第12章轴系零、部件(滑动轴承)

1、第四篇第四篇 轴系零、部件轴系零、部件轴承的功用轴承的功用: :1.1.用来支承轴及轴上的零件，并保证轴的旋用来支承轴及轴上的零件，并保证轴的旋 转精度。转精度。 2.2.减少轴与支承面间的摩擦与磨损。减少轴与支承面间的摩擦与磨损。. .（轴承的反力与轴中心线的位置）：（轴承的反力与轴中心线的位置）：径向轴承（轴承的支承反力与轴中心线垂直）；径向轴承（轴承的支承反力与轴中心线垂直）；推力轴承（轴承的支承反力与轴中心线重合）；推力轴承（轴承的支承反力与轴中心线重合）；向心推力轴承（轴承的支承反力与轴中心线有一夹角）向心推力轴承（轴承的支承反力与轴中心线有一夹角）. .按摩擦性质分：滑动摩擦轴承；

2、滚动摩擦轴承按摩擦性质分：滑动摩擦轴承；滚动摩擦轴承。分类：分类：轴承轴承离合器、联轴器离合器、联轴器轴轴第十二章第十二章 滑动轴承滑动轴承基本要求：基本要求：掌握滑动轴承的结构和材料；掌握滑动轴承的结构和材料；掌握非液体润滑滑动轴承的设计计算；掌握非液体润滑滑动轴承的设计计算；了解液体润滑工作原理；了解液体润滑工作原理；掌握雷诺方程及其求解结果分析；掌握雷诺方程及其求解结果分析；掌握轴承参数对轴承静动特性的影响；掌握轴承参数对轴承静动特性的影响；1.1. 理解轴承的设计步骤。理解轴承的设计步骤。 由于结构与制造的原因，一般说来：滚动轴承摩阻小、起由于结构与制造的原因，一般说来：滚动轴承摩阻小

3、、起动灵敏；标准化程度高，质优价廉；便于使用与维护；故广泛动灵敏；标准化程度高，质优价廉；便于使用与维护；故广泛应用于一般尺寸、中速、中载的一般工作条件下和运动机械中。应用于一般尺寸、中速、中载的一般工作条件下和运动机械中。 但是，在下列情况：但是，在下列情况： 载荷特重载荷特重, ,如水轮发电机； 承受巨大冲击载荷和振动载荷承受巨大冲击载荷和振动载荷如轧钢机； 回转精度要求特高；回转精度要求特高； 转速特大转速特大, ,如汽轮发电机； 尺寸很大或很小；尺寸很大或很小； 结构上要求轴承剖分时；结构上要求轴承剖分时； 特殊工作条件下（如水、腐蚀介质中）。特殊工作条件下（如水、腐蚀介质中）。滑动轴

4、承滑动轴承更有优势。更有优势。一一. . 滑动轴承的特点及其应用场合滑动轴承的特点及其应用场合 1 2 - 1 概 述概 述按承载分按承载分按摩擦状态分按摩擦状态分向心滑动轴承向心滑动轴承(径向轴承径向轴承)推力滑动轴承推力滑动轴承(止推轴承止推轴承)液体摩擦滑动轴承液体摩擦滑动轴承非液体摩擦滑动轴承非液体摩擦滑动轴承动压轴承动压轴承静压轴承静压轴承二二. .类型类型 12-2 12-2 径向滑动轴承的的主要结构径向滑动轴承的的主要结构一一. .整体式径向滑动轴承整体式径向滑动轴承整体式整体式结构简单结构简单安装困难安装困难间隙不可调间隙不可调二二. .剖分式径向滑动轴承剖分式径向滑动轴承剖分

5、式：剖分式：结构结构较繁、间隙可较繁、间隙可调、广泛采用调、广泛采用 结构上可作成水平剖分、倾斜剖分、可调心的以适合不同结构上可作成水平剖分、倾斜剖分、可调心的以适合不同的用途。的用途。轴套是整体的，而轴瓦是分片的。轴套是整体的，而轴瓦是分片的。还可以通过增减剖还可以通过增减剖分面上的调整垫片的厚度来调整间隙。分面上的调整垫片的厚度来调整间隙。 三、推力滑动轴承三、推力滑动轴承 由轴承座和推力轴颈组成由轴承座和推力轴颈组成; 空心式，单环式，多环式空心式，单环式，多环式1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。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

