轴承计算书180FM-1

1φ180轴承计算书ZC-JS韶关先辉水电设备有限公司二○○四年四月2目录一、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：3一、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=14、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=0.2mm10、相对直径间隙：4ψ=δ/d=0.2/180=0.001111、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=0.452、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+0.000015=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=3.3Q/（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=0.00366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）=0.109Q=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71、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）810、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/FQ1=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）92、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=0.017m7、冷却水管长度：L=0.616m8、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=0.86m210、传热系数K：K=440×V0.48式中：V=q1/Fq1=0.18（m3/h），循环供油量。10F=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。11目录一、基本数据二、润滑计算三、推力盘计算编制：校对：日期：12二、基本数据1、额定转速：n=1000r/min2、轴向推力：P=6000Kg=60000N3、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=40cm6、推力瓦块内径：d=24cm7、推力瓦块宽度：b=（D-d）/213=（40-24）/2=8cm8、系数：Kσ=b×（1+b/（2×r））×θ/r=8×（1+8/（2×12））×45×π/（180×12）=0.79、每个推力瓦块工作面积：F=Kσ×r2=0.7×122=100.8cm210、每个推力瓦块承受的轴向推力：P1=P/Z=6000/8=750Kg=7500N11、每个推力瓦块承受的单位压力：Ppj=P1/F=750/100.8=7.44（Kg/cm2）=0.744MPa12、推力瓦块平均直径：Dpj=（D+d）/2=（40+24）/2=32cm13、单个推力瓦平均周长：l=π×Dpj×θ/360=π×32×45/360=12.6cm1414、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=1.8K2=0.07K3=0.3K4=1K5=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℃1512、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=0.625β=0.0442、推力盘应力：16σmax=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=0.00815、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）7、总的摩擦功：△W=△W1×Z=101.6×8=812.6（Kg.m/s）17=8126（J/s）8、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℃