滑靴底面油液受到压力差和黏性剪切作用,油液流动产生功率损失,转换成油液内能,表现为油膜温度升高,引起油液黏度下降,油膜厚度变薄,降低油膜的承载能力。图7.2所示为油液的径向流速和切向流速。油液的径向流速与压力流作用有关,而油液的切向流速与剪切流作用有关。由此可见,油液流动过程中,流速是影响滑靴副功率损失的主要参数。
图7.2 油液的径向流速和切向流速
根据简化的N-S方程,在圆柱坐标系下油液的径向流速和切向流速分别为
其边界条件为vr(0)=0,vr(h)=vsr,vθ(0)=0,vθ(h)=vsθ。
对式(7.1)进行积分,可求得油膜的径向流速和切向流速分别为
油膜的径向应力和切向应力分别为
滑靴副油膜因剪切流作用产生的黏性摩擦功率损失为
式中,Ws1为黏性摩擦功率损失。
滑靴副油膜因压差流作用产生的泄漏功率损失为
式中,Ws2为泄漏流量功率损失;ps为滑靴中心油腔压力;pc为壳体油腔压力。
实际工况下,滑靴受到柱塞腔的正向压紧力较大,滑靴与斜盘发生相互接触,接触区的正应力分布可能引起局部弹性变形,改变滑靴底面油膜厚度,影响油膜的流动速度和剪切应力。图7.3所示为计及表面形变的滑靴副楔形油膜厚度。虚线为滑靴处于刚性状态,实线为滑靴处于弹性状态。在倾覆力矩作用下,滑靴相对于斜盘发生倾覆,促使滑靴和斜盘之间形成楔形油膜。
图7.3 计及表面形变的滑靴副楔形油膜厚度
考虑滑靴弹性变形的影响,式(6.23)可以改写成
式中,he为弹性变形。
其中,滑靴底面任意一点的弹性形变可表示为
式中,E为弹性模量;k为任意受力点与变形点之间的半径比;νe为泊松比。
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