6、速、轻载的场合。多环式：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，其单位面积的承载能力比单环式低50%。 FaFaFaFa空心式单环式多环式一一. .滑动轴承的失效形式滑动轴承的失效形式1.1.磨粒磨损磨粒磨损: : 硬颗粒进入轴承间隙或嵌入轴承表面硬颗粒进入轴承间隙或嵌入轴承表面( (研研磨作用）磨作用），沿旋转方向出现细微磨痕。，沿旋转方向出现细微磨痕。2.2.刮伤：刮伤：轴承间隙中的硬颗粒或表面粗糙的轮廓峰顶，在轴承间隙中的硬颗粒或表面粗糙的轮廓峰顶，在轴瓦伤划出线状伤痕轴瓦伤划出线状伤痕。3.3.胶合胶合（粘着磨损粘着磨损）：高温和过载使得材料发生粘

7、附和迁高温和过载使得材料发生粘附和迁移；出现粘附移；出现粘附- -撕脱撕脱- -粘附，恶性循环。粘附，恶性循环。12-3 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5.5.腐蚀（腐蚀（化学磨损化学磨损）：）： 润滑剂在使用中不断氧化，生成酸性物质润滑剂在使用中不断氧化，生成酸性物质； 氧对巴氏合金的腐蚀，硫对含银或铜轴承材料的腐蚀、氧对巴氏合金的腐蚀，硫对含银或铜轴承材料的腐蚀、 润滑油中的水分对铜铅合金的腐蚀，形成凹坑，影响油润滑油中的水分对铜铅合金的腐蚀，形成凹坑，影响油 膜建立，凹坑容易形成疲劳源。膜建立，凹坑容易形成疲劳源。4.4.疲劳剥落（疲劳剥落（疲劳磨损疲劳磨损）：

8、）：产生与滑动方向垂直的不产生与滑动方向垂直的不规规 则疲劳裂纹则疲劳裂纹磨 粒 磨 损咬粘（胶合）疲劳剥落腐蚀1.1.对轴承材料的要求对轴承材料的要求基本要求基本要求耐磨性耐磨性 磨损少磨损少减摩性减摩性摩擦系数小摩擦系数小其他要求：其他要求：抗胶合性抗胶合性耐腐蚀性耐腐蚀性强度强度顺应性、嵌入性、跑合性顺应性、嵌入性、跑合性导热性导热性工艺性工艺性经济性经济性2.2.常用材料常用材料轴承合金轴承合金 ( (巴氏合金巴氏合金) )锡基锡基铅基铅基锑锡、铜锡金属硬晶粒锑锡、铜锡金属硬晶粒锡基体或铅基体锡基体或铅基体综合性能好综合性能好机械强度较低机械强度较低价昂价昂轴承合金浇铸在钢或轴承合金浇

9、铸在钢或铸铁的轴瓦基体上铸铁的轴瓦基体上轴瓦和轴承衬材料统称为轴承材料。轴瓦和轴承衬材料统称为轴承材料。二二. .轴瓦及轴承衬材料轴瓦及轴承衬材料应用于重载，中高速场合，作为轴承衬材料应用于重载，中高速场合，作为轴承衬材料轻载、低速的轴瓦材料轻载、低速的轴瓦材料锡青铜锡青铜 中速、中载或重载中速、中载或重载铝青铜铝青铜 低速重载低速重载铅青铜铅青铜 高速重载高速重载铁或铜粉末混入石墨压制烧结而成多孔质结构，铁或铜粉末混入石墨压制烧结而成多孔质结构，能存油具有能存油具有自润滑自润滑作用，用于载荷平稳、低速作用，用于载荷平稳、低速和加油不便的场合。和加油不便的场合。石墨、塑料、橡胶、尼龙等石墨、塑

10、料、橡胶、尼龙等摩擦系数小、耐磨、耐腐蚀、承载低、热变形大摩擦系数小、耐磨、耐腐蚀、承载低、热变形大铸铁铸铁铜合金铜合金粉末冶金粉末冶金（含油轴承）（含油轴承）非金属材料非金属材料 强度高，承载能力大，耐磨性和导热性优于轴承合金。强度高，承载能力大，耐磨性和导热性优于轴承合金。但其可塑性、嵌入性差，不易跑合，与之相配的但其可塑性、嵌入性差，不易跑合，与之相配的轴颈须淬轴颈须淬硬硬。常用轴瓦及轴承材料的性能见常用轴瓦及轴承材料的性能见P280表表12-2 pvvp双金属轴瓦，三金属轴瓦，厚瓦，薄瓦。双金属轴瓦，三金属轴瓦，厚瓦，薄瓦。 12-4 12-4 轴瓦结构轴瓦结构一一. .轴瓦的形式和构

