机械设计基础课件第18章滑动轴承

1、第四篇第四篇 轴系零部件轴系零部件 滑滑 动动 轴轴 承承 滚滚 动动 轴轴 承承 轴轴 联联 轴轴 器、器、 离离 合合 器器 第十八章 滑动轴承 18-1 滑动轴承概述 18-2 滑动轴承的结构 18-3 滑动轴承的失效形式及常用材料 18-4 滑动轴承的润滑 18-5 不完全液体润滑滑动轴承的设计计算 18-6 液体动力润滑径向滑动轴承的设计计算 18-7 其它形式滑动轴承简介 第十八章第十八章 滑动轴承滑动轴承 轴承的作用是支承轴。轴在工作时可以是旋转的，轴承的作用是支承轴。轴在工作时可以是旋转的， 也可以是静止的。也可以是静止的。 1 1能承担一定的载荷，具有一定的强度和刚度。能承担

2、一定的载荷，具有一定的强度和刚度。 2 2具有小的摩擦力矩，使回转件转动灵活。具有小的摩擦力矩，使回转件转动灵活。 3 3具有一定的支承精度，保证被支承零件的回具有一定的支承精度，保证被支承零件的回 转精度。转精度。 18-1 概概 述述 轴承按摩擦性质分：轴承按摩擦性质分：滑动轴承滑动轴承 和和滚动轴承滚动轴承 工作时轴承和轴颈的支撑面间形成直接或间接滑工作时轴承和轴颈的支撑面间形成直接或间接滑 动摩擦的轴承，称为动摩擦的轴承，称为滑动轴承滑动轴承。 二、轴承的分类 滚动轴承滚动轴承 滑动轴承滑动轴承 优点多，应用广优点多，应用广 用于高速、高精度、重载、结用于高速、高精度、重载、结 构上要

3、求剖分等场合。构上要求剖分等场合。 滑动轴承特点滑动轴承特点 轴与瓦面接触，承载大、抗冲击；轴与瓦面接触，承载大、抗冲击； 油膜缓冲、减振、降噪；油膜缓冲、减振、降噪； 液体润滑状态摩擦系数小，寿命长；液体润滑状态摩擦系数小，寿命长； 极限转速高；极限转速高； 特殊结构要求：特大结构，滑动轴承成本低；特殊结构要求：特大结构，滑动轴承成本低； 剖分式结构：便于曲轴上安装；剖分式结构：便于曲轴上安装； 径向尺寸小；径向尺寸小； 适合特殊工况：水、油、腐蚀、无润滑介质条件；适合特殊工况：水、油、腐蚀、无润滑介质条件； 缺点：缺点：起动阻力大，润滑、维护较滚动轴承复杂。起动阻力大，润滑、维护较滚动轴承

4、复杂。 三、应用：三、应用： 1 1）转速特高或特低的轴承（高速离心机）；）转速特高或特低的轴承（高速离心机）； 2 2）对回转精度要求特别高的轴承（精密磨床）；）对回转精度要求特别高的轴承（精密磨床）； 3 3）承受特大载荷的）承受特大载荷的轴承轴承（汽轮机、水轮机主轴轴（汽轮机、水轮机主轴轴 承）；承）； 4 4）冲击、振动较大的）冲击、振动较大的轴承轴承（内燃机、锻压设备）；（内燃机、锻压设备）； 5 5）特殊工作条件下的轴承（化工机械、泵）；）特殊工作条件下的轴承（化工机械、泵）； 6 6）径向尺寸受限制的轴承（机械手表）或轴承要做）径向尺寸受限制的轴承（机械手表）或轴承要做 成剖分式

5、的结构（曲轴的轴承）。成剖分式的结构（曲轴的轴承）。 应用实例 主要用于工 作转速特高、 支承要求特精、 特重型、承受 巨大冲击、须 为剖分式等特 殊工作条件。 滑动轴承的分类滑动轴承的分类 根据所承受载荷的方向根据所承受载荷的方向 径向轴承径向轴承 止推轴承止推轴承 承受径向载荷承受径向载荷（受（受Fr） 承受轴向载荷（承受轴向载荷（受受Fa） 根据滑动表面根据滑动表面 间润滑状态间润滑状态 液体润滑轴承液体润滑轴承 不完全液体润滑不完全液体润滑 滑动轴承滑动轴承 边界润滑边界润滑 混合润滑混合润滑 液体润滑液体润滑 自润滑轴承自润滑轴承 液体动力润液体动力润 滑轴承滑轴承 液体静压润滑轴承

6、液体静压润滑轴承 设计滑动轴承时应解决的问题：设计滑动轴承时应解决的问题： 1 1）确定轴承的结构形式；）确定轴承的结构形式； 2 2）选择轴瓦和轴承衬的材料；）选择轴瓦和轴承衬的材料； 3 3）确定轴承结构参数；）确定轴承结构参数； 4 4）选择润滑剂和润滑方法；）选择润滑剂和润滑方法； 5 5）计算轴承的工作能力及热平衡计算。）计算轴承的工作能力及热平衡计算。 1 1、整体式、整体式 应用应用：低速、轻载或间歇性工作的机器中。低速、轻载或间歇性工作的机器中。 特点：特点：结构简单，成本低廉。结构简单，成本低廉。 因磨损而造成的间隙无法调整。因磨损而造成的间隙无法调整。 只能从轴端装入或拆出

