第13章滑动轴承

1、第十三章第十三章 滑动轴承滑动轴承13.113.1概述概述分类分类1 1、根据轴承工作的、根据轴承工作的摩擦性质摩擦性质分分滑动滑动( (摩擦摩擦) )轴承轴承滚动滚动( (摩擦摩擦) )轴承轴承2 2、根据、根据承载方向承载方向分分径向轴承径向轴承推力轴承推力轴承3 3、滑动轴承特点：平稳、可靠、噪声低、吸振、滑动轴承特点：平稳、可靠、噪声低、吸振、 启动力矩大启动力矩大4 4、滑动轴承设计：结构形式、轴承材料、结构参、滑动轴承设计：结构形式、轴承材料、结构参 数数、润滑剂和润滑方法、计算工作能力润滑剂和润滑方法、计算工作能力13.2 13.2 径向滑动轴承的基本结构径向滑动轴承的基本结构1

2、3.2.113.2.1径向滑动轴承的基本结构径向滑动轴承的基本结构整体式：结构简单、磨损后整体式：结构简单、磨损后无法调整轴承间隙，装拆不便。无法调整轴承间隙，装拆不便。用于：低速、轻载的间歇工作场合，无法用于曲轴用于：低速、轻载的间歇工作场合，无法用于曲轴剖分式剖分式特点于整体式相反。特点于整体式相反。5 . 1dB（宽径比宽径比）时，）时， 采用。采用。自动调心轴承自动调心轴承13.2.213.2.2轴瓦、轴承衬、油孔、油沟和油室轴瓦、轴承衬、油孔、油沟和油室 按构造按构造分类分类整体式整体式剖分剖分式式减摩材料减摩材料轴瓦：轴瓦：按材料按材料分类分类单金属单金属多金属多金属 轴瓦上开设轴

3、瓦上开设油孔油孔和和油沟油沟油孔油孔：供应润滑油；：供应润滑油；油沟油沟：输送和分布润滑油；：输送和分布润滑油；6.36.36.33.23.23.23.225其余D(H8)D (K6)0油沟、油孔：油沟、油孔：，否则，否则，油沟长度油沟长度0.8B0.8B（轴瓦宽度），即（轴瓦宽度），即。13.3 13.3 滑动轴承材料滑动轴承材料轴承材料轴承材料轴瓦轴瓦和和轴承衬轴承衬材料材料主要失效：主要失效：磨损磨损，其次强度不足引起的，其次强度不足引起的疲劳破坏疲劳破坏等。等。13.3.113.3.1轴瓦的失效形式及轴瓦的失效形式及对材料的要求对材料的要求（1 1）足够的疲劳强度；）足够的疲劳强度；（

4、2 2）足够的抗压强度和抗冲击强度；）足够的抗压强度和抗冲击强度；（3 3）良好的减摩性和耐磨性；）良好的减摩性和耐磨性；（4 4）良好的抗胶合性；）良好的抗胶合性；（5 5）良好的顺应性和嵌藏性；）良好的顺应性和嵌藏性；（6 6）良好的润滑油吸附能力；）良好的润滑油吸附能力；（7 7）良好的导热性，良好的经济性和加工性能）良好的导热性，良好的经济性和加工性能。13.3.2 13.3.2 常用轴承材料及其性质常用轴承材料及其性质1 1、金属材料：、金属材料：（）、）、（2）轴承）轴承青铜；表青铜；表13.113.13 3、非金属材料、非金属材料塑性、橡胶等。塑性、橡胶等。强度低，仅用作强度低，

5、仅用作轴承衬轴承衬 2 2、多孔质金属：、多孔质金属：粉末冶金材料粉末冶金材料，低速重载，具有，低速重载，具有自润滑性能自润滑性能。（多孔结构）（多孔结构）13.413.4滑动轴承的润滑材料滑动轴承的润滑材料 润滑油和润滑脂润滑油和润滑脂 13.4.1 13.4.1 滑动轴承润滑油选用原则滑动轴承润滑油选用原则 粘度是最为重要的指标粘度是最为重要的指标 v,pv,p时，粘度时，粘度 v,p v,p 时，粘度时，粘度 t t 时，粘度比通常时，粘度比通常 混合润滑滑动轴承润滑油的选择混合润滑滑动轴承润滑油的选择 P318P318表表13.413.4（表中润滑油是以（表中润滑油是以4040时运动时

6、运动粘度为基础的牌号）粘度为基础的牌号） 13.4.2 13.4.2 滑动轴承润滑脂选用原则滑动轴承润滑脂选用原则 轴径速度小于轴径速度小于2m/s2m/s滑动轴承，一般很难形滑动轴承，一般很难形成液体动压润滑，采用脂润滑。成液体动压润滑，采用脂润滑。 P318P318表表13.513.513.5 13.5 润滑方法润滑方法1.1.油润滑油润滑-连续供油连续供油 间歇供油间歇供油# #连续润滑连续润滑: : 滴油润滑滴油润滑 芯捻或纱线润滑芯捻或纱线润滑 油环润滑油环润滑 飞飞溅润滑溅润滑 浸油润滑浸油润滑 压力循环润滑压力循环润滑2. 2. 脂润滑脂润滑# #润滑杯润滑杯( (黄油杯黄油杯)