11、造：轴瓦的形式和构造：结构型式：结构型式：整体式整体式剖分式剖分式整体轴套卷制轴套厚壁轴瓦薄壁轴瓦厚瓦对孔的要求低，但瓦强度大；薄瓦对孔的要求高，但瓦强度小；单金属轴瓦：单金属轴瓦：结构简单，制造成结构简单，制造成 本低本低双金属轴瓦：双金属轴瓦：节省贵重金属节省贵重金属轴瓦内表面结构 为使轴承合金与轴瓦贴附得好为使轴承合金与轴瓦贴附得好,常在轴瓦表面常在轴瓦表面加工出各种形式的加工出各种形式的榫头、凹沟或螺纹榫头、凹沟或螺纹等。等。双金属轴瓦的瓦背和轴承衬的联接形式见下表双金属轴瓦的瓦背和轴承衬的联接形式见下表瓦背 材料 轴承衬 材料 应用场合 轴承衬厚度 沟槽形状 轴承合金或 铅青铜 用于

12、高速重载 有冲击的轴承 0.01sd 钢 或 铸铁 轴承 合金 用于振动及冲击 载荷下的轴承 0.01sd 铸铁 轴承 合金 用于平稳载荷下 工作的轴承 0.01sd 青铜 轴承 合金 用于高速重载的 重要轴承 0.01sd 二二. .轴瓦的定位及轴瓦的定位及油孔、油槽油孔、油槽定位唇：定位唇：防止轴瓦在轴承中移动、转动防止轴瓦在轴承中移动、转动油孔油孔油油槽槽壁厚壁厚定位唇定位唇油室油室油孔和油槽：油孔和油槽：将油引入轴承将油引入轴承油室：油室：存油存油凸缘等凸缘等双轴向油槽双轴向油槽油槽的油槽的尺寸可尺寸可查相关查相关的手册的手册油槽（沟）的位置设置油槽（沟）的位置设置（轴向油槽和周向油槽

13、轴向油槽和周向油槽） 不要开在轴承的承载区内，否则将急剧降低轴承的承载能力。不要开在轴承的承载区内，否则将急剧降低轴承的承载能力。双斜向油槽（用于不完全双斜向油槽（用于不完全 液体润滑轴承）液体润滑轴承）油沟、油孔油沟、油孔：，尽量不要降低或少降低尽量不要降低或少降低承载区油膜的承载能力。承载区油膜的承载能力。油槽长度油槽长度0.8B0.8B（轴瓦宽度），（轴瓦宽度），即。对开式径向轴承，常把轴向油槽开在剖分面处（剖分面对开式径向轴承，常把轴向油槽开在剖分面处（剖分面与载荷作用线成与载荷作用线成9090度），如果轴颈双向转动，则在剖分度），如果轴颈双向转动，则在剖分面开双轴向油槽。面开双轴向油

14、槽。0.8B双轴向油槽双轴向油槽油封面 12-5 12-5 滑动轴承润滑剂的选用滑动轴承润滑剂的选用润滑目的：润滑目的：减小摩擦，降低磨损，冷却，防锈，防尘和吸振。减小摩擦，降低磨损，冷却，防锈，防尘和吸振。润滑剂分类：润滑剂分类：流体（液体为主），脂，固体。润滑油为常用。流体（液体为主），脂，固体。润滑油为常用。一一. .润滑脂的选择润滑脂的选择润滑脂润滑脂：的主要指标是针入度针入度和滴点滴点。 润滑脂是润滑油与金属皂的混合物，呈半固体形态。润滑脂是润滑油与金属皂的混合物，呈半固体形态。其稠度大，不易流失，其稠度大，不易流失，无冷却效果无冷却效果，摩阻大，有缓冲、，摩阻大，有缓冲、吸振作用、

15、承载能力大吸振作用、承载能力大，故只适合低速（ ）重载、难以经常供油的场合。smv/2针入度：针入度：重1.5N的锥体，于25C恒温下5s后刺入的深度；润滑脂越稠润滑脂越稠流动性差流动性差针入度针入度承载摩擦阻力表征润滑脂稀稠程度表征润滑脂稀稠程度滴点：滴点：在规定的加热条件下，润滑脂从标准测量杯的孔口 滴下第一滴时的温度。表征了润滑脂耐高温的能力。润滑脂工作温度一般应润滑脂工作温度一般应低于滴点低于滴点20 20 30 30 C C润滑脂有钙基、钠基和锂基之分，一般说来：润滑脂有钙基、钠基和锂基之分，一般说来：钙基钙基抗水性好、耐热性差、价廉钠基钠基抗水性差、耐热性好、防腐性较好锂基锂基抗水

16、性和耐热性好铝基铝基抗水性好、有防锈作用、耐热性差润滑脂牌号参润滑脂牌号参看看P284P284表表12-312-3选择原则选择原则1.1.压力高、速度低时，选针入度小一些的；反之压力高、速度低时，选针入度小一些的；反之。2.2.轴承的工作温度应低于滴点温度约轴承的工作温度应低于滴点温度约 2020 30 30 。3.3.钙基耐水不耐高温，工作温度低于钙基耐水不耐高温，工作温度低于6060，钠基耐温，钠基耐温 不耐水，工作温度低于不耐水，工作温度低于120120。锂基最好（耐水且抗。锂基最好（耐水且抗 高温），但价格稍贵，工作温度在高温），但价格稍贵，工作温度在-20-20 145 145 。