7、。只能从轴端装入或拆出。 18-2 滑动轴承的典型结构滑动轴承的典型结构 轴承座 整体轴套 螺纹孔 油杯孔 如图，由轴承座、整如图，由轴承座、整 体轴套、油孔等组成体轴套、油孔等组成 组成组成：轴承盖、轴承座、剖分轴瓦和双头螺柱等。：轴承盖、轴承座、剖分轴瓦和双头螺柱等。 2 2、对开式、对开式 特点：特点：结构复杂、安装方便。磨损后可通过减少结构复杂、安装方便。磨损后可通过减少 剖分面垫片厚度来调整轴承间隙。剖分面垫片厚度来调整轴承间隙。 轴承中直接支轴承中直接支 承轴颈的零件是承轴颈的零件是轴瓦轴瓦。 为了节省贵重金为了节省贵重金 属或因其他需要，常属或因其他需要，常 在轴瓦表面粘附一层在

8、轴瓦表面粘附一层 轴承衬。轴承衬。 螺纹孔螺纹孔 轴承座轴承座 轴承盖轴承盖 双头螺柱双头螺柱 剖分轴瓦剖分轴瓦 榫口榫口 为了安装时容易为了安装时容易 对中，在轴承盖与轴对中，在轴承盖与轴 承座的剖分面作出阶承座的剖分面作出阶 梯形的梯形的榫口榫口 轴承盖上制有螺纹孔，轴承盖上制有螺纹孔， 以便安装油杯或油管以便安装油杯或油管 当载荷垂直向下或略有偏斜时，轴承剖分面常为水平当载荷垂直向下或略有偏斜时，轴承剖分面常为水平 方向。若载荷方向有较大偏斜时，则轴承的剖分面也斜着方向。若载荷方向有较大偏斜时，则轴承的剖分面也斜着 布置（通常倾斜布置（通常倾斜4545 ），使剖分平面垂直于或接近垂直于载

9、），使剖分平面垂直于或接近垂直于载 荷方向。荷方向。 斜开向心轴承斜开向心轴承 3 3、调心式径向滑动轴承、调心式径向滑动轴承 轴瓦 轴承盖 轴承座 B 轴瓦的瓦背制成凸球面轴瓦的瓦背制成凸球面 将其支承面制成凹球面，将其支承面制成凹球面， 从而组成调心轴承从而组成调心轴承 4 4、调隙式径向滑动轴承、调隙式径向滑动轴承 v轴上的轴上的轴向力轴向力应采用止推轴承来承受。应采用止推轴承来承受。止推滑动止推滑动 轴承由轴承由轴承座轴承座和和止推面止推面组成组成 v止推面止推面可以利用轴的端面，也可在轴的中段做出可以利用轴的端面，也可在轴的中段做出 凸肩或装上推力圆盘。凸肩或装上推力圆盘。 推力滑动

10、轴承推力滑动轴承 空心式：轴颈接触面上压力分布较均匀，润滑条空心式：轴颈接触面上压力分布较均匀，润滑条 件较实心式的改善。件较实心式的改善。 单环式：利用轴颈的环形端面止推，结构简单，单环式：利用轴颈的环形端面止推，结构简单， 润滑方便，广泛用于低速、轻载的场合。润滑方便，广泛用于低速、轻载的场合。 多环式：多环式：不仅能承受较大的轴向载荷，有时还可承受双不仅能承受较大的轴向载荷，有时还可承受双 向轴向载荷。由于各环间载荷分布不均，其单位面积的承载向轴向载荷。由于各环间载荷分布不均，其单位面积的承载 能力比单环式低能力比单环式低50%50%。 空心式空心式单环式单环式多环式多环式 Fa Fa

11、FaFa 空心式单环式多环式 其结构设计是否合理对轴承性能影响很大。其结构设计是否合理对轴承性能影响很大。 轴瓦应具有以下要求：一定的强度和刚度，定位可轴瓦应具有以下要求：一定的强度和刚度，定位可 靠，便于输入润滑剂、容易散热，并装拆、调整方便靠，便于输入润滑剂、容易散热，并装拆、调整方便 滑动轴承中直接与轴颈接触的滑动轴承中直接与轴颈接触的重要零件重要零件。 滑动轴承轴瓦结构滑动轴承轴瓦结构 一、轴瓦的形式和结构一、轴瓦的形式和结构 按构造按构造 分类分类 整体式整体式 对开式对开式 按加工按加工 分类分类 按尺寸按尺寸 分类分类 按材料按材料 分类分类 需从轴端安装和拆需从轴端安装和拆 卸

