影响弹簧支承式推力轴承性能的几个因素--《润滑与密封》1998年03期
影响弹簧支承式推力轴承性能的几个因素
【摘要】：本文对弹簧支承式推力轴承进行了三维热弹流研究,发现变形量对轴承性能有很大影响。为此.着重分析了决定轴承变形和油膜形状分布的几个因素对轴承性能的影响情况,研究表明,弹簧布置方式、轴瓦厚度和型面形状能严重改变轴承性能,在进行轴承设计时必须对上述因素进行优化,并提出一些优化建议。
【作者单位】：
【分类号】：TH133.3
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王小静,张直明,张国贤;[J];机械工程学报;2000年02期
王小静,张直明,张国贤;[J];上海大学学报(自然科学版);1997年S1期
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文档介绍：
1 习题与参考答案一、复习思考题。 1 .弹簧有哪些功用? 2 .常用弹簧的类型有哪些?各用在什么场合? 3 .制造弹簧的材料应符合哪些主要要求?常用材料有哪些? 4 .圆柱弹簧的主要参数有哪些?它们对弹簧的强度和变形有什么影响? 5 .弹簧刚度 K 的物理意义是什么?它与哪些因素有关? 6 .什么是弹簧的特性曲线?它在设计中起什么作用? 7 .设计时,若发现弹簧太软,欲获得较硬的弹簧,应改变哪些设计参数? 8 .圆柱螺旋弹簧在工作时受到哪些载荷作用?在轴向载荷作用下,弹簧圈截面上主要产生什么应力?应力如何分布?受压缩与受拉伸载荷时,应力状态有什么不同? 9 .如何确定圆柱螺旋弹簧的许用剪切应力?用碳素弹簧钢丝制造弹簧时,其许用剪切应力???值应如何确定? 10 .设计弹簧时,为什么通常取弹簧指数 C=4~16 ,弹簧指数 C 的含义是什么? 11 .今有 A、B 两个弹簧,弹簧丝材料、直径 d 及有效圈数 n 均相同,弹簧中径 D 2A大于 D 2B ,试分析: 1 )当载荷 P 以同样大小的增量不断增大时,哪个弹簧先坏? 2 )当载荷 P 相同时,哪个弹簧的变形量大? 12 .圆柱形拉、压螺旋弹簧丝最先损坏的一般是内侧还是外侧?为什么? 13 .设计弹簧如遇刚度不足时,改变哪些参数可得刚度较大的弹簧? 14 .怎样的装置可把一个圆柱形压缩弹簧作为拉伸弹簧使用? 二、选择题 1 .在圆柱形螺旋拉伸(压缩)弹簧中,弹簧指数 C 是指。 A 、弹簧外径与簧丝直径之比值。 B 、弹簧内径与簧丝直径之比值。 C 、弹簧自由高度与簧丝直径之比值。 2 D 、弹簧中径与簧丝直径之比值。 2 .圆柱拉伸(压缩)螺旋弹簧受戴后,簧丝截面上的最大应力是。 A 、扭矩 T 引起的扭切应力?? B 、弯矩 M 引起的弯曲应力 b? C 、剪力 F 引起的切应力??? D 、扭切应力??和切应力???之和 3 .当簧丝直径 d 一定时,圆柱形螺旋弹簧的旋绕比 C 如取得太小,则。 A 、弹簧尺寸大,结构不紧凑 B 、弹簧的刚度太小 C 、弹簧卷绕有困难 D 、簧丝的长度和重量较大 4 .设计圆柱拉伸螺旋弹簧时,簧丝直径 d 的确定主要依据弹簧的 A 、稳定性条件 B 、刚度条件 C 、强度条件 D 、变形条件三、填空题 1 .弹簧在工作时常受载荷或载荷作用。 2 .弹簧的材料应具有足够的极限、极限、韧性和良好的性能。 3 .常用的金属弹簧材料有、和等。 4 .圆柱螺旋弹簧的制造工艺过程包括: (1)(2) (拉伸弹簧) (3)(4) 5 .弹簧指数 C 是设计中的重要参数。 C值,弹簧刚度小, 。 C值弹簧刚度大。四、设计计算题 1. 一扭转螺旋弹簧用在 760mm 的门上( 题图)。当门关闭时, 手把上加 4.5N 的推力才能把门打开。当门转到 180 °后, 手把上的力为 13.5N 。若材料的许用应力???=1100N/mm 2, 求:1) 该弹簧的弹簧丝直径 d 和平均直径 D 2;2) 所需的初始角变形;3) 弹簧的工作圈数。 3 题图 2 .试设计一受静载荷的压缩螺旋弹簧。已知条件如下:当弹簧受载荷 F 1 =178N 时,其长度 H 1 =89当 F 2 =1160 时, H 2 =54该弹簧使用时套在直径为 30mm 的芯棒上。现有材料为碳素弹簧钢丝,并要求所设计弹簧的尺寸尽可能小。 3 .