17、润滑油的物理和化学指标主要有润滑油的物理和化学指标主要有：粘度、油性粘度、油性、凝点、凝点、闪点、酸值和残碳量闪点、酸值和残碳量等。对于大多数滑动轴承来讲，粘度等。对于大多数滑动轴承来讲，粘度是最主要的指标，也是选择轴承用油的主要依据；对混合是最主要的指标，也是选择轴承用油的主要依据；对混合摩擦状态的滑动轴承来讲，则油性也是很重要的指标。摩擦状态的滑动轴承来讲，则油性也是很重要的指标。二二. .润滑油的选择润滑油的选择1 1）外载大）外载大 难形成油膜难形成油膜 选粘度高的油选粘度高的油2 2）速度高）速度高 摩擦大摩擦大 选粘度低的油选粘度低的油3 3）温度高）温度高 油变稀油变稀 选粘度高

18、的油选粘度高的油4 4）比压大）比压大 油易挤出油易挤出 选粘度高的油选粘度高的油润滑油选择原则润滑油选择原则石墨、石墨、MoS2 、聚四氟乙烯树脂等。聚四氟乙烯树脂等。 f 小小，用于特殊场合，如高温介质中、或低速重载条件下。用于特殊场合，如高温介质中、或低速重载条件下。1. 水：水：主要用于橡胶轴承、酚醛胶布轴承的润滑。主要用于橡胶轴承、酚醛胶布轴承的润滑。2. 液态金属：液态金属：汞、液态钠、锂、钾等。主要用于宇宙飞行汞、液态钠、锂、钾等。主要用于宇宙飞行 器中的某些轴承。器中的某些轴承。3.气体：气体：只能用于特别高速轻载之处。只能用于特别高速轻载之处。三三. 固体润滑剂固体润滑剂四四

19、. 其它润滑剂其它润滑剂附：润滑方式与润滑装置附：润滑方式与润滑装置 润滑方式可根据 选择， 可用润滑脂或油杯润滑， 可用针阀式油杯润滑， 可用油环或飞溅润滑， 宜用压力循环润滑。2k162k3216k32k3pvk 12-6 12-6 不完全液体摩擦滑动轴承设计计算不完全液体摩擦滑动轴承设计计算工作状态：工作状态：因采用润滑脂、油绳或滴油润滑，轴承得不到足因采用润滑脂、油绳或滴油润滑，轴承得不到足够的润滑剂，故无法形成完全的承载油膜，工作状态为够的润滑剂，故无法形成完全的承载油膜，工作状态为边界润滑或混合摩擦状态。边界润滑或混合摩擦状态。一一. . 径向滑动轴承径向滑动轴承1. 1. 限制平

20、均压力限制平均压力 ：pMPapdBFp 是避免压力过大使是避免压力过大使边界膜破裂边界膜破裂从而导致金属直接从而导致金属直接接触产生的接触产生的剧烈磨损剧烈磨损。对于转速很低或间歇转动的轴，。对于转速很低或间歇转动的轴，只需进行这项计算。只需进行这项计算。轴颈直径，轴颈直径，mmmm轴承所承受的径向载荷，轴承所承受的径向载荷，N N轴承宽度，轴承宽度，mm,mm,由由B/dB/d定定轴瓦材料的许用压力，轴瓦材料的许用压力，见见P280表表12-2目的目的设计的最低要求设计的最低要求: :维持边界油膜不被破坏（简化的条件性维持边界油膜不被破坏（简化的条件性计算）计算）Fdn pv 值与轴承单位

21、面积的摩擦功耗（ ）成正比，因此限制 值也就是限制轴承的温升温升，从而避免温度过高使润滑失效。对于连续运转轴承连续运转轴承，通常都应进行这项计算。fpvpvsmMPapvBFndndBFpv/191001000602. 2. 限制值限制值 ：pv轴颈的圆周速度，轴颈的圆周速度，m/sm/s轴承材料的轴承材料的 许用值，许用值，见见P280表表12-2pv轴颈的转速，轴颈的转速，r/minr/min3. 3. 限制速度限制速度 ：v 当 过大，即使 和 值都在允许的范围内，轴承也可能很快磨损，故还必须限制滑动速度。pvpvsmvdnv/100060见见P280P280表表12-212-26778