12、，可修复性差。卸，可修复性差。 可以直接从轴的中可以直接从轴的中 部安装和拆卸，可部安装和拆卸，可 修复。修复。 轴轴 瓦瓦 的的 类类 型型 整体轴套整体轴套 对开式轴瓦对开式轴瓦 按构造按构造 分类分类 按加工按加工 分类分类 按尺寸按尺寸 分类分类 按材料按材料 分类分类 轴轴 瓦瓦 的的 类类 型型 厚壁厚壁 薄壁薄壁 薄壁轴瓦薄壁轴瓦 厚壁轴瓦厚壁轴瓦 整体式整体式 对开式对开式 节省材料，但刚度不节省材料，但刚度不 足，故对轴承座孔的足，故对轴承座孔的 加工精度要求高加工精度要求高 。 具有足够的强度和刚具有足够的强度和刚 度，可降低对轴承座度，可降低对轴承座 孔的加工精度要求。孔

13、的加工精度要求。 按构造按构造 分类分类 按加工按加工 分类分类 按尺寸按尺寸 分类分类 按材料按材料 分类分类 轴轴 瓦瓦 的的 类类 型型 单材料单材料 多材料多材料 单一材料单一材料 两种材料两种材料 强度足够的材料可强度足够的材料可 以直接作成轴瓦，以直接作成轴瓦， 如黄铜，灰铸铁。如黄铜，灰铸铁。 轴瓦衬强度不足，轴瓦衬强度不足， 故采用多材料制作故采用多材料制作 轴瓦。轴瓦。 厚壁厚壁 薄壁薄壁 整体式整体式 对开式对开式 按构造按构造 分类分类 按加工按加工 分类分类 按尺寸按尺寸 分类分类 按材料按材料 分类分类 轴轴 瓦瓦 的的 类类 型型 铸造轴瓦铸造轴瓦 卷制轴套卷制轴套

14、 铸造铸造 轧制轧制 铸造工艺性好，铸造工艺性好， 单件、大批生产单件、大批生产 均可，适用于厚均可，适用于厚 壁轴瓦。壁轴瓦。 只适用于薄壁轴只适用于薄壁轴 瓦，具有很高的瓦，具有很高的 生产率。生产率。 单材料单材料 多材料多材料 厚壁厚壁 薄壁薄壁 整体式整体式 对开式对开式 -将轴瓦一端或两端做凸缘。将轴瓦一端或两端做凸缘。凸缘定位凸缘定位 二、轴瓦的定位方法二、轴瓦的定位方法 轴向轴向 定位定位 凸耳凸耳( (定位唇定位唇) )定位定位 凸耳 凸缘 目的目的：防止轴瓦与轴承座之间产生轴向和周向的相：防止轴瓦与轴承座之间产生轴向和周向的相 对移动。对移动。 紧定螺钉紧定螺钉 周向定位周

15、向定位 销钉销钉 三、轴瓦的油孔和油槽三、轴瓦的油孔和油槽 作用：把润滑油导入轴颈和轴承所构成的运动副表面。作用：把润滑油导入轴颈和轴承所构成的运动副表面。 进油孔进油孔 油沟油沟 F 开孔原则：开孔原则： 形式：形式：按油槽走向分按油槽走向分沿轴向、绕周向、斜向、螺沿轴向、绕周向、斜向、螺 旋线等。旋线等。 2)2)轴向油槽不能开通至轴承端部，应留有适当油封面。轴向油槽不能开通至轴承端部，应留有适当油封面。 1)1)尽量开在非承载区，尽量不要降低或少降低承载区尽量开在非承载区，尽量不要降低或少降低承载区 油膜的承载能力；油膜的承载能力； 双轴向油槽开在双轴向油槽开在 轴承剖分面上轴承剖分面上

16、 F F 单轴向油槽在最单轴向油槽在最 大油膜厚度处大油膜厚度处a a 开孔原则：开孔原则： 5) 水平安装轴承油槽开半周，不要延伸到承载区，水平安装轴承油槽开半周，不要延伸到承载区， 全周油槽应开在靠近轴承端部处。全周油槽应开在靠近轴承端部处。 3) 润滑油应从油膜压力最小处输入轴承润滑油应从油膜压力最小处输入轴承 4)油槽轴向不能开通，以免油从油槽端部大量流失油槽轴向不能开通，以免油从油槽端部大量流失 18-3 滑动轴承的失效形式及常用材料滑动轴承的失效形式及常用材料 一、滑动轴承常见失效形式一、滑动轴承常见失效形式 其它失效形式气蚀、电侵蚀、流体侵蚀和微动磨损其它失效形式气蚀、电侵蚀、流

17、体侵蚀和微动磨损 详细说明详细说明 磨粒磨损磨粒磨损 刮刮 伤伤 咬粘（胶合）咬粘（胶合） 疲劳剥落疲劳剥落 腐蚀腐蚀 轴承材料轴承材料轴瓦和轴承衬的材料轴瓦和轴承衬的材料。 二、滑动轴承的材料二、滑动轴承的材料 对材料性能要求对材料性能要求 良好的减摩性、耐磨性和咬粘性。良好的减摩性、耐磨性和咬粘性。 良好的摩擦顺应性、嵌入性和磨合性。良好的摩擦顺应性、嵌入性和磨合性。 足够的强度和抗腐蚀的能力。足够的强度和抗腐蚀的能力。 良好的导热性、工艺性、经济性等。良好的导热性、工艺性、经济性等。 v金属材料金属材料 v多孔质金属多孔质金属 材料材料 v非金属材料非金属材料 常用轴承材料常用轴承材料

