九江齒輪箱高、低速軸承計算
來源：博高科技發(fā)布時間：2021/6/26
九江發(fā)電機齒輪箱高、低速軸的軸承計算
上海大學軸承研究室 2003.11.20
一 原設計參數(shù)：
1 低速軸
轉子重量W2=2980Kg；軸頸直徑D2=250mm；長度L2=230mm；直徑公差=0.775-0.805mm；鏜孔時的墊片厚度=0.39mm；功率N=25000KW；轉速n2=3000r/min；大齒輪節(jié)圓直徑=909.094mm。
假設用47號透平油潤滑，進油溫度為40℃。
2 高速軸
轉子重量W1=850Kg；軸頸直徑D1=225mm；長度L1=230mm；直徑公差=0.86-0.89mm；鏜孔時的墊片厚度=0.44mm；功率N=25000KW；轉速n1=7000r/min；小齒輪節(jié)圓直徑=390.91mm。
假設用47號透平油潤滑，進油溫度為40℃。
3 轉動方向
有兩種可能，如圖：
4 軸承載荷
軸承受力與齒輪壓力角有關。由于缺乏壓力角的數(shù)據(jù)，現(xiàn)假設其為20°。
據(jù)此計算，在A所示的轉動方向下，低速軸軸承載荷F2等于108,050N，載荷方向角α2為17.286º；高速軸軸承載荷F1等于89,749N，載荷方向角α1為-20.932º。
在B所示的轉動方向下，低速軸軸承載荷F2等于79,744N，載荷方向角α2為23.678º；高速軸軸承載荷F1等于97,833N，載荷方向角α1為-19.145º。
二 滿載工況下按冷態(tài)間隙計算原設計軸承特性
由于缺乏轉子的完全數(shù)據(jù)，只能進行承載能力方面的計算，無法進行實際的轉子系統(tǒng)動力學計算。軸承性能用JB2003軟件計算。結果如下：
A轉向時
1 低速軸軸承
靜特性：
偏心率=1.030
偏位角= 91.1°
泄油量= 71.39 l/min
圓周摩擦阻力= 982.16N
摩擦功耗= 38569.43W
最大油膜壓力= 5.417MPa 最大壓力位置角= 200.0°
最高油膜溫度= 55.23℃ 最高溫度位置角= 250.0°
最小油膜厚度= 108.6μm 最小膜厚位置角= 315.0°
動特性：
剛度,N/m kxx=.7171E+09; kxy= -.4648E+09; kyx=.9572E+09; kyy=.1411E+10
阻尼,N*s/m bxx=.3742E+07; bxy=.4426E+06; byx=.4617E+06; byy=.6326E+07
2 高速軸軸承
靜特性：
偏心率= .381
偏位角= 48.3°
泄油量= 84.68 l/min
圓周摩擦阻力= 1692.82N
摩擦功耗=139601.60W
最大油膜壓力= 5.429MPa 最大壓力位置角= 160.0°
最高油膜溫度= 56.77℃ 最高溫度位置角= 215.0°
最小油膜厚度= 155.8μm 最小膜厚位置角= 195.0°
動特性：
剛度,N/m kxx=.6217E+08; kxy=-.6147E+09; kyx=.5130E+09; kyy=.1290E+10
阻尼,N*s/m bxx=.6590E+06; bxy=-.7989E+06; byx= -.7929E+06; byy=.2702E+07
B轉向時
1 低速軸軸承
靜特性：
偏心率= .951
偏位角= 96.1°
泄油量= 67.51 l/min
圓周摩擦阻力= 956.78N
摩擦功耗= 37572.77W
最大油膜壓力= 4.015MPa 最大壓力位置角= 195.0°
最高油膜溫度= 52.29℃ 最高溫度位置角= 250.0°
最小油膜厚度= 108.5μm 最小膜厚位置角= 320.0°
動特性：
剛度,N/m kxx=.5875E+09; kxy=-.6538E+09; kyx=.6719E+09; kyy=.1202E+10