22、99fHfHdH滑动轴承常用配合滑动轴承常用配合 推力轴承止推面多采用环形止推面（很少用实心的），采用多环轴颈可承受较大的载荷，同时能承受双向载荷。但这种轴承必须作成沿轴线剖分的。计算内容为：MPapzddFpa)(42122-2 21 1d1d2d dd d2 2d d1 1d d1.1.限制平均压强限制平均压强 ：p环的数目环的数目轴环直径，轴环直径，mmmm轴孔直径，轴孔直径，mmmm二二. . 推力轴承推力轴承smddnvvm/210006021smMPapvzddnFddnzddFpvaa/)(30000260000)(412212122-2.2.限制限制 值值 ：pv轴承材料的轴承

23、材料的 许用值，见许用值，见P287P287表表12-512-5pvp、MPapzddFpa)(42122-d d2 2d d1 1d d限制限制pv是为了防止轴承温度过高而发生胶合是为了防止轴承温度过高而发生胶合2 2）在一定条件下，利用轴颈转动起来后把油带入摩擦表面，形）在一定条件下，利用轴颈转动起来后把油带入摩擦表面，形 成压力油膜将两摩擦表面分开。这种滑动轴承称为液体成压力油膜将两摩擦表面分开。这种滑动轴承称为液体动压动压 轴承。轴承。 12-7 12-7 液体动压润滑径向滑动轴承设计液体动压润滑径向滑动轴承设计计算计算 润滑油把两个相对运动表面完全分隔开时的摩擦称为液润滑油把两个相对

24、运动表面完全分隔开时的摩擦称为液体摩擦，由于两固体表面并不接触，因此理论上不存在磨损，体摩擦，由于两固体表面并不接触，因此理论上不存在磨损，摩擦阻力的大小也仅仅取决于润滑油的性质（主要是粘度）。摩擦阻力的大小也仅仅取决于润滑油的性质（主要是粘度）。1 1）输入压力油以平衡载荷，由于可在轴承未工作时就将两）输入压力油以平衡载荷，由于可在轴承未工作时就将两 表面分开，故称为表面分开，故称为静压轴承静压轴承。 静压轴承本身价廉，但附属液压系统昂贵，故应用受限；静压轴承本身价廉，但附属液压系统昂贵，故应用受限；液体动压应用要广泛得多，但应注意，由于存在液体动压应用要广泛得多，但应注意，由于存在起动起动

25、和和停车停车，所以液体动压轴承还是存在固体间的摩擦和磨损。所以液体动压轴承还是存在固体间的摩擦和磨损。实现液体摩擦有两种方法：实现液体摩擦有两种方法：轴颈和轴瓦同心时轴颈和轴瓦同心时两平行板的摩擦状况两平行板的摩擦状况轴颈和轴瓦偏心时轴颈和轴瓦偏心时两倾斜板的摩擦状况两倾斜板的摩擦状况层与层间靠内摩擦阻层与层间靠内摩擦阻力力( (粘性粘性) )带动前进带动前进油层间压力无变化，平行板间润滑油不产生压力油层间压力无变化，平行板间润滑油不产生压力vy沿 方向按线性变化vhqqOUTIN21vabqIN21vcdqOUT21OUTINqq 润滑油不可压缩润滑油不可压缩 “拥挤拥挤”形成压力形成压力一

26、一. . 压力油膜形成的原理压力油膜形成的原理abcdy y静止板静止板B B0 0移动板移动板A Avh hdxdydz二二. . 液体动压润滑的基本方程：液体动压润滑的基本方程：假设：假设：1 1）粘度与压力和粘度与压力和Y Y值无关。值无关。2 2）润滑油沿润滑油沿Z Z向无流动。向无流动。4 4）润滑油是牛顿流体。润滑油是牛顿流体。5 5）润滑油无质量。润滑油无质量。6 6）润滑油不可压缩。润滑油不可压缩。 取截面x处的一个单元体分析，存在如下静力平衡条件：dydzdxxpp)(dxdzdyy)(dxdz0)()(-dxdzdyydxdzdydzdxxpppdydzpdydz3 3）润

27、滑油油性良好，与固润滑油油性良好，与固 体表面吸附牢固。体表面吸附牢固。y y0 0静止板静止板B B移动板移动板A Ah hb bv化简后得：化简后得：yxp-考虑到假设 4）有：yu-于是：于是：22yuxp带入边界条件：带入边界条件：。，；，00uhyvuy解得：解得：hvhxpCvC-2112，21221CyCyxpu即：即：xpyyhyhhvu-2)()(1.1.油层的速度分布油层的速度分布xpyu122积分得：积分得：表示压力沿表示压力沿X X方向的变化与速度沿方向的变化与速度沿Y Y轴方向的变化关系轴方向的变化关系2.2.润滑油的流量润滑油的流量假设：假设：无侧漏，无侧漏，z z