18、多孔铁、多孔质青铜。多孔铁、多孔质青铜。 酚醛树脂、尼龙、聚四酚醛树脂、尼龙、聚四 氟乙烯。氟乙烯。 在较软的金属（锡、铅）基体中加入适量的硬在较软的金属（锡、铅）基体中加入适量的硬 金属（锑、铜）而成金属（锑、铜）而成. . 优点优点：嵌入性和耐磨性较好，很容易与轴颈嵌入性和耐磨性较好，很容易与轴颈 磨合，也不易与轴颈发生咬粘磨合，也不易与轴颈发生咬粘 缺点缺点：强度很低强度很低, ,价格很贵价格很贵 因此不能单独制作轴瓦，只能贴附在因此不能单独制作轴瓦，只能贴附在 青铜、钢或铸铁轴瓦上作轴承衬。青铜、钢或铸铁轴瓦上作轴承衬。 类类 型型 锡基轴承合金锡基轴承合金 铅基轴承合金铅基轴承合金

19、应应 用用 重载、中高速场合。重载、中高速场合。 特特 点点 一）金属材料一）金属材料 1 1、轴承合金（、轴承合金（白合金、巴氏合金）白合金、巴氏合金） 2 2、铜合金、铜合金 特特 点点 锡青铜减摩性和耐磨性最好，锡青铜减摩性和耐磨性最好， 铅青铜抗粘附能力强，铅青铜抗粘附能力强， 铝青铜强度及硬度较高。铝青铜强度及硬度较高。 应应 用用 锡青铜适用于重载、中速场合，锡青铜适用于重载、中速场合， 铅青铜适用于高速、重载场合，铅青铜适用于高速、重载场合， 铝青铜适用于低速、重载场合。铝青铜适用于低速、重载场合。 类类 型型 锡青铜锡青铜 铅青铜铅青铜 铝青铜铝青铜 3 3、 铸铸 铁铁 特特

20、 点点 有一定的减摩性和耐磨有一定的减摩性和耐磨 性，价格低廉，但铸铁性，价格低廉，但铸铁 性脆、磨合性差。性脆、磨合性差。 应应 用用 适用于低速、轻载和适用于低速、轻载和 不受冲击的场合。不受冲击的场合。 类类 型型 灰铸铁灰铸铁 耐磨铸铁耐磨铸铁 4 4、铝基轴承合金、铝基轴承合金 u具有很好的耐蚀性和较高的疲劳强度，摩擦性能具有很好的耐蚀性和较高的疲劳强度，摩擦性能 也较好。也较好。 u在部分领域取代了较贵的轴承合金和青铜。在部分领域取代了较贵的轴承合金和青铜。 二）多孔制金属材料二）多孔制金属材料粉末冶金粉末冶金 u利用铁或铜和石墨粉末、树脂混合经压型、烧结、利用铁或铜和石墨粉末、树

21、脂混合经压型、烧结、 整形、浸油而制成的，其特点是组织疏松多孔，整形、浸油而制成的，其特点是组织疏松多孔， 孔隙中能大量吸收润滑油，孔隙中能大量吸收润滑油，称称含油轴承含油轴承，具有，具有 的性能。的性能。 u多孔质金属材料的韧性小，只适应于平稳的无冲多孔质金属材料的韧性小，只适应于平稳的无冲 击载荷及中、小速度情况下。击载荷及中、小速度情况下。 18-5 18-5 滑动轴承润滑剂的选用滑动轴承润滑剂的选用 轴承润滑的目的轴承润滑的目的: :在于降低摩擦功耗，减少磨损，在于降低摩擦功耗，减少磨损， 同时还起到冷却、吸振、防锈等作用。同时还起到冷却、吸振、防锈等作用。 润滑剂润滑剂 润滑油 润滑

22、脂 固体润滑剂 1、润滑剂的选择、润滑剂的选择 工作载荷、相对滑动速度、工作温度和特殊工作环境工作载荷、相对滑动速度、工作温度和特殊工作环境 1 1、润滑油、润滑油 （1）压力大、温度高、载荷冲击变动大）压力大、温度高、载荷冲击变动大 粘度大的润滑油粘度大的润滑油 （2）滑动速度大）滑动速度大 粘度较低的润滑油粘度较低的润滑油 （3）粗糙或未经跑合的表面）粗糙或未经跑合的表面 粘度较高的润滑油粘度较高的润滑油 2、润滑脂、润滑脂 3、固体润滑剂、固体润滑剂 一、润滑脂及其选择一、润滑脂及其选择 特点：特点：无流动性，可在滑动表面形成一层薄膜。无流动性，可在滑动表面形成一层薄膜。 适用场合适用场

