滑动轴承(南航王晓雷)

1、滑滑 动动 轴轴 承承南京航空航天大学 王晓雷主要内容主要内容： 摩擦和磨损；摩擦和磨损； 润滑的一般知识；润滑的一般知识； 滑动轴承的类型及其结构形式；滑动轴承的类型及其结构形式； 流体动压润滑基本理论；流体动压润滑基本理论； 滑动轴承的润滑。滑动轴承的润滑。概 述 摩擦：摩擦：在正压力作用下，相互接触的两个在正压力作用下，相互接触的两个物体在相对滑动或有相对滑动趋势时，在物体在相对滑动或有相对滑动趋势时，在接触表面上就会产生抵抗滑动的阻力的现接触表面上就会产生抵抗滑动的阻力的现象。象。 磨损：磨损：摩擦表面的物质丧失或转移。摩擦表面的物质丧失或转移。 润滑：润滑：为了减少磨损和摩擦能量消耗

2、的手为了减少磨损和摩擦能量消耗的手段。段。公元前1800年，埃及达芬奇达芬奇 (1452 1519) 一、 摩擦摩擦的二重性 在发动机的输出功率中，摩擦损失占48%，高于加速的35%，巡航的17%。 摩擦表面表面积与真实接触面积 滑动摩擦的分类滑动摩擦的分类1）干摩擦干摩擦：两摩擦表面间：两摩擦表面间无任何润滑剂或保护膜的纯无任何润滑剂或保护膜的纯净金属接触时的摩擦净金属接触时的摩擦（ f=0.70.8)。工程上通常。工程上通常把不出现显著润滑现象的摩把不出现显著润滑现象的摩擦作为干摩擦（擦作为干摩擦（ f=0.150.2) 。粘着2）流体摩擦流体摩擦：两摩擦表面完：两摩擦表面完全被流体层隔开

3、。摩擦发生全被流体层隔开。摩擦发生在固体与流体之间、流体内在固体与流体之间、流体内部，摩擦系数极小（部，摩擦系数极小（f=0.01)。流体摩擦也称为流体润滑。流体摩擦也称为流体润滑。 滑动摩擦的分类滑动摩擦的分类3）边界摩擦边界摩擦：两摩擦表面各附：两摩擦表面各附有一层极薄的边界膜，两表面仍有一层极薄的边界膜，两表面仍有凸峰接触。有凸峰接触。边界膜：吸附膜（物理吸附边界膜：吸附膜（物理吸附分分子引力，化学吸附子引力，化学吸附化学键力）、化学键力）、化学反应膜（化合物）。化学反应膜（化合物）。 滑动摩擦的分类滑动摩擦的分类4）混合摩擦混合摩擦：两摩擦表面间同时存在干摩擦、：两摩擦表面间同时存在干

4、摩擦、流体摩擦、边界摩擦。流体摩擦、边界摩擦。 滑动摩擦的分类滑动摩擦的分类摩擦特性曲线摩擦特性曲线摩擦系数粘度 速度/压力二、磨损时间磨损率跑和，磨合正常磨损剧烈磨损浴盆曲线粘着磨损切削磨损疲劳磨损腐蚀磨损Ploughing Wedge formation Cuttingn轴颈轴颈n轴瓦轴瓦滑动轴承的基本结构滑动轴承的基本结构按承载能力分为按承载能力分为：1）向心滑动轴承（承受径向载荷）；）向心滑动轴承（承受径向载荷）；2）推力滑动轴承（承受轴向载荷）；）推力滑动轴承（承受轴向载荷）；3）向心推力滑动轴承（承受径向和轴向载荷）。）向心推力滑动轴承（承受径向和轴向载荷）。滑动轴承的类型？滑动轴

5、承的类型？向心滑动轴承向心滑动轴承整体式、剖分式和调心式。整体式、剖分式和调心式。上轴瓦轴承座轴承盖下轴瓦螺柱轴承座轴承盖 推力滑动轴承推力滑动轴承 端面推力轴承、轴环推力轴承。端面推力轴承、轴环推力轴承。dFadd0FaFadd0Fadd0(a)(b)(c)(d)实心端面实心端面 空心端面空心端面dFadd0FaFadd0Fadd0(a)(b)(c)(d)单环及多环式轴环推力轴承单环及多环式轴环推力轴承单环式单环式 多环式多环式轴瓦结构轴瓦结构在结构上有整体式（轴套）和剖分式。在结构上有整体式（轴套）和剖分式。薄壁轴瓦薄壁轴瓦厚壁轴瓦厚壁轴瓦整体轴瓦整体轴瓦卷制轴套卷制轴套 为了具有足够的强

