机械设计第17章

1、1概述概述滑动轴承的结构形式滑动轴承的结构形式轴瓦的材料和结构轴瓦的材料和结构非液体摩擦滑动轴承的设计非液体摩擦滑动轴承的设计液体动压滑动轴承的设计液体动压滑动轴承的设计Design of Machinery2v 滑动轴承工作平稳、可靠，噪声较滚动轴承低。滑动轴承工作平稳、可靠，噪声较滚动轴承低。如果能够保证液体摩擦润滑，滑动表面被润滑如果能够保证液体摩擦润滑，滑动表面被润滑油分开而不发生直接接触，可以减小摩擦损失油分开而不发生直接接触，可以减小摩擦损失和表面磨损，且油膜具有一定的吸振能力。和表面磨损，且油膜具有一定的吸振能力。v滑动轴承设计包括下列一些内容：滑动轴承设计包括下列一些内容：决定

2、轴承的结构型决定轴承的结构型选择轴瓦和轴承衬的材料选择轴瓦和轴承衬的材料决定轴承结构参数决定轴承结构参数选择润滑剂和润滑方法选择润滑剂和润滑方法计算轴承工作能力。计算轴承工作能力。Design of Machinery3由于滑动轴承的摩擦损耗一般都比较大，维由于滑动轴承的摩擦损耗一般都比较大，维护也比较复杂，所以在很多场合采用滚动护也比较复杂，所以在很多场合采用滚动轴承。轴承。v由于滑动轴承本身的一些独特的忧点，它由于滑动轴承本身的一些独特的忧点，它在某些特殊场合仍占有重要地位。主要应在某些特殊场合仍占有重要地位。主要应用在以下几种情况：用在以下几种情况：v工作转速特高时使用。工作转速特高时使

3、用。因为在这种转速下，滚动轴承的寿命将大为降低。Design of Machinery4因为滑动轴承比滚动轴承中影响精度的零件数少，故可制造得更为精确。v对轴的支承位置要求特别精确时使用。对轴的支承位置要求特别精确时使用。若采用滚动轴承，由于必须单件生产，因而造价很高。v特重型的轴承。特重型的轴承。Design of Machinery5v承受巨大的冲击和振动载荷的轴承。承受巨大的冲击和振动载荷的轴承。由于滑动由于滑动轴承的轴瓦和轴颈间的支承面一般较大，而且有油轴承的轴瓦和轴颈间的支承面一般较大，而且有油层的缓冲和阻尼作用，因而具有比滚动轴承更优越层的缓冲和阻尼作用，因而具有比滚动轴承更优越的

4、工作性能。的工作性能。v根据装配要求必须做成剖分式的轴承（如曲根据装配要求必须做成剖分式的轴承（如曲轴的轴承）。轴的轴承）。滚动轴承无法满足这种要求。滚动轴承无法满足这种要求。v当轴的排列较紧密时，由于空间尺寸的限制，当轴的排列较紧密时，由于空间尺寸的限制，必须采用径向尺寸较小的轴承。必须采用径向尺寸较小的轴承。v滑动轴承在航空发动机附件、仪表，金属切滑动轴承在航空发动机附件、仪表，金属切削机床、内燃机、铁路机车及车辆、轧钢机，削机床、内燃机、铁路机车及车辆、轧钢机，雷达、卫星通讯地面站及天文望远镜等方面雷达、卫星通讯地面站及天文望远镜等方面应用很广泛。应用很广泛。Design of Mach

5、inery6n流体动压滑动轴承（动压轴承）流体动压滑动轴承（动压轴承）n液体摩擦滑动轴承液体摩擦滑动轴承n非液体摩擦滑动轴承非液体摩擦滑动轴承n非液体摩擦是指边界摩擦和混合摩非液体摩擦是指边界摩擦和混合摩擦的总称擦的总称n流体静压滑动轴承（静压轴承）流体静压滑动轴承（静压轴承）Design of Machinery7 完全液体摩擦完全液体摩擦 边界摩擦边界摩擦 干摩擦干摩擦滑动轴承工作滑动轴承工作的理想状态的理想状态Design of Machinery8n轴承盖、轴承座、剖分轴瓦、螺栓轴承盖、轴承座、剖分轴瓦、螺栓n轴承剖分面最好与载荷方向近于垂直。轴承剖分面最好与载荷方向近于垂直。正剖分正