23、合 ：要求不高、难以经常供油，或者低速重要求不高、难以经常供油，或者低速重 载以及作摆动运动的载以及作摆动运动的 轴承中。轴承中。 选择原则：选择原则： 当压力高和滑动速度低时，选择针入度小一些的品种；当压力高和滑动速度低时，选择针入度小一些的品种； 反之，选择针入度大一些的品种。反之，选择针入度大一些的品种。 所用润滑脂的滴点，一般应较轴承的工作温度高约所用润滑脂的滴点，一般应较轴承的工作温度高约2020 3030，以免工作时润滑脂过多地流失。，以免工作时润滑脂过多地流失。 在有水淋或潮湿的环境下，应选择防水性能强的钙基或铝在有水淋或潮湿的环境下，应选择防水性能强的钙基或铝 基润滑脂。在温度

24、较高处应选用钠基或复合钙基润滑脂。基润滑脂。在温度较高处应选用钠基或复合钙基润滑脂。 润滑脂牌号表 二、润滑油及其选择二、润滑油及其选择 特点：特点： 有良好的流动性，可形成动压、静有良好的流动性，可形成动压、静 压或边膜界润滑膜。压或边膜界润滑膜。 适用场合适用场合：不完全液体滑动轴承和完全液体润滑：不完全液体滑动轴承和完全液体润滑 滑动轴承。滑动轴承。 选择原则：选择原则：主要考虑润滑油的粘度。主要考虑润滑油的粘度。 转速高、压力小时，油的粘度应低一些；反之，转速高、压力小时，油的粘度应低一些；反之， 粘度应高一些。粘度应高一些。 高温时，粘度应高一些；低温时，粘度可低一些。高温时，粘度应

25、高一些；低温时，粘度可低一些。 润滑油牌号表润滑油牌号表 2、润滑方法、润滑方法 1、油润滑、油润滑 连续供油连续供油: 间歇供油间歇供油:油壶或油枪 1) 滴油润滑滴油润滑 2) 绳芯润滑绳芯润滑 3) 油环润滑油环润滑 4) 浸油润滑浸油润滑 5) 飞溅润滑 6) 压力循环润滑压力循环润滑 2、脂润滑、脂润滑 旋盖式油脂杯、黄油枪旋盖式油脂杯、黄油枪 润润 滑滑 方方 法法 三、固体润滑剂及其选择三、固体润滑剂及其选择 特点：特点：可在滑动表面形成固体膜。可在滑动表面形成固体膜。 常用类型：常用类型：二硫化钼，碳二硫化钼，碳石墨，聚四氟乙烯等。石墨，聚四氟乙烯等。 使用方法：使用方法： 涂

26、敷、粘结或烧结在轴瓦表面；涂敷、粘结或烧结在轴瓦表面； 制成复合材料，依靠材料自身的润滑性能形成润滑膜。制成复合材料，依靠材料自身的润滑性能形成润滑膜。 适用场合：适用场合：有特殊要求的场合，如环境清洁要求处、有特殊要求的场合，如环境清洁要求处、 真空中或高温中。真空中或高温中。 F 18-618-6不完全液体润滑滑动轴承的设计计算不完全液体润滑滑动轴承的设计计算 轴承只能在轴承只能在状态下工作状态下工作 可靠的工作条件：可靠的工作条件： 边界油膜不遭破裂，维持粗糙表面微腔内有液体润滑边界油膜不遭破裂，维持粗糙表面微腔内有液体润滑 存在存在 主要失效形式主要失效形式边界油膜破裂，边界油膜破裂，

27、产生磨损和胶合磨损和胶合， 其次是表面压溃和点蚀。其次是表面压溃和点蚀。 目前采用的计算方法是目前采用的计算方法是间接的、条件性间接的、条件性的。的。 v设计准则：设计准则： 保证边界油膜不致破裂！保证边界油膜不致破裂！ 一、一、 计算公式计算公式 1、限制轴承压强、限制轴承压强pp 2、限制轴承压强与轴颈圆周速度的乘积、限制轴承压强与轴颈圆周速度的乘积pvpv 目的目的 防止轴瓦过度磨损。防止轴瓦过度磨损。 目的目的 控制轴承的发热量，限制温升，防止胶合破坏。控制轴承的发热量，限制温升，防止胶合破坏。 pv f 单位面积上的摩擦功率损失单位面积上的摩擦功率损失 所以，所以， pv 值表征了轴

28、承发热量的大小。值表征了轴承发热量的大小。 pv发热量发热量温升温升润滑效果润滑效果 轴颈圆周速轴颈圆周速 度度 摩擦系数摩擦系数 胶合胶合 3 3、限制滑动速度、限制滑动速度 v ：vv 目的目的 防止滑动速度过高而加速磨损防止滑动速度过高而加速磨损 1 1、验算轴承的平均压力（压强）、验算轴承的平均压力（压强） p p ： F p dB MPap 一）、一）、 径向滑动轴承的计算径向滑动轴承的计算 B d Fr 式中：式中： F为轴承径向载荷，为轴承径向载荷，N; n为轴颈的转速，为轴颈的转速，r/min； B为轴承宽度，为轴承宽度，mm; d为轴颈直径，为轴颈直径，mm p为轴瓦材料的许

