第12章 滑动轴承教案与讲稿.doc

教 案 与 讲 稿授课时间2007年 9月 6日 星期 一 第 1、2 节2007年 9 月 10 日 星期 一 第 1、2 节2007年 9 月 13日 星期 四 第 1、2 节授课内容概要12-1概述 12-2径向滑动轴承的主要结构形式12-3滑动轴承的失效形式及常用材料12-4轴瓦结构 12-5滑动轴承润滑剂的选用12-6 不完全液体润滑滑动轴承设计计算12-7 液体动力润滑径向滑动轴承设计计算12- 其它型式滑动轴承简介目的要求1、了解轴承的分类和用途；了解滑动轴承的结构种类。2、了解滑动轴承的失效形；轴瓦的材料和结构；3、熟悉不完全液体润滑滑动轴承（径向滑动轴承；止推滑动轴承）的失效形式和设计计算；4、掌握动压液体润滑滑动轴承的设计计算方法。 重点1、 滑动轴承的失效形式和滑动轴承材料的选择；2、 不完全液体润滑滑动轴承的设计计算；3、 动压液体润滑滑动轴承的设计计算。难点1、 不完全液体润滑滑动轴承的设计计算；2、 动压液体润滑滑动轴承的设计计算。作业布置选择与填空：12-15分析与思考：12-625设计计算：12-27、28习题12-2、3本章（节）参考书1 吴宗泽机械设计(第一版)高等教育出版社，2001年7月2 邱宣怀机械设计(第四版)高等教育出版社，1997年7月3 彭文生机械设计(第二版)华中科技大学出版社，2000年3月4 李育锡主编，机械设计作业集（1）（2）(第二版) 北京：高等教育出版社，20015 彭文生、黄华梁主编，机械设计教学指南(第一版)北京：高等教育出版社，20036 吴宗泽，黄纯颖主编，机械设计习题集(第三版) 北京：高等教育出版社，20027 濮良贵、纪名刚主编，机械设计学习指南(第四版)北京：高等教育出版社，20018 周开勤机械零件手册(第四版)高等教育出版社，1994年教学方法课堂讲授和多媒体演示主要教具多媒体、机械设计教具备注授 课 过 程 及 内 容备 注第十二章 滑动轴承121 概述 一、特点 工作平稳、可靠无噪声； 能保证液体润滑，二表面不直接接触，无磨损，油膜有吸振能力； 启动摩擦阻力较大。二、类型 按承受载荷方向不同分：径向（滑动）轴承； 止推（滑动）轴承 按滑动表面润滑状态不同：液体润滑（摩擦）轴承不完全液体润滑（摩擦）轴承无润滑轴承 按液体润滑承载机理不同分：液体动力润滑轴承（液体动压轴承）； 液体静压润滑轴承（液体静压轴承）三、应用 工作转速特高，滚动轴承高速时噪声大，寿命低； 重载，滚动轴承单件生产造价高； 高精度，旋转精度高，误差环节少； 可做成剖分式，便于装拆，调整间隙； 径向尺寸小，多根轴排列省空间； 特殊工作条件（水、腐蚀性介质）。122径向滑动轴承的主要结构型式 1. 整体式径向滑动轴承 p272图12-1 结构简单、成本低廉。2.对开式径向滑动轴承 安装、拆卸方便，可在一定范围内调整间隙。123 滑动轴承的失效形式及常用材料 （重点内容）一、滑动轴承的失效形式 磨粒磨损； 刮伤； 胶合； 疲劳剥落； 腐蚀二、轴承材料轴承材料包括轴瓦和轴承衬的材料。轴承材料的主要要求： 良好的减摩性、耐磨性和抗咬合性 良好的摩擦顺应性、嵌入性和磨合性 足够的强度和抗腐蚀能力 良好的导热性、工艺性和经济性等常用轴承材料： 见表122 轴承合金（巴氏合金、白合金） 铜合金-锡青铜、铅青铜、铝青铜 铝基轴承合金 灰铸铁、耐磨铸铁 多孔质金属材料（含油轴承）-铁基、青铜基 非金属材料-酚醛树脂、尼龙、聚四氟乙烯等工程塑料，碳石墨，橡胶、木材 124 轴瓦结构 整体式轴承中与轴颈配合的零件称为轴套，结构如图所示，分为不带挡边和带挡边的两种结构，其基本尺寸、公差参见GB2509-81或GB2510-81。