7、 )# #润滑方式的决定润滑方式的决定 k k 2-2-润滑脂润滑脂, ,油杯润滑油杯润滑, , k=216- k=216-针阀注油针阀注油, , k=1632- k=1632-油环或飞溅润滑油环或飞溅润滑, , k k 32-32-压力循环润滑压力循环润滑3pvk 一、混合摩擦滑动轴承失效形式一、混合摩擦滑动轴承失效形式胶合、磨损胶合、磨损等等设计准则：至少保持在边界润滑状态，设计准则：至少保持在边界润滑状态，即即。计算方法：简化计算（条件性计算）计算方法：简化计算（条件性计算）复杂复杂13.6 13.6 非液体润滑滑动轴承的计算非液体润滑滑动轴承的计算失失 效效 形形 式式 图图 例例磨损

8、及胶合点蚀及金属剥落1 1、限制轴承平均压强、限制轴承平均压强 pdBFpF F 径向载荷径向载荷, N, N；d d 轴颈直径轴颈直径, mm, mm；B B 轴瓦有效宽度轴瓦有效宽度,mm,mm；pp 许用压强许用压强,Mpa,Mpa。：，。13.6.1 13.6.1 径向滑动轴承的条件性计算径向滑动轴承的条件性计算2 2、限制、限制pvpv值值20000100060pvBFndndBFpvMpaMpam/sm/s pv pv摩擦功耗摩擦功耗发热量发热量易胶合易胶合：限制：限制pvpv是为了是为了。 轴承发热量轴承发热量单位面积摩擦功耗单位面积摩擦功耗pvpv3 3、限制滑动速度、限制滑动

9、速度v vsmvdnv/100060：。13.6.2 13.6.2 推力滑动轴承的条件性计算推力滑动轴承的条件性计算（方法同径向轴承）（自学）（方法同径向轴承）（自学）结构：空心、实心、单环、多环结构：空心、实心、单环、多环13.7 13.7 液体动压形成原理及基本方程液体动压形成原理及基本方程一、液体动压润滑基本方程一、液体动压润滑基本方程雷诺方程雷诺方程1 1、建模、建模 研究对象：被润滑油隔开作相对运动的研究对象：被润滑油隔开作相对运动的两刚体，一个以两刚体，一个以v v运动，一个静止。运动，一个静止。13.7.1 13.7.1 液体动压形成原理液体动压形成原理1 1）忽略压力对润滑油粘

10、度的影响）忽略压力对润滑油粘度的影响2 2）油沿）油沿z z方向无流动，即无限宽轴承方向无流动，即无限宽轴承0zpBB（无限宽）：一维方程（无限宽）：一维方程端泄端泄端泄端泄B BB B为有限宽时：二维方程为有限宽时：二维方程为方便研究，作如下假设：为方便研究，作如下假设：3 3）层流）层流4 4）油与表面吸附，一起运动或静止）油与表面吸附，一起运动或静止即：油层流速即：油层流速y=0y=0，u=v(u=v(板速板速) )y=hy=h，u=0(u=0(静止板静止板) )5 5）不计油的惯性力和重力）不计油的惯性力和重力6 6）油不可压缩：）油不可压缩：=const=const2 2、求解、求解

11、针对针对“连续介质连续介质”，通过取，通过取“微单元体微单元体”手段：手段：:0X0)()(dxdzdyydxdzdydzdxxpppdydzyxpyu由于：由于：22yuxp流速方程：流速方程：yhyxpyhhvu)(21)(剪切流剪切流( (直线分布直线分布) ) 压力流压力流( (抛物线分布抛物线分布) )二次积分二次积分21221CyCyxpu代入边界条件：代入边界条件： y=0y=0，u=vu=v；y=hy=h，u=0u=0连续流动方程：任何截面沿连续流动方程：任何截面沿x x方向单位宽度流量方向单位宽度流量q qx x相等相等301212hxphvdyuqhx设在最大油压设在最大油

12、压P Pmaxmax处，处，h=hh=h0 0( (即即0 xp 时，时，h=hh=h0 0) )，此时：，此时：02hvqx301212121hxpvhvh30)(6hhhvxp一维雷诺方程（一维雷诺方程（R RE E）二、油楔承载机理二、油楔承载机理由由R RE E油压变化与油压变化与 、v v、h h有关有关p p 积分积分油膜承载能力油膜承载能力平衡外载平衡外载30)(6hhhvxp当当h=hh=h0 0时，时，0 xp，p=pp=pmaxmax；当当h hh h0 0时，时，0 xp，油压为减函数。，油压为减函数。 可见，对收敛形油楔，油楔内各处油压大可见，对收敛形油楔，油楔内各处油

13、压大于入口、出口处油压于入口、出口处油压正压力正压力承载。承载。pmaxOxyh0hh0h0exeep=0pexe0移动件静止件eex=0p静止件移动件h=h0p=0任何截面处任何截面处h=hh=h0 0，xp=0=0 ，不能产生高于出口、入口处的，不能产生高于出口、入口处的油压油压不能承载。不能承载。进口小、出口大，油压进口小、出口大，油压p p低于出口、入口压力（负压）低于出口、入口压力（负压）不能承载，相反使两表面相吸。不能承载，相反使两表面相吸。若二板平行：若二板平行：v v若二滑动表面为扩散形：若二滑动表面为扩散形：v v1 1、润滑油有一定、润滑油有一定。2 2、有一定、有一定。承

14、载能力。承载能力v v；3 3、相对滑动面之间必须形成、相对滑动面之间必须形成， 即：油从大口流进，小