29、用压力，为轴瓦材料的许用压力，MPa（表（表18-1）。）。 已知条件：外加径向载荷已知条件：外加径向载荷F (N)、轴颈转速、轴颈转速n(r/mm)及轴颈直径及轴颈直径d (mm) 2 2、验算轴承的、验算轴承的 pvpv 值值 ： 60 100019100 FF ndn pv dBB pv 式中，式中，F为轴承径向载荷，为轴承径向载荷，N； B为轴瓦宽度，为轴瓦宽度，mm；d为轴颈直径，为轴颈直径，mm； pv为轴瓦材料的许用值，为轴瓦材料的许用值，MPam/s 许用许用pv值查表值查表 18-1 3 3、验算滑动速度、验算滑动速度 v v ： 目的目的 防止滑动速度过高而引起磨损防止滑动

30、速度过高而引起磨损 100060 dn v smv/ 轴承材料许用滑轴承材料许用滑 动速度，见表动速度，见表 18-118-1 选择配合选择配合 p、v、 pv 的选择 一般可选H9/d9或H8/f7、H7/f6 22 21 () 4 a F p zdd MPap 许用压力。许用压力。 多环，将表多环，将表 18-118-1的值适的值适 当降低当降低50%50% z z 推力环的数目推力环的数目 二）、二）、止推滑动轴承止推滑动轴承的计算的计算 1 1、限制轴承的、限制轴承的压强压强 p ： 推力轴承止推面多采用环形止推面推力轴承止推面多采用环形止推面( (很很 少用实心的少用实心的) )，采

31、用多环轴颈可承受较，采用多环轴颈可承受较 大的载荷，同时能承受双向载荷。大的载荷，同时能承受双向载荷。 轴环直轴环直 径径 轴承轴承 孔直孔直 径径 轴向载荷轴向载荷 2 2、验算轴承的、验算轴承的 pv 值值 ： 100060 nd v m m 式中，止推环的平均速度式中，止推环的平均速度: : 平均直径平均直径: : 2 21 dd d m m pvpv(./)MPa ms 平均速度平均速度 对于多环推力轴承，由于制造和装配误差使各支承面上对于多环推力轴承，由于制造和装配误差使各支承面上 所受的载荷不相等，所受的载荷不相等， p p 和和 pvpv 值应减小值应减小50%50%。 不完全液

32、体润滑滑动轴承设计步骤不完全液体润滑滑动轴承设计步骤 确定轴承结构形式确定轴承结构形式 确定轴承宽度确定轴承宽度 B B 和直径和直径 d d验算验算p p、pvpv、v v 选择轴承的配合选择轴承的配合选择润滑剂与润滑装置选择润滑剂与润滑装置 选择轴瓦材料选择轴瓦材料 例：例：试按非液体摩擦状态设计图示的滑动轴承。试按非液体摩擦状态设计图示的滑动轴承。F=20 kN，轴承内轴颈转速为，轴承内轴颈转速为n=20 r/min，轴颈直径，轴颈直径d=60 mm。 解：解： （1）选取轴承材料）选取轴承材料 选用铸锡锌铅青铜（选用铸锡锌铅青铜（ZcuSn5Pb5Zn5） （2）取宽径比）取宽径比B/

33、d=1，则，则 B16060 mm p=8MPa pv=15 MPa m/s v=3m/s 查表查表18-1得：得： F n d （4）计算速度）计算速度v sm dn v/0628. 0 60000 206014. 3 60000 （5）计算）计算pv值值 smMPapv/35. 00628. 055. 5 （6）验算并选取润滑剂）验算并选取润滑剂 因此，该轴承满足强度和功率损耗条件。由于速度很低，采用因此，该轴承满足强度和功率损耗条件。由于速度很低，采用 脂润滑，用油杯加脂。脂润滑，用油杯加脂。 20000 5.55 60 60 F pMPa Bd （3）计算压强）计算压强p 因为因为 p

34、 p , v v pv pv 18-7 18-7 液体动力润滑径向滑动轴承的设计计算液体动力润滑径向滑动轴承的设计计算 流体动力润滑的楔效应承载机理流体动力润滑的楔效应承载机理第四章第四章 本章将讨论流体动力润滑理论的基本方程本章将讨论流体动力润滑理论的基本方程 雷诺方程雷诺方程及其在及其在液体动力润滑径向滑动轴承设液体动力润滑径向滑动轴承设 计计算计计算中的应用。中的应用。 流体动力润滑流体动力润滑：两个作相对运动物体的摩擦表面，：两个作相对运动物体的摩擦表面， 借助于相对速度而产生的粘性流体膜借助于相对速度而产生的粘性流体膜将两摩擦表面完全将两摩擦表面完全 隔开隔开( (流体润滑流体润滑)