对开式轴承的轴瓦由上下两半组成，为使轴瓦既有一定的强度，又有良好的减磨性，常在轴瓦内表面浇铸一层减磨性好的材料（如轴承合金），称为轴承衬。轴承衬应可靠的贴合在轴瓦表面上，为此可以采用如图所示的结合形式（图中涂黑层表示轴承衬）为了将润滑油引入轴承，并布满于工作表面，常在其上开有供油孔和油沟；供油孔和油沟应开在轴瓦的非承载区，否则会降低油膜的承载能力。轴向油沟也不应在轴瓦全长上开通，以免润滑油自油沟端部大量泄漏。对于一些重型机器的轴承轴瓦，其上常开设油室。它既可以使润滑空间增大，并有贮油和保证润滑油稳定应的作用。125 滑动轴承润滑剂的选用 （自学为主）为了保证轴承良好的润滑状态，除了合理选择润滑剂之外，合理选择润滑方法和润滑装置也是十分重要的。（一）润滑脂及其选择润滑脂只能间歇供给。常用的装置如图所示的（图a）旋盖注油油杯和（图b）压注油杯。旋盖注油油杯靠旋紧杯盖将杯内润滑脂压入轴承工作面；压注油杯靠油枪压注润滑脂至轴承工作面。（二）润滑油及其选择润滑油的润滑方法有间歇供油和连续供油两种。间歇供油有手工油壶注油和油杯注油供油。这种方法只适用于低速不重要的轴承或间歇工作的轴承。对于重要的轴承必须采用连续供润滑，连续供油方法及装置主要有以下几种（1）油杯滴油润滑（2）浸油润滑（3）飞溅润滑和油环润滑（4）压力循环润滑 126 不完全液体润滑滑动轴承设计计算 （重点内容）一、径向滑动轴承的设计计算 用于工作可靠性要求不高的低速、重载、间歇工作的轴承。轴承可靠的工作条件是：边界膜不破坏。1. 验算轴承平均压力(保证边界膜不破裂和轴承强度)：； （121）2. 验算pv值：轴承单位面积上的摩擦功为fpv，限制摩擦功就是限制轴承温升。（限制轴承的温升，防止边界膜因温度太高而破裂以及防止胶合） （122）3. 验算滑动速度（考虑磨损）： （123）选取适当的配合。一般可取：。二、 止推滑动轴承的计算 （自学）127 液体动力润滑径向滑动轴承设计计算 一、流体动力润滑的基本方程 （重点内容）流体动力润滑：两个作相对运动的摩擦表面，因相对速度而产生的粘性流体膜将两表面完全隔开，有流体膜产生的压力来平衡外载荷，称为流体动力润滑。二板不平行，且板间的间隙沿运动方向由大到小呈收敛的楔形。板上载荷为F，若板两端速度呈三角形（虚线）分布，将形成进油多，出油少，间隙内“拥挤”，产生油压，将板托起（承载），形成压力油膜称为动压油膜。进出口油流量应相等，图中阴影面积为流量。速度三角形底边均为v，高度不等，因此进口处速度三角形必内凹；出口处速度三角形外凸；中间必有一处速度呈三角形分布。形成液体动力润滑的必要条件是：（1）相对运动表面形成收敛的楔形间隙；（2）被油膜分开的两表面有一定的相对滑动速度，并带着油由大口向小口运动；（3）润滑油有一定的粘度，供油充分。流体动力润滑的基本方程 p2831. ，又因为，压力沿x方向变化与速度沿y方向变化的关系。若速度v沿y呈线性关系2油层的速度分布（在某一截面内，速度沿y方向的分布规律） ；式中：在一个截面内为常数，h是常数，y是变量。油层的速度分为二部分：前部分由板的运动造成，速度呈线形分布；后部分呈抛物线，由于油压沿x方向变化引起，即引起。各截面速度三角形面积应相等（代表流量）。当0时，0，p沿x上升，速度三角形内凹；当0时，0，p沿x上升；当=0时，；当时，0， p沿x下降， 收敛的压力油膜：该油膜沿x方向各处油压都大于入口和出口的油压，能支持载荷。形成液体动力润滑的必要条件是：（1）相对运动表面形成收敛的楔形间隙；（2）被油膜分开的两表面必须有足够的相对滑动速度，其运动方向必须使润滑油由大口流进，从小口流出。（3）润滑油有一定的粘度，供油充分。