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                  真空上料機的氣穴現象與油膜動承有關
                  2019-09-18 [2609]
                         真空上料機具有上料速度快、用周期長、操作方便、清潔衛生,符合“GMP”要求。在真空上料機的工作過程中常常會出現氣穴現象,這一現象發生的原因是什么及其和什么有關呢,下面我們來仔細說說。
                    1.首先簡單介紹動壓滑動軸承的原理:
                    在動壓滑動軸承中,由于重力、不平衡力等,軸頸相對于軸瓦產生偏心,因此產生收斂和發散的油楔,在收斂油楔中壓力升高,在發散油楔中壓力降低,從而產生承載力。
                    2.真空上料機氣穴現象的產生:
                    在發散楔中,若按照連續的液體模型計算,油膜壓力往往遠低于環境壓力。而實際上,當油膜壓力稍稍低于環境壓力時,油膜中溶解的氣體變成氣泡團,從而在發散楔中變成了兩相流動,該兩相流體彈性很小,因此油膜壓力不在進一步降低,基本穩定在稍稍低于大氣壓。因此在發散楔中通常將油膜壓力視為環境壓力。如下圖所示:
                    3.為什么動承不能低速運行?
                    動承的承載力與轉速有正相關,當承載力一定的時候,轉速越低,軸頸越靠近軸瓦,因為此時油楔需要更大的收縮率來產生該承載力;當轉速過低時,軸頸和軸瓦靠的很近,會發生刮擦甚至抱死。因此動承運行轉速不能過低。
                    4.什么阻止了動承的高速運行?
                    簡而言之:
                    A.對于低速重載的真空上料機大型轉子軸承(燃氣輪機、大中型壓縮機等),速度的上限主要被軸承穩定性限制;
                    B.對于高速輕載的小微型轉子軸承(如車用渦輪增壓器等),速度上限主要受油膜溫度來限制。
                    下面兩部分詳細分析。
                    5.油膜軸承穩定性
                    油膜軸承的支撐反力并不是指向軸瓦的圓心,也就是說力的作用方向與軸頸偏心的方向不在一條線上,存在夾角。而且這個夾角隨著軸瓦離心率的減小而增大!夾角增大,意味著軸承支撐力沿切向的分量比例增加,不嚴謹地說,切向力的增加會讓軸承有產生進動的趨勢,當軸頸離心率小到一定程度,軸頸便開始劇烈進動,一般術語叫油膜渦動。而前面講到,在相同承載力下(一般是重力),轉速越高,軸頸離心越小,因此越來約不穩,高速高到一定程度,發生油膜渦動,轉子劇烈振動,對于大型轉子,這是極為可怕的!所以,一般來說低速重載軸承穩定性好,穩定性就是限制大型轉子軸承轉速上限的^重要因素。
                    6.高速輕載軸承&油膜溫度:
                    對于高速輕載的軸承,穩定性要求已經不適合了,因為它的工作轉速遠高于"臨界穩定轉速",所以渦動不可避免,還好對于小型轉子,渦動的陣仗不向大型轉子那么嚇人,只要渦動幅值不要太大,還是可以正常使用的。而且還可以通過各種方法來控制渦動的幅值,在車用渦輪增壓器上,軸承采用浮動軸承結構。該結構中有雙層油膜,其中外層油膜主要就是提供阻尼,吸收振動能量,讓渦動幅度大幅減小。
                    因此穩定性不是高速輕載軸承考慮的問題,但是由于轉速進一步升高之后,油膜溫度會急劇升高,在真空上料機極限情況下,油膜溫度^高點已經達到了190℃,要知道一般較好的潤滑油的閃點才210℃,再升高溫度,潤滑油就會大量炭化,阻塞軸承間隙。因此,對于小型的真空上料機高速輕載轉子軸承,溫度才是轉速的限制因素。
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