35、 )，由流体膜产生的压力来平衡外载荷。，由流体膜产生的压力来平衡外载荷。 优点：摩擦力小，磨损小，缓和振动与冲击优点：摩擦力小，磨损小，缓和振动与冲击 液体动压轴承液体动压轴承 流体动力润滑的基本方程流体动力润滑的基本方程是描述流体膜压力分是描述流体膜压力分 布的微分方程。布的微分方程。是从粘性流体动力学的基本方程出是从粘性流体动力学的基本方程出 发，做了一些假设条件简化后得到的简化形式的流发，做了一些假设条件简化后得到的简化形式的流 体动力平衡方程。这些假设条件是体动力平衡方程。这些假设条件是 ： 假设：假设： 一、一、流体动压润滑基本方程流体动压润滑基本方程雷诺方程雷诺方程 (1)(1)忽

36、略油层的重力和惯性力影响；忽略油层的重力和惯性力影响； (2)(2)润滑油不可压缩；忽略粘压效应；润滑油不可压缩；忽略粘压效应； (3)(3)油压沿膜厚方向不变；油压沿膜厚方向不变； (4) (4) 油为牛顿流体，处于层流状态；油为牛顿流体，处于层流状态； F v x y ab c o ho 取某一油层中的单元体作为研究对象，通过建立平衡方程和取某一油层中的单元体作为研究对象，通过建立平衡方程和 给定边界条件，可得流体动力润滑滑动轴承的基本方程：给定边界条件，可得流体动力润滑滑动轴承的基本方程： 1 1、模型建立：、模型建立：相互倾斜相互倾斜A A、B B板被润滑油隔开，板被润滑油隔开， B

37、B 静止、静止、 A A板沿板沿x x轴方向的速度为轴方向的速度为V V。假定油沿。假定油沿Z Z方向没有流动方向没有流动 )( 6 0 3 hh h v x p 一维雷诺方程一维雷诺方程 2 2、力平衡条件、力平衡条件 0 dxdzdy y dydzdx x p pdxdzpdydz 0 X F 压力沿方向与速度压力沿方向与速度 沿方向的变化关系沿方向的变化关系: : yx p y u 整理得整理得： 由牛顿粘性由牛顿粘性 定律知：定律知： 2 2 y u x p dx 0 3 6 hhp v xh 一维雷诺方程一维雷诺方程 3 3、雷诺方程意义：、雷诺方程意义： 0 3 6 hhp v x

38、h 1 p x vh （）说明油膜压力的变化与润滑油的粘度 、 表面滑动速度 和油膜厚度 及其变化有关。 F v x y ab c o ho v p 进油口进油口 出油口出油口 两工作表面必须形成两工作表面必须形成收敛的收敛的楔形间隙楔形间隙 两工作表面必须具有一定的两工作表面必须具有一定的相对滑动速度相对滑动速度, ,相对相对 滑动速度方向必须使润滑油从滑动速度方向必须使润滑油从大口进小口出大口进小口出. . 间隙中必须连续充满具有间隙中必须连续充满具有一定粘度一定粘度的润滑油的润滑油 （2 2）、形成流体动压润滑必要条件）、形成流体动压润滑必要条件 )( 6 0 3 hh h v x p

39、二、油楔承载机理二、油楔承载机理 F v x y ab c o ho 1 1、分析、分析 0 3 6 hhp v xh 2、结论。因此，油膜压力形成图示上部曲线所示、结论。因此，油膜压力形成图示上部曲线所示 的分布，油楔内各处油压都大于入口和出口处的压的分布，油楔内各处油压都大于入口和出口处的压 力，力，产生正压力以支承外载。产生正压力以支承外载。 ，油压渐小段在 ，油压极值点在 油压渐大段在 0, 0, , 0, 0 0 0 x p hhbc x p hhb x p hhab a b 形成流体动力润滑的必要条件是形成流体动力润滑的必要条件是 ： （1）相对运动两表面必须形成一个收敛楔形）相对

40、运动两表面必须形成一个收敛楔形 （2）被油膜分开的两表面必须有一定的相对滑动速）被油膜分开的两表面必须有一定的相对滑动速 度度vs，其运动方向必须使润滑从大口流进，小口，其运动方向必须使润滑从大口流进，小口 流出。流出。 （3）润滑油必须有一定的粘度，供油要充分。）润滑油必须有一定的粘度，供油要充分。 3、稳定 运转阶段 o1 o 图图A A 静止静止 Fr 1 1、停车状态、停车状态n=0n=0 ，轴颈与轴承孔在最下方位置接触。如图轴颈与轴承孔在最下方位置接触。如图A A 所示：所示： 流体动力润滑的工作过程：流体动力润滑的工作过程： 起动、不稳定运转、稳定运转三个阶段起动、不稳定运转、稳定

41、运转三个阶段 三、三、径向滑动轴承形成流体动力润滑的过程径向滑动轴承形成流体动力润滑的过程 轴承的孔径轴承的孔径D D和轴颈的直径和轴颈的直径d d名义尺寸相等；直径间隙名义尺寸相等；直径间隙是公是公 差形成的。差形成的。构成了构成了收敛的楔形间隙收敛的楔形间隙，形成动压油膜的首要条件。，形成动压油膜的首要条件。 图图C C 不稳定运行不稳定运行 o1 o n Fr 3 3、不稳定运转阶段：、不稳定运转阶段：随随n n，进入油楔腔内油逐渐增多，进入油楔腔内油逐渐增多， 动压油膜逐渐形成，将轴颈与轴承表面逐渐分开，动压油膜逐渐形成，将轴颈与轴承表面逐渐分开，摩擦力摩擦力 也逐渐减小，如图也逐渐减

