线图，当Ppj=7.44（Kg/cm2），vpj=16.76（m/s）时，单位润滑油消耗量：

q2=0.05（公斤/分.厘米2）

于是可求得：

Q2=q2×Z×F/（60×γ）

=0.05×8×100.8/（60×0.9）

=0.75（Kg/s）

8、按以上计算的摩擦功计算总的润滑油消耗量：

Q1=Z×q1

=Z×K5×F×n×δmin/（1000×K2）

=8×0.008×100.8×1000×0.0057/（1000×0.07）

=0.525（Kg/s）

9、推力盘摩擦功：

Nr=0.14×10-3×ω3×γ×D4×（D+5×h）

式中：

ω—旋转角速度，ω=105（1/秒）。

γ—润滑油比重，γ=0.9（克/厘米3）。

D—推力盘外径，D=44（厘米）。

h—推力盘厚度，h=7.6（厘米）。

于是可求得：

Nr=0.14×10-3×1053×0.9×0.444×（0.44+5×0.076）

=4.5（马力）

=3.4（Kw）

10、由摩擦产生的温升：

△t=（△W+75×Nr）/（427×C×γ×Q2）

=（812.6+75×3.1）/（427×0.47×0.9×0.75）

=7.72℃