6、度和良好的减磨性，轴为了具有足够的强度和良好的减磨性，轴瓦通常由多种材料制成（轴承衬为瓦通常由多种材料制成（轴承衬为0.56mm)。轴承衬轴承衬 为了将润滑剂引入整个摩擦区，在轴瓦为了将润滑剂引入整个摩擦区，在轴瓦的非承载区开有油孔、油沟和油室。的非承载区开有油孔、油沟和油室。 四、轴承材料四、轴承材料( (轴瓦和轴承衬）轴瓦和轴承衬）失效形式：磨损、胶合、疲劳、轴承衬脱落。失效形式：磨损、胶合、疲劳、轴承衬脱落。轴瓦材料具有性能：轴瓦材料具有性能：强度和塑性强度和塑性减磨性和耐磨性减磨性和耐磨性容易跑合容易跑合良好的导热、防腐蚀和抗胶合性能良好的导热、防腐蚀和抗胶合性能工艺性好工艺性好价格便

7、宜价格便宜常用的轴瓦和轴承衬材料1、轴承合金巴氏合金，工作温度150C锡锑轴承合金ZSnSb11Cu6, ZSnSb8Cu4铅锑轴承合金ZPbSb16Sn16Cu2ZPbSb15Sn5Cu32、铜合金铸造铝青铜铸锡锌铅青铜铸锡磷青铜铸造黄铜3、铸铁4、粉末冶金多孔铁多孔铝多孔青铜5、非金属材料滑动轴承油润滑脂润滑固体润滑，含油润滑，无润滑流体摩擦滑动轴承非流体摩擦滑动轴承流体动压润滑轴承流体静压润滑轴承非流体润滑滑动轴承的失效非流体润滑滑动轴承的失效失效：主要为磨损或失效：主要为磨损或胶合胶合。疲劳点蚀疲劳点蚀 表面划伤表面划伤 轴瓦磨损轴瓦磨损流体动压润滑滑动轴承的承载原理流体动压润滑滑动轴

8、承的承载原理 利用摩擦表面的几利用摩擦表面的几何形状和相对运动，何形状和相对运动，并借助粘性流体动并借助粘性流体动力学的作用，使润力学的作用，使润滑剂进入两摩擦表滑剂进入两摩擦表面之间形成压力油面之间形成压力油膜，从而将两摩擦膜，从而将两摩擦表面分开。表面分开。 1. 流流体动压润滑的基本方程体动压润滑的基本方程 考虑两块刚性平板考虑两块刚性平板A和和B中间充满润滑油，板中间充满润滑油，板B静止不动，板静止不动，板A以速度沿以速度沿x方向移动。方向移动。在建立数学模型时的基本假设：在建立数学模型时的基本假设：1）层流；）层流；2）不可压；）不可压；3）忽略油的质量；）忽略油的质量；4）摩擦面为

9、理想）摩擦面为理想 光滑的，并与油光滑的，并与油 液间无相对滑动；液间无相对滑动；5）无）无z方向流动。方向流动。润滑油内存在着层与层间的摩擦切应力，根据实验结果，得到下面的关系式： 此式称为牛顿粘性定律。式中，u为油层中任一点的速度；du/dy是该点的速度梯度；比例常数定义为流体的动力粘度（常简称为粘度）。 udydu1）两表面成楔状；）两表面成楔状；2）润滑油要具有）润滑油要具有一定的粘度；一定的粘度；3）两表面间有一）两表面间有一定的相对速度定的相对速度V，且能使润滑具挤且能使润滑具挤压趋势。压趋势。2.2.流体动压润滑的流体动压润滑的必要条件：必要条件：P max306hhhVxp3.