阻尼,N*s/m bxx=.3563E+07; bxy=-.4403E+06; byx=-.4298E+06; byy=.5715E+07
2 高速軸軸承
靜特性：
偏心率= .430
偏位角= 54.2°
泄油量= 88.29 l/min
圓周摩擦阻力= 1686.12N
摩擦功耗=139049.30W
最大油膜壓力= 5.635MPa 最大壓力位置角= 160.0°
最高油膜溫度= 57.53℃ 最高溫度位置角= 220.0°
最小油膜厚度= 152.6μm 最小膜厚位置角= 195.0°
動特性：
剛度,N/m kxx=.8434E+08; kxy=-.5948E+09; kyx=.5467E+09; kyy=.1329E+10
阻尼,N*s/m bxx=.6578E+06; bxy=-.7093E+06; byx=-.7000E+06; byy=.2752E+07
三 按熱態(tài)間隙計算原設計軸承特性
工作時，由于溫度升高，各部分發(fā)生熱變形，使軸承間隙改變。這個改變，目前尚只能粗略估算。現(xiàn)根據(jù)德國Dubbel手冊的一般推薦，來估算這個影響。設軸材料的熱膨脹系數(shù)為/℃。
A轉向時
1 低速軸軸承
靜特性：
偏心率= .995
偏位角= 91.8°
泄油量= 58.53 l/min
圓周摩擦阻力= 1038.30N
摩擦功耗= 40773.83W
最大油膜壓力= 5.810MPa 最大壓力位置角= 190.0°
最高油膜溫度= 56.66℃ 最高溫度位置角= 245.0°
最小油膜厚度= 100.7μm 最小膜厚位置角= 320.0°
動特性：
剛度,N/m kxx=.7634E+09； kxy=-.8442E+09； kyx=.1017E+10； kyy=.2031E+10
阻尼,N*s/m bxx=.4300E+07； bxy=-.7326E+06； byx=-.6930E+06； byy=.8751E+07
2 高速軸軸承
靜特性：
偏心率= .328
偏位角= 46.7°
泄油量= 79.42 l/min
圓周摩擦阻力= 1691.54N
摩擦功耗=139495.50W
最大油膜壓力= 6.352MPa 最大壓力位置角= 160.0°
最高油膜溫度= 59.30℃ 最高溫度位置角= 215.0°
最小油膜厚度= 138.6μm 最小膜厚位置角= 190.0°
動特性：
剛度,N/m kxx=.8568E+08; kxy=-.8824E+09; kyx=.6447E+09; kyy=.1761E+10
阻尼,N*s/m bxx=.8824E+06; bxy=-.1188E+07; byx=-.1178E+07; byy=.3657E+07
B轉向時
1 低速軸軸承
靜特性：
偏心率= .901
偏位角= 96.0°
泄油量= 55.01 l/min
圓周摩擦阻力= 1016.21N
摩擦功耗= 39906.49W
最大油膜壓力= 4.527MPa 最大壓力位置角= 190.0°
最高油膜溫度= 54.41℃ 最高溫度位置角= 345.0°
最小油膜厚度= 102.1μm 最小膜厚位置角= 325.0°
動特性：
剛度,N/m kxx=.6308E+09； kxy=-.9781E+09； kyx=.7561E+09； kyy=.1784E+10
阻尼,N*s/m bxx=.3963E+07； bxy=-.1444E+07； byx=-.1407E+07； byy=.8104E+07
2 高速軸軸承
靜特性：
偏心率= .374
偏位角= 53.4°
泄油量= 81.45 l/min
圓周摩擦阻力= 1694.26N
摩擦功耗=139720.50W
最大油膜壓力= 6.532MPa 最大壓力位置角= 160.0°
最高油膜溫度= 59.42℃ 最高溫度位置角= 215.0°
最小油膜厚度= 136.9μm 最小膜厚位置角= 190.0°
動特性：