一拉伸螺旋弹簧用于高压开关中,已知最大工作载荷 F 2 =2070N ,最小工作载荷 F 1 =615N ,弹簧丝直径 d=10mm ,外径 D=90mm ,有效圈数 n=20 ,弹簧材料为 60Si2Mn ,载荷性质属于Ⅱ类。求: 1 )在 F 2 作用时弹簧是否会断?该弹簧能承受的极限载荷 F2)弹簧的工作行程。例解 1、某圆柱螺旋压缩弹簧的参数如下:D 2 =34mm , d=6mm , n=10 , 弹簧材料为碳素弹簧钢丝,当最大工作载荷 F max =100N ,弹簧的变形量及应力分别是多少? 解答: 1 )弹簧的变形量:由表查得弹簧材料的切变模量 G=79 × 10 3 MPa ,弹簧指数 C=D 2/d= 34/6=5. 667 ,则弹簧的最大轴向变形量为: mm Gd nCF07 . 667 . 3 3 max max???????? 2 )弹簧丝截面应力: 曲度系数
.5 615 .07 .5???????????CC CK 则弹簧丝内侧的最大应力为: MPa d FDK874 .50 6 100 34 8 33 max 2??????????分析与思考: 弹簧有哪些主要功用?试分别举例说明。 2 、设计一在变载荷作用下工作的阀门圆柱螺旋压缩弹簧(要求绘制弹簧零件工作图)。已知最小工作载荷 F min= 256N , 最大工作载荷 F max =1280N , 工作最小压缩变形量λ min= 4m m, 最大压缩变形量λ max= 20mm , 弹簧外径 D≤ 38 mm , 载荷作用次数 N≤ 10 5, 一端固定, 一端铰支支承。解答: 1 )选择材料,确定许用应力 4 因弹簧在变载荷下工作,且 N≤ 10 5 ,故为Ⅱ类弹簧,选择 50CrVA 为弹簧丝材料, 由表查出, ?? MPa 10 79 G 590MPa, τ 3???。 2 )初选弹簧指数 C=5 , 则曲度系数 31 .15 615 . .044 14???????????CC CK 3 )求弹簧丝材料直径?? mm mm KC Fd03 .280 6.16.1 max??????取标准值 d= 6mm 4 )求中径: mm Cd D30 65 2????外径: mm mm dDD38 36 630 2??????,满足要求。 5 )求有效工作圈数 n 及总圈数 n 15. 620
max max???????CF dGn ?为保证两支承面与弹簧轴线垂直,弹簧两端各并紧一圈,则弹簧总圈数 n 1 =n+2=7.5+2=9.5 6 )弹簧的几何尺寸及稳定性计算外径: D =36 mm 内径: mm dDD24 630 21?????节距: mm dn dn dp27 .961.05.7 20 61.0 max 1 max??????????????螺旋升角: ?? arctan ? 2D p? arctan ??? 617 .530 27 .9?自由高度: mm dnp H52 .78 65.127 .95.75.1 0???????取标准值: H 0= 80 mm 则修正无载荷作用下弹簧的螺旋升角为: ??736 .5?弹簧展开长度: mm nDL900 7366 .5 cos 5.930 cos 12?????????稳定性计算:高径比 7.367 .23
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弹簧是机械产品中的重要基础件之一。它的种类很多，按形状划分有：螺旋弹簧、板（片）簧、碟形弹簧、环形弹簧、平面（截锥）蜗卷弹簧等；按承载特点划分有：压缩、拉伸、扭转弹簧等。
弹簧承受的应力主要有：弯曲应力、扭转应力、拉压应力和复合应力等。
弹簧的故障模式主要有：断裂、变形、松驰、磨损。其中最主析是断裂和变形（松驰）。
1. 脆性断裂：弹簧断裂中绝大部属于脆性断裂。只有当工作温度较高时，才有可能出现塑性断裂。在工程上把疲劳断裂、应力腐蚀断裂及氢脆断裂等称为脆性断裂
2. 疲劳断裂：弹簧在循环载荷作用下的断裂。
3. 应力腐蚀断裂：在拉应力和腐蚀介质共同作用下引起弹簧断裂现象。
4. 腐蚀疲劳断裂：弹簧在循环载荷和腐蚀介质共同作用下发生的断裂。
5. 氢脆、镉脆、黑脆：由于弹簧材料中有杂质含量过高引起的脆断。
6. 磨损：磨损分为：磨料、疲劳和腐蚀磨损断裂。
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