42、小，如图c c所示。所示。 因油膜内各点压力的合力有向左推动轴颈的分力存在，因油膜内各点压力的合力有向左推动轴颈的分力存在， 因此因此轴颈将向左下方移动。轴颈将向左下方移动。 n o1 o Fr 图图B B 启动启动 2 2、启动阶段：、启动阶段： 开始起动时，由于轴颈转速不高，进入楔形空间的开始起动时，由于轴颈转速不高，进入楔形空间的 油量很少，尚不足以形成压力油膜将轴颈与轴承表面分油量很少，尚不足以形成压力油膜将轴颈与轴承表面分 开，两者间直接接触。开，两者间直接接触。 在摩擦力的作用下，在摩擦力的作用下， 轴颈沿轴承孔内壁向右滚轴颈沿轴承孔内壁向右滚 动爬升动爬升，如图，如图B B所示。

43、所示。 图图D D 稳定运行稳定运行 但图但图C C情况不能持久，因油膜内各点压情况不能持久，因油膜内各点压 力的合力有向左推动轴颈的分力存在，因力的合力有向左推动轴颈的分力存在，因 而而轴颈继续向左移动轴颈继续向左移动。 在转速增大到一定数值后，足够多的润在转速增大到一定数值后，足够多的润 滑油进入楔形空间，滑油进入楔形空间，形成能平衡外载荷的形成能平衡外载荷的 动压油膜动压油膜，轴颈被动压油膜抬起，稳定地轴颈被动压油膜抬起，稳定地 在轴承孔中心偏左的某一位置上转动在轴承孔中心偏左的某一位置上转动， 如如 图图D D所示。所示。 u动画演示动画演示 o1 o n Fr 4 4、稳定运转阶段：

44、、稳定运转阶段： 此时油膜内各点的压力，其垂直方向的合力与载荷此时油膜内各点的压力，其垂直方向的合力与载荷 F F平衡，其水平方向的压力，左右自行抵消。于是轴颈平衡，其水平方向的压力，左右自行抵消。于是轴颈 就稳定在此平衡位置上旋转。若外载荷、转速及润滑就稳定在此平衡位置上旋转。若外载荷、转速及润滑 油粘度保持不变，轴颈将在这一位置稳定地转动。油粘度保持不变，轴颈将在这一位置稳定地转动。 轴颈最终的平衡位置轴颈最终的平衡位置 可用可用a a和偏心距和偏心距e e来表示来表示。 四、径向滑动轴承的几何关系和承载量系数四、径向滑动轴承的几何关系和承载量系数 偏心率偏心率， e / e / 为直径间

45、隙为直径间隙， D D d d 为半径间隙，为半径间隙， R R r r / / 2 2 e=OOe=OO1 1 为偏心距为偏心距 相对间隙，相对间隙， / r / r / d / d 1、几何关系、几何关系 1 1）压力最大处油膜厚度）压力最大处油膜厚度 2 2）油膜最小厚度）油膜最小厚度h hmin min )cos1 ()cos1 (xrxh 00 (1cos)hx minmin， ，它与它与、和和F F等有等有 关，应保证关，应保证 minmin 。 h hmin min= = e e rr(1-(1-) ) 积分一维雷诺方程积分一维雷诺方程 )( 6 0 3 hh h v x p 并

46、考虑到压力沿并考虑到压力沿轴承轴承宽度方向的分布宽度方向的分布， C Cp p 承载量系数，承载量系数，与轴承包角与轴承包角，宽径比，宽径比B/dB/d和偏心率和偏心率有关。有关。 F F外载荷，外载荷，N N； 油在平均温度下的粘度，油在平均温度下的粘度，N Ns/ms/m2 2。 B B 轴承宽度，轴承宽度，m m； v v 圆周速度，圆周速度，m/sm/s。 P C dB F 2 vB F dB F CP 2 22 可得油膜的承载能力：可得油膜的承载能力： (详细说明) 五、径向滑动轴承工作能力计算简介五、径向滑动轴承工作能力计算简介 1 1、轴承的承载量计算和承载量系数、轴承的承载量计

47、算和承载量系数 分析思路：分析思路：1)1)根据已知条件计算求得根据已知条件计算求得 C Cp p。2)2)根据根据C Cp p和和B/dB/d 由承载量系数表由承载量系数表( (表表18-6)18-6)查取偏心率查取偏心率。CP（、B/d）。）。 3)3)计算最小油膜厚度计算最小油膜厚度h hmin min= = rr(1-(1-) )。 2 2、最小油膜厚度、最小油膜厚度 h hmin min的确定 的确定 min (1)(1)her minP C hF vB F dB F CP 2 22 其中： h=S(Rz1+Rz2) S S 安全系数，考虑表面几何形状误差和轴颈挠曲变形等，常取安全系数，考虑表面几何形状误差和轴颈挠曲变形