剛度,N/m kxx=.1001E+09； kxy=-.8592E+09； kyx=.6634E+09； kyy=.1793E+10
阻尼,N*s/m bxx=.8819E+06； bxy=-.1114E+07； byx=-.1109E+07； byy=.3663E+07
四 間隙減小的設計
由上可見，原設計軸承在工作時的溫度頗低而膜厚頗大，為改善動力特性計，可嘗試減小其間隙。經(jīng)過多次試算，建議可采用如下參數(shù)：
低速軸軸承：
將冷態(tài)半徑間隙減小為cmin=0.12mm; cmax=0.24mm。即：制造時的軸承直徑比軸頸直徑大0.48mm，墊片厚度為0.24mm。
高速軸軸承:
將冷態(tài)半徑間隙減小為cmin=0.15mm; cmax=0.3mm。即：制造時的直徑間隙改為0.6mm，墊片厚度改為0.3mm。
五 改變設計的軸承性能計算結果（計入熱變形）
A轉向時
低速軸軸承：
靜特性：
偏心率= .537
偏位角= 92.3°
泄油量= 23.07 l/min
圓周摩擦阻力= 1345.41N
摩擦功耗= 52834.13W
最大油膜壓力= 13.228MPa 最大壓力位置角= 165.0°
最高油膜溫度= 76.22℃ 最高溫度位置角= 220.0°
最小油膜厚度= 55.0μm 最小膜厚位置角= 345.0°
動特性：
剛度,N/m kxx=.1985E+10； kxy=-.7317E+10； kyx=.2531E+10； kyy=.1346E+11
阻尼,N*s/m bxx=.1498E+08； bxy=-.1825E+08； byx=-.1815E+08； byy=.5249E+08
高速軸軸承:
靜特性：
偏心率= .163
偏位角= 44.6°
泄油量= 51.83 l/min
圓周摩擦阻力= 1840.77N
摩擦功耗=151802.50W
最大油膜壓力= 12.290MPa 最大壓力位置角= 155.0°
最高油膜溫度= 74.35℃ 最高溫度位置角= 210.0°
最小油膜厚度= 84.0μm 最小膜厚位置角= 185.0°
動特性：
剛度,N/m kxx=.4864E+09； kxy=-.3888E+10； kyx=.1943E+10； kyy=.6877E+10
阻尼,N*s/m bxx=.3479E+07； bxy=-.5121E+07； byx=-.5099E+07； byy=.1356E+08
B轉向時
低速軸軸承
靜特性：
偏心率= .447
偏位角= 95.0°
泄油量= 22.52 l/min
圓周摩擦阻力= 1348.61N
摩擦功耗= 52959.95W
最大油膜壓力= 12.430MPa 最大壓力位置角= 160.0°
最高油膜溫度= 75.59℃ 最高溫度位置角= 10.0°
最小油膜厚度= 55.3μm 最小膜厚位置角= 350.0°
動特性：
剛度,N/m kxx=.1757E+10； kxy=-.7282E+10； kyx=.2449E+10； kyy=.1313E+11
阻尼,N*s/m bxx=.1443E+08； bxy=-.1911E+08； byx=-.1904E+08； byy=.5227E+08
高速軸軸承
靜特性：
偏心率= .189
偏位角= 51.2°
泄油量= 52.03 l/min
圓周摩擦阻力= 1838.19N
摩擦功耗=151589.50W
最大油膜壓力= 12.479MPa 最大壓力位置角= 155.0°
最高油膜溫度= 74.43℃ 最高溫度位置角= 210.0°
最小油膜厚度= 83.6μm 最小膜厚位置角= 185.0°
動特性：
剛度,N/m kxx=.4889E+09； kxy=-.3873E+10； kyx=.1961E+10； kyy=.6917E+10
阻尼,N*s/m bxx=.3481E+07； bxy=-.5084E+07； byx=-.5066E+07； byy=.1357E+08