28、方向尺寸无限大，则通过间隙高度为方向尺寸无限大，则通过间隙高度为 的的 任意截面上单位宽度任意截面上单位宽度( z( z方向为方向为1)1)的流量的流量 为为：hqhhxyhyxpyhyhvudyq03220)32(21)2(-20maxvhqmaxqqx流体是连续的流体是连续的(各截面的流量相等各截面的流量相等)3012122hxpvhvh-306hhhvxp-一维雷诺方程一维雷诺方程当当 时，时，p有极大值有极大值 ，此时，此时 ，该截面的流量为，该截面的流量为：0hh 0 xpmaxp31212hxpvh-0hh 0hh v静止板静止板移动板移动板bmaxp0hac讨论讨论 对平行板对平

29、行板平行板间油膜压力沿平行板间油膜压力沿 x x 方向无方向无变化，等于入口处压力变化，等于入口处压力kyu022yu0 xp 对倾斜板对倾斜板022yu0 xp入口处速度图形为凹形入口处速度图形为凹形在 处0 xp0h油膜厚度为油膜厚度为u u沿沿y y方向线性分布方向线性分布油膜压力达油膜压力达maxp0 xp022yu0 xp出口处速度图形为凸形出口处速度图形为凸形0 xp0 xp由由xpyu1221 1）油膜压力沿）油膜压力沿 x x 方向变化规律方向变化规律y y0 0静止板静止板B B移动板移动板A Av讨论讨论由由306hhhvxp-1 1）两工作表面必须形成收敛的楔两工作表面必

30、须形成收敛的楔 形间隙；形间隙；2 2）液体摩擦形成的必要条件）液体摩擦形成的必要条件0hh 若若0 xp则则2 2）两工作表面必须有足够的两工作表面必须有足够的 相对滑动运动，且相对滑动运动，且v v方向是方向是 从大口到小口；从大口到小口；无粘度无粘度各油层无速度各油层无速度两板间油无流动两板间油无流动不能形成油膜压力不能形成油膜压力3 3）间隙中必须连续充满具有一定）间隙中必须连续充满具有一定 粘度的润滑油。粘度的润滑油。(1) (1) 停车停车(2) (2) 启动启动0n0n金属直金属直接接触接接触摩擦力使摩擦力使轴颈左移轴颈左移 油膜压力将油膜压力将轴颈托起，其合轴颈托起，其合力将轴

31、颈右推力将轴颈右推n(3)(3)随着随着 油膜压力油膜压力将轴颈完全托将轴颈完全托起其合力与外起其合力与外载平衡载平衡(4)(4)n为工作转速为工作转速n油膜压力油膜压力偏心距偏心距e e三三. .向心滑动轴承动压油膜形成过程向心滑动轴承动压油膜形成过程潘存云教授研制F Fy =F Fx 0 Fy =F Fx = 0应用实例应用实例向心滑动轴承动压油膜的形成过程：向心滑动轴承动压油膜的形成过程：静止静止爬升爬升将轴抬起将轴抬起转速继续升高转速继续升高质心质心左移左移稳定运转稳定运转达到工作转速达到工作转速e 偏心距。偏心距。eF1. 1. 转换为极坐标系转换为极坐标系取连线为极坐标轴连线为极坐

32、标轴1OO1OOe-dDdre偏心距偏心距直径间隙直径间隙相对间隙相对间隙偏心率偏心率-rR半径间隙半径间隙cos2222hrehreR-22sin1cos-ReRehr)cos1 (coseh任意任意处处( A( A点点 ) )的油膜厚度：的油膜厚度：rddx 四四. .径向滑动轴承的几何关系和承载量系数径向滑动轴承的几何关系和承载量系数)1 (min-h)(最小油膜厚度最小油膜厚度)(0最大油膜压力处的厚度最大油膜压力处的厚度)cos1 (00h2. 2. 承载能力的推导过程承载能力的推导过程rddx )cos1 (00h代入雷诺方程代入雷诺方程306hhhvdxdp-承载区任意点承载区任

33、意点 A A 的油膜压力的油膜压力1dp沿沿y y方向的分压力方向的分压力)cos(-aypp沿沿z z方向单位宽度上油膜压力的合力方向单位宽度上油膜压力的合力21dppyy考虑端泄考虑端泄)2(1 2BzCppyy-油膜总压力与外载油膜总压力与外载F F平衡平衡-22BBydzpFNCBdFP2采用国际单位：NFsPasmvmB./承载量系数承载量系数292页页12-16当轴承结构确定),(vBdPCdB由则可计算承受多大的径向载荷 FFvBdBFCP222计算PCdB由则可计算承受外载 F 时要多大的)1 (min-rh公式公式的用途：的用途：PCBdF2minhh)(21ZZRRSh轴颈