6、剖分斜剖分斜剖分Design of Machinery9n轴瓦轴瓦是轴承直接和轴颈相接触的零件。在是轴承直接和轴颈相接触的零件。在液体摩擦状态下工作时，轴颈与轴瓦间有油液体摩擦状态下工作时，轴颈与轴瓦间有油膜隔开；在启动、停车、换向或转速变化时，膜隔开；在启动、停车、换向或转速变化时，轴颈与轴瓦不可避免地直接接触。轴颈与轴瓦不可避免地直接接触。n为了节省贵金属或其他需要，常在轴瓦内表为了节省贵金属或其他需要，常在轴瓦内表面上贴附一层面上贴附一层轴承衬轴承衬。n在轴瓦内壁在轴瓦内壁不负担载荷的表面上不负担载荷的表面上开设油沟。开设油沟。Design of Machinery10n整体式轴承：整体

7、式轴承：Design of Machinery11n最常用的轴承座材料为铸铁，轴承座用最常用的轴承座材料为铸铁，轴承座用螺栓与机座联接，顶部设有装油杯的螺螺栓与机座联接，顶部设有装油杯的螺纹孔。纹孔。n轴承孔内压入用减磨材料制成的轴套。轴承孔内压入用减磨材料制成的轴套。轴套上开有油孔，并在内表面上开油沟轴套上开有油孔，并在内表面上开油沟以输送润滑油。以输送润滑油。n优点优点：结构简单、刚度较大：结构简单、刚度较大n缺点缺点：当滑动表面磨损而间隙过大时，：当滑动表面磨损而间隙过大时，无法调整轴承间隙。轴径只能从端部装无法调整轴承间隙。轴径只能从端部装入，对于粗重的轴或具有中轴颈的轴安入，对于粗重

8、的轴或具有中轴颈的轴安装不便。装不便。Design of Machinery12n轴瓦外表面做成球面轴瓦外表面做成球面形状，与轴承座的球形状，与轴承座的球状内表面配合，球面状内表面配合，球面中心通过轴颈的轴线，中心通过轴颈的轴线，轴瓦可以自动调位以轴瓦可以自动调位以适应轴颈在轴弯曲时适应轴颈在轴弯曲时产生的倾斜。产生的倾斜。Design of Machinery13n 外锥面轴套（圆轴颈）外锥面轴套（圆轴颈） 内锥面轴套（圆锥轴内锥面轴套（圆锥轴颈）颈）Design of Machinery14n推力轴承用来承受轴向载荷，当与向心轴承联推力轴承用来承受轴向载荷，当与向心轴承联合使用时，可以承受

9、复合载荷。合使用时，可以承受复合载荷。n推力轴承由轴承座和推力轴颈组咸。轴颈结构推力轴承由轴承座和推力轴颈组咸。轴颈结构形式有：形式有：n实心式实心式n空心式空心式n单环式单环式n多环式多环式n推力轴承的工作表面可以是轴的端面或轴上的推力轴承的工作表面可以是轴的端面或轴上的环形平面。环形平面。Design of Machinery15n实心式实心式n空心式空心式n单环式单环式n多环式多环式n多油楔多油楔式式Design of Machinery16n轴瓦的主要失效形式是磨损和胶合。轴瓦的主要失效形式是磨损和胶合。n 选择轴瓦材料应考虑的内容：选择轴瓦材料应考虑的内容：n强度、韧性、顺应性和嵌藏

10、性；强度、韧性、顺应性和嵌藏性；n磨合性、减磨性、耐磨性和抗胶合性；磨合性、减磨性、耐磨性和抗胶合性；n耐腐蚀性耐腐蚀性n润滑性能和热学性质（传热性及热膨胀润滑性能和热学性质（传热性及热膨胀性）；性）；n工艺性；工艺性；n经济性。经济性。Design of Machinery17n强度强度包括冲击强度、抗压强度和疲劳强度。包括冲击强度、抗压强度和疲劳强度。n顺应性顺应性是是轴承能适应轴的弯曲和其它几何形状误差轴承能适应轴的弯曲和其它几何形状误差的能力的能力n嵌藏性嵌藏性 在摩擦表面间混人异物，如尘土或金属碎在摩擦表面间混人异物，如尘土或金属碎屑等，应能嵌人轴瓦材料中而不外露，以使轴颈及轴屑等，

11、应能嵌人轴瓦材料中而不外露，以使轴颈及轴瓦表面不受磨损。瓦表面不受磨损。n磨合性磨合性是指材料消除表面不平度，使轴瓦表面和轴是指材料消除表面不平度，使轴瓦表面和轴颈表面相互吻合的性质。颈表面相互吻合的性质。n减摩性减摩性是指材料具有较低的摩擦阻力的性质。是指材料具有较低的摩擦阻力的性质。n耐磨性耐磨性是指材料抵抗磨粒磨损和胶合磨损的性质。是指材料抵抗磨粒磨损和胶合磨损的性质。Design of Machinery18n金属材料金属材料n轴承合金轴承合金、铜合金铜合金、铝合金、减磨铸、铝合金、减磨铸铁铁n非金属材料非金属材料n塑料、橡胶、硬木、石墨塑料、橡胶、硬木、石墨n粉末冶金材料粉末冶金材料