10、3.滑动轴承的主要形式及参数滑动轴承的主要形式及参数 圆柱轴承圆柱轴承 是轴瓦的包角。是轴瓦的包角。椭圆轴承椭圆轴承R为轴承半径为轴承半径(D为直径为直径)； r为轴颈半径为轴颈半径(d为直径为直径)； h为任一位置为任一位置 处的油膜厚度；处的油膜厚度；c=R r为半径间隙；为半径间隙；W为外载荷；为外载荷； 为偏位角；为偏位角； =c/R为间隙比；为间隙比；e为偏心距；为偏心距； =e/c为偏心率；为偏心率；h min =c e为最小油膜厚度；为最小油膜厚度；H min = h min /c= 1 为最小为最小油膜厚度；油膜厚度；L 为轴为轴瓦的有效长度；瓦的有效长度；L/D为长径比。为长

11、径比。4. 润滑轴承的工作状态润滑轴承的工作状态无限短轴承的压力分布：无限短轴承的压力分布：L2R滑动轴承的润滑滑动轴承的润滑1. 润滑剂的类型润滑剂的类型1）液体：液体：矿物油、动物油、植物油、合成油。矿物油、动物油、植物油、合成油。2）气体：气体：空气、氢气、水蒸汽、液态金属蒸汽。空气、氢气、水蒸汽、液态金属蒸汽。3）脂：脂：用稠化剂将润滑油稠化成膏状。用稠化剂将润滑油稠化成膏状。4）固体：固体：无机化合物无机化合物石墨、二硫化钼，硼砂。石墨、二硫化钼，硼砂。 有机化合物有机化合物金属皂、动物蜡。金属皂、动物蜡。 2. 润滑剂的主要性能指标润滑剂的主要性能指标1）粘度：粘度：流体抵抗剪切变

12、形的能力，表示流体内摩擦阻流体抵抗剪切变形的能力，表示流体内摩擦阻力的大小。当润滑油呈层流流动时，各油层间力的大小。当润滑油呈层流流动时，各油层间的剪应力的剪应力 与速度梯度与速度梯度d u/d y成正比成正比 =- d u/d y 其中其中 称为动力粘度或绝对粘称为动力粘度或绝对粘度度。符合此关系的流体称为。符合此关系的流体称为牛顿流体牛顿流体。单位：单位： 的国际单位制量纲为的国际单位制量纲为Pas，1Pas=1Ns/m21dyns/cm2=1P(泊）泊） P/100=1cP（厘泊）（厘泊）1Pas=10P=1000cP运动粘度运动粘度:v= / (m2/s) 1 m2/s=1St（斯）（

13、斯）=100cSt（厘斯）（厘斯）2）油性：油性：形成吸附膜的能力；形成吸附膜的能力； 油性添加剂是由极性非常强的长链型分子组成, 在常温条件下即可与金属表面形成吸附膜。也有人提出: 在中等温度和轻载荷条件下, 油性添加剂能够形成厚的高粘性厚膜。良好的油性剂除要求极性团与金属表面具有很强的吸附力之外, 为了完全隔开摩擦表面和得到低的摩擦系数,极性分子的组成应包含多于1214 个碳原子数。3）极压性能：极压性能：润滑油中活性分子与摩擦表面形成润滑油中活性分子与摩擦表面形成抗磨损、耐高压化学反应膜的能力；抗磨损、耐高压化学反应膜的能力； 金属摩擦副承受高速重载荷时产生大量的热, 通常的抗磨剂形成的

14、表面膜不能承受这种高温重载条件。而极压添加剂与金属表面生成较强的化学反应膜, 可防止金属表面擦伤甚至烧结。通常把这种苛刻的边界润滑叫做极压润滑, 因此这种添加剂称为极压添加剂。4）凝点：凝点：润滑油凝固时的温度；润滑油凝固时的温度；5）闪点：闪点：润滑油在火焰下闪烁时的最低温度润滑油在火焰下闪烁时的最低温度；6）滴点：滴点：润滑脂受热开始滴下的温度；润滑脂受热开始滴下的温度；7）针入度：针入度：用标准锥针在用标准锥针在5s时间内沉入润滑脂试时间内沉入润滑脂试样的深度。样的深度。 3. 润滑剂的选择润滑剂的选择 滑动轴承中应用最多的润滑剂是润滑油。对于流体润滑动轴承中应用最多的润滑剂是润滑油。对于流体润滑主要考虑润滑油的粘度；对于非液体润滑主要考虑润滑滑主要考虑润滑油的粘度；对于非液体润滑主要考虑润滑油的油性。表油的油性。表11.12。 对于要求不高或摆动工作的非液体润滑轴承，可选用润对于要求不高或摆动工作的非液体润滑轴承，可选用润滑脂润滑。工业上常用的润滑脂有钙基润滑脂滑脂润滑。工