由雷诺方程：与v成正比，v小，p小；与粘度成正比，粘度大，p大 液体动力润滑可以获得足够厚的油膜，保证二表面不直接接触，避免磨损出现。二、径向滑动轴承形成流体动力润滑的过程 p285图12-13a） 轴静止；b） n0，摩擦力与圆周速度方向相反，轴心向右移动；c） n，v形成油膜，摩擦系数f下降，轴承向左移动；d） n，v，轴颈抬高，oo1变小，油楔角度也变小，内压又下降，轴下降；同时，速度大，油层相对速度变大，内摩擦增大，f，发热，油粘度下降，油压减小，轴下降。达到某种平衡状况。e） ，孔与轴心重合， 轴心的位置随转速与载荷的不同而不断改变。当转速高，载荷小时，oo1最小，最大；当转速低，载荷大时，oo1最大，最小； 越小，承载能力越大；应满足三、径向滑动轴承的几何关系和承载量因数 （不要求掌握推导过程）p286 径向滑动轴承能形成楔形间隙，产生压力油膜如图 要求掌握径向滑动轴承的几个主要几何关系及油压分布形态：1. 几何关系轴承直径间隙：；半径间隙：；相对间隙：；偏心率： ；e为偏心距最小油膜厚度：；2. 承载能力计算将雷诺方程改用极坐标表达，将得到式p286（12-15）3. 轴承的宽径比与承载能力轴承的宽度对承载能力有影响，因轴承二端有泄漏，因此油压沿宽度的变化呈抛物线分布，且其油膜压力也比无限宽轴承的油膜压力低。4. 油膜总承载能力为： （12-21），承载量因数： （12-23），承载量因数C p一般积分求解很困难，通常采用数值积分方法求解，由p288表12-7查得。四、最小油膜厚度： （1225）许用油膜厚度五、轴承的热平衡计算 p289 目的：控制润滑油在工作载荷下润滑油的最高温升，以维护轴承的承载能力。出发点：当轴承达到热平衡时 ，即轴承在单位时间内由摩擦而产生的热量等于同时间内轴承散出的热量（包括轴承的油流带出的热量及轴承装置散发的热量）时，计算润滑油的温升，使其不超过允许值。热平衡时有： (12-27) 而 Q fpv (12-27a) Q 1 qc(t o-t i) (12-27b) Q 2 Sd B (t o-t i) (12-27c)可得：tto-ti(f/)p /c(q /vBd )S/v (12-28) 其中：q /vBd-润滑油油量因数，由轴承的宽径比B/d 及偏心率查图1216 f-轴承的摩擦因数，f(/)(/p)0.55 ，-随轴承宽径比B/d而变的因数，见P209 滑动轴承设计时，通常是t给出平均温度t m （一般，取平均温度不超过750C）,校核入口处的油温t i t i t m t / 2 35400C 若t i 35400C ，则表示轴承的热平衡易于建立，轴承的承载能力尚未充分用尽。此时，应降低平均温度，并允许适当加大轴瓦及轴颈的表面粗糙度，重作计算；若t i 35400C , 则表示轴承不易达到热平衡。此时，应加大间隙（以增加油的流量，增加散热能力），并考虑适当降低轴瓦和轴颈的表面粗糙度，再作计算。六、参数选择 p2911. 轴承的宽径比 ， 一般在0.3-1.5间。宽径比小：承载能力小；轴承压强大，运转稳定性好；端泄漏量大，温升低；支承刚度差；选择宽径比的原则：高速重载时，轴承的温升高，B/d宜取小些；低速重载时，为提高轴承的整体刚度，B/d宜取大些；高速轻载时，如对轴承刚性无过高要求，B/d可取小值；如需轴承有较大的刚性时，B/d宜取较大值。2. 相对间隙：越小：承载能力大，F与2成反比；旋转精度高；油流量小，易发热，温升高。相对间隙主要根据载荷、速度选取。选择相对间隙的原则：速度愈高，值应愈大； 载荷愈大，值应愈小；此外，直径大、宽径比小，调心性能好，加工精度高时，应取小值；反之，取大值。对一般轴承，可按下式估算值: （n/60）4/9 / 1031/9 3. 粘度 p291粘度是滑动轴承的一