12、 Design of Machinery19n又称为巴氏合金或白合金；又称为巴氏合金或白合金；n轴承合金分两大类轴承合金分两大类n以锡为基本成分，加入适量的锑和铜制成，称为以锡为基本成分，加入适量的锑和铜制成，称为锡锡基轴承合金基轴承合金。n以铅为基本成分，加入适量的锡和锑制成，称为以铅为基本成分，加入适量的锡和锑制成，称为铅铅基轴承合金基轴承合金。n硬晶粒起耐磨作用，软基体则增加材料的塑性。硬晶粒硬晶粒起耐磨作用，软基体则增加材料的塑性。硬晶粒受重载时可以嵌藏到软基里。在所有轴承材料中轴承受重载时可以嵌藏到软基里。在所有轴承材料中轴承合金的嵌藏性和顺应性最好，很容易和轴颈磨合，它与合金的嵌藏

13、性和顺应性最好，很容易和轴颈磨合，它与轴颈的抗胶合能力也较好。轴颈的抗胶合能力也较好。n缺点：机械强度较低，只用作轴承衬材料。锡基合金的缺点：机械强度较低，只用作轴承衬材料。锡基合金的热膨胀性质比铅基合金好，更适合用于高速轴承，但价热膨胀性质比铅基合金好，更适合用于高速轴承，但价格较贵。格较贵。Design of Machinery20n铸造铅青铜铸造铅青铜 常用浇注或烧给的办法附于低碳钢轴常用浇注或烧给的办法附于低碳钢轴瓦的内表面上，以制成双金属轴瓦。也可以在其表面瓦的内表面上，以制成双金属轴瓦。也可以在其表面再覆盖一薄层轴承合金，制成三金属轴瓦。再覆盖一薄层轴承合金，制成三金属轴瓦。ZCu

14、Pb30n铸造锡锌铅青铜铸造锡锌铅青铜 常作为整体式轴瓦及轴套材料。常作为整体式轴瓦及轴套材料。ZQSn6-6-3n铸造锡磷青铜铸造锡磷青铜 铜合金中性能最好的轴瓦材料，用来铜合金中性能最好的轴瓦材料，用来制作整体轴瓦或轴套。制作整体轴瓦或轴套。ZCuSn10P1n铸造铝青铜铸造铝青铜 是铜合金中强度最高的轴瓦材料。硬是铜合金中强度最高的轴瓦材料。硬度也较高，嵌藏性及顺应性较差。故与其相配的轴颈度也较高，嵌藏性及顺应性较差。故与其相配的轴颈应有较高的硬度及较低的表面粗糙度。应有较高的硬度及较低的表面粗糙度。ZCuAl10Fe3n铸造黄铜铸造黄铜 用于滑动速度不高的轴承。用于滑动速度不高的轴承。

15、Design of Machinery21n铝合金铝合金 是金属轴瓦材料中应用较晚的一个是金属轴瓦材料中应用较晚的一个品种。它的强度高、耐腐蚀，导热性良好。品种。它的强度高、耐腐蚀，导热性良好。要求轴颈表面有高硬度和低的表面粗糙度。要求轴颈表面有高硬度和低的表面粗糙度。n 铸铁铸铁 普通灰铸铁或加有镍，铬、钛等合金普通灰铸铁或加有镍，铬、钛等合金成分的耐磨灰铸铁，或者球墨铸铁，都可以成分的耐磨灰铸铁，或者球墨铸铁，都可以用作轻载低速轴承的轴瓦材料。用作轻载低速轴承的轴瓦材料。材料中的片材料中的片状或球状石墨成分在材料表面上覆盖后，可状或球状石墨成分在材料表面上覆盖后，可以形成一层起润滑作用的石

16、墨层。以形成一层起润滑作用的石墨层。耐磨铸铁耐磨铸铁表面经磷化处理后，即可形成一多孔性薄层，表面经磷化处理后，即可形成一多孔性薄层，有助于提高其耐磨性。有助于提高其耐磨性。Design of Machinery22n用不同的金属粉末经压制、烧结而成的多孔用不同的金属粉末经压制、烧结而成的多孔结构的轴瓦材料。孔隙约占体积的结构的轴瓦材料。孔隙约占体积的10%35 % 。使用前先把轴瓦在热油中浸渍数小。使用前先把轴瓦在热油中浸渍数小时，使孔隙中充满润滑油，因而通常把这种时，使孔隙中充满润滑油，因而通常把这种材料制成的轴承叫材料制成的轴承叫含油轴承含油轴承。n它具有它具有自润滑性自润滑性。工作时，由