34、表面粗糙度十点高度轴颈表面粗糙度十点高度轴承表面粗糙度轴承表面粗糙度十点高度十点高度（动压润滑充分条件）（动压润滑充分条件）安全系数，安全系数，S=2S=2 3 3五五. .最小油膜厚度最小油膜厚度表12-6，NCBdFP21 1）nF2 2）3 3）4 4）5 5）FBF配合精度dF粗糙度 hpCF)(21ZZRRShminhh)1 (min-h表12-6P293讨论各参数的关系讨论各参数的关系dr21QQQ单位时间轴承所单位时间轴承所产生的热量产生的热量流出的油带走的热量流出的油带走的热量QfFv WiottqcQ-1ioSioSttBdttAQ-2轴承散发的热量轴承散发的热量KkgJc.

35、/20901675比容 3/900850mkg密度出口温度Cto入口温度Cti4035耗油量 ，按耗油量系数求，sm3q六六. .轴承的热平衡计算轴承的热平衡计算KmJS2/140,80,50轴承表面的散热系数oiSoifFvc q ttdB tt -oiSfFvtttc qdB -温升温升CvvBdqcpfS摩擦系数摩擦系数流量系数，由 查P295图12-16、dB摩擦系数摩擦系数 ：f55. 0pf5 . 1111时，时，dBBddB轴颈的角速度，srad /轴承的平均压力，Pa平均温度差平均温度差vBd1上下同时乘以Ctttim70502润滑油的平均温度：润滑油的平均温度：（不超过（不超

36、过7575度）度）定得过高、粘度下降定得过高、粘度下降 若若 ，表示热平衡易于建立，轴承的承载能，表示热平衡易于建立，轴承的承载能力力 未用尽。此时应降低平均温度，并适当地加大轴承及轴未用尽。此时应降低平均温度，并适当地加大轴承及轴 颈的粗糙度，再作计算。颈的粗糙度，再作计算。Cti4035 若若 ，表示不易建立热平衡状态。此时须加大，表示不易建立热平衡状态。此时须加大 间隙，并适当地降低轴承及轴颈的粗糙度，再作计算。间隙，并适当地降低轴承及轴颈的粗糙度，再作计算。Cti4035Ctttmi40352-入口温度：入口温度： 以上讲的适用于一般用途的液体动压润滑径向轴承的热平衡计算。在计算轴承的

37、承载能力时，可以采用润滑油平均温度时的粘度在计算轴承的承载能力时，可以采用润滑油平均温度时的粘度2PdBFC七七. .主要参数的选择主要参数的选择1.1.宽径比宽径比dBdBdB油膜压力承载散热温升承载端泄温升5 . 13 . 0dB 高速重载时，宽径比取小值；高速重载时，宽径比取小值； 低速重载时，宽径比取大值；低速重载时，宽径比取大值； 高速轻载，若对轴承刚性要求不高，取小值，否则，高速轻载，若对轴承刚性要求不高，取小值，否则，取取 大值。大值。轴承宽度 、轴承刚性误差敏感性汽轮机、鼓风机13 . 0dB电动机、发电机、离心泵、齿轮变速器5 . 16 . 0dB机床、拖拉机2 . 18 .

38、 0dB扎钢机9 . 06 . 0dB2.2.相对间隙相对间隙rrR- 载荷大，载荷大， 应取小一些，提高承载能力；应取小一些，提高承载能力； 速度大，速度大， 应取大一些应取大一些, ,润滑油流量增大，减少发热。润滑油流量增大，减少发热。承载回转精度摩擦阻力温度931941060n经验公式经验公式选轴承配合选轴承配合计算计算dr或 最小油膜厚度最小油膜厚度受表面粗糙度、几何形状误差、轴变形、安装误差等的限制。3.3.最小油膜厚度最小油膜厚度)1 ()1 (min-rh油膜压力油膜压力承载（即 ）minh不可能无限小不可能无限小minhNCBdFP255. 0pf一般：一般：)(32 (21m

39、inZZRRh轴颈轴颈表面粗糙度表面粗糙度十点高度十点高度轴承孔轴承孔表面粗糙度十点高度表面粗糙度十点高度动压润滑条件：动压润滑条件：minhh4.4.润滑油的粘度润滑油的粘度2PdBFC影响承载能力、功耗、温升。影响承载能力、功耗、温升。-MPan67106031在在P54P54图图4-74-7，润滑油的粘度随温度变化而变化。，润滑油的粘度随温度变化而变化。 按润滑油的平均温度初选粘度按润滑油的平均温度初选粘度初步计算初步计算最后验算入口温度最后验算入口温度 经验公式初选：经验公式初选：滑动轴承摩擦特性曲线滑动轴承摩擦特性曲线润滑油的内摩擦力与轴承的摩擦特性系数润滑油的内摩擦力与轴承的摩擦特

40、性系数 有关。有关。摩擦系数f的大小是和转速有关的,主轴刚启动时,轴与轴瓦为半干摩擦,此时摩擦系数是很大的.随着转速的增加,压力油膜使轴与轴瓦的接触面积不断减小,摩擦系数明显下降,当达到临界a0后为液体摩擦区,即为滑动轴承的正常工作区域pV /1、液体摩擦状态、液体摩擦状态速度与载荷的变化引起粘速度与载荷的变化引起粘度与摩擦系数的变化，使度与摩擦系数的变化，使轴承处于某一平衡状态轴承处于某一平衡状态2、混合摩擦状态、混合摩擦状态当载荷增大时，进入部当载荷增大时，进入部分膜状态分膜状态3、边界摩擦状态、边界摩擦状态当速度变小时，边界膜当速度变小时，边界膜润滑润滑21R12-8其它形式滑动轴承简介

41、其它形式滑动轴承简介一、无润滑一、无润滑轴承轴承 又称干摩擦又称干摩擦轴承轴承 无润滑无润滑轴承轴承 工作时外界不提供润滑剂。工作时外界不提供润滑剂。 自润滑自润滑轴承轴承 轴承材料本身就是固体润滑剂，轴承材料本身就是固体润滑剂，或轴瓦内含有润滑剂或轴瓦内含有润滑剂。 轴承材料及轴颈材料轴承材料及轴颈材料 轴承材料轴承材料为降低磨损，常用工程塑料和碳为降低磨损，常用工程塑料和碳石墨；石墨；轴轴颈颈材料材料为防止锈蚀或降低摩擦系数，常用不锈为防止锈蚀或降低摩擦系数，常用不锈钢、碳钢镀硬铬，使轴承和轴颈两者表钢、碳钢镀硬铬，使轴承和轴颈两者表面硬度差加大。面硬度差加大。 轴承材料轴承材料 辐射辐射

42、 真空真空 水水 油油 磨粒磨粒 耐酸、碱耐酸、碱 有填料热性塑料有填料热性塑料 少数可用少数可用 通常好通常好 通常差通常差有填料有填料 尚好尚好 很好很好 很差很差大多数可用，大多数可用，避免用石墨避免用石墨作填充物作填充物通常差，注通常差，注意配合表面意配合表面的粗糙度的粗糙度尚好或好尚好或好很好很好部分好部分好一般一般尚好尚好通常好通常好有填料有填料 部分可用部分可用 好好 部分尚好部分尚好 碳碳-石墨石墨 很好很好 很好很好 极差极差 尚好或好尚好或好 好好 不好不好 好好(除强酸外除强酸外)很好、不很好、不要加塑料要加塑料高温高温 200 低温低温-50 （2）轴瓦厚度）轴瓦厚度

43、对于完全塑料的轴瓦，对于完全塑料的轴瓦，=d/(1220), 以金属轴瓦作瓦背时，可适当减薄。以金属轴瓦作瓦背时，可适当减薄。 （4）表面粗糙度）表面粗糙度 Ra=0.20.4m 。轴承承载能力轴承承载能力 失效形式主要是磨损，设计条件是：失效形式主要是磨损，设计条件是： p p 以及以及 pv pv（3）直径间隙）直径间隙 0.05d ，且不小于且不小于 0.1 mm 。 主要设计参数主要设计参数 （1）宽径比：）宽径比：B/d=0.351.5 潘存云教授研制潘存云教授研制将轴瓦内孔做成特殊形状，以产生多个动压油膜，将轴瓦内孔做成特殊形状，以产生多个动压油膜，提高轴承的提高轴承的工作稳定性工

44、作稳定性和和旋转精度旋转精度。 椭圆轴承椭圆轴承 特点：特点：形成两个动压油膜，提高了稳定性。摩擦损耗加形成两个动压油膜，提高了稳定性。摩擦损耗加 大、供油量增大、承载能力降低大、供油量增大、承载能力降低。矢量之合 三油楔轴承三油楔轴承特点：形成三个动压油膜，提高了旋转精度和稳定性。特点：形成三个动压油膜，提高了旋转精度和稳定性。摩擦损耗加大、承载能力降低，制造困难。摩擦损耗加大、承载能力降低，制造困难。固定式固定式可倾式可倾式O O1 1O O3 3O O2 2O O1 1O O2 2制造时两半之间加垫片，镗出圆孔，使用时拆去垫片即可。制造时两半之间加垫片，镗出圆孔，使用时拆去垫片即可。潘存云教授研制二、多油楔二、多油楔轴承轴承 F FF F潘存云教授研制潘存云教授研制潘存云教授研制可倾式可倾式用来承