17、于轴颈转动的。工作时，由于轴颈转动的抽吸作用及轴承发热时油的膨胀作用，油便抽吸作用及轴承发热时油的膨胀作用，油便进人摩擦表面间起润滑作用；不工作时，因进人摩擦表面间起润滑作用；不工作时，因毛细管作用，油便被吸回到轴承内部，故在毛细管作用，油便被吸回到轴承内部，故在相当长时间内即使不加润滑油仍能很好地相当长时间内即使不加润滑油仍能很好地工作。工作。Design of Machinery23n由于其韧性较小，故宜用于由于其韧性较小，故宜用于平稳无冲击平稳无冲击载荷及中低速度或加油不方便的载荷及中低速度或加油不方便的情况下。情况下。n常用的有青铜常用的有青铜石墨、多孔铁质和铁石墨、多孔铁质和铁石墨三

18、种。这些材料可用大量生产的加石墨三种。这些材料可用大量生产的加工方法制成尺寸比较准确的整体轴套。工方法制成尺寸比较准确的整体轴套。我国有专门制造含油轴承的工厂，需用我国有专门制造含油轴承的工厂，需用时可根据设计手册选用。时可根据设计手册选用。Design of Machinery24n塑料塑料 摩擦系数小，可承受冲击载荷，用于温度不摩擦系数小，可承受冲击载荷，用于温度不高、载荷不大的场合。高、载荷不大的场合。n石墨石墨 石墨本身是一种良好的固体润滑剂。用石墨石墨本身是一种良好的固体润滑剂。用石墨制出的轴瓦及轴套，摩擦系数小，杭粘着性好。性制出的轴瓦及轴套，摩擦系数小，杭粘着性好。性质很脆，受冲

19、击载荷时易碎。质很脆，受冲击载荷时易碎。n橡胶橡胶 用于以水作润滑剂之处。轴承内壁上带有纵用于以水作润滑剂之处。轴承内壁上带有纵向沟槽，以利润滑剂的流通。向沟槽，以利润滑剂的流通。n酚醛胶布酚醛胶布 用布、石棉布或其它人造纤维布用酚醛用布、石棉布或其它人造纤维布用酚醛树脂粘合起来的层状结构的材料。抗粘着性好，强树脂粘合起来的层状结构的材料。抗粘着性好，强度高，对于水、酸和碱，有良好的耐腐蚀性。度高，对于水、酸和碱，有良好的耐腐蚀性。n尼龙尼龙 自润滑性、耐腐蚀性、耐磨性、减振性较好。自润滑性、耐腐蚀性、耐磨性、减振性较好。25轴瓦的结构形式轴瓦的结构形式轴瓦的固定方法轴瓦的固定方法油沟和油槽油

20、沟和油槽Design of Machinery26n整体式（轴套）整体式（轴套）n剖分式剖分式n为了改善轴瓦表面的摩擦性质，常在其内表面为了改善轴瓦表面的摩擦性质，常在其内表面上浇注一层或两层减摩材料，称为轴承衬，所上浇注一层或两层减摩材料，称为轴承衬，所以轴瓦又有以轴瓦又有双金属轴瓦双金属轴瓦和和三金属轴瓦三金属轴瓦。这样还。这样还可以节约贵重金属。可以节约贵重金属。n非金属轴瓦，既可以是整体非金属的，也可以非金属轴瓦，既可以是整体非金属的，也可以是在钢套上镶衬非金属材料的结构是在钢套上镶衬非金属材料的结构。Design of Machinery27 整体式轴瓦整体式轴瓦 剖分式轴瓦剖分式轴

21、瓦Design of Machinery28Design of Machinery29n 轴瓦和轴承座不允许有相对移动。为了防止轴瓦和轴承座不允许有相对移动。为了防止轴瓦沿轴向和周向移动，可将其两端做出凸缘轴瓦沿轴向和周向移动，可将其两端做出凸缘来作轴向定位和用紧定螺钉或销钉将其固定在来作轴向定位和用紧定螺钉或销钉将其固定在轴承座上。轴承座上。Design of Machinery30n为了把润滑油导入整个摩擦面间，轴瓦或轴颈为了把润滑油导入整个摩擦面间，轴瓦或轴颈上须开设油孔和油沟。油孔用于供油，油沟用上须开设油孔和油沟。油孔用于供油，油沟用于输送和分布润滑油。于输送和分布润滑油。n油孔和油沟的位置和形状对轴承的承载能力和油孔和油沟的位置和形状对轴承的承载能力和寿命影响很大。寿命影响很大。n油孔设置在油膜压力最小的地方。油孔设置在油膜压力最小的地方。n油槽应开在轴承不受力或压力较小的区域，以油槽应开在轴承不受力或压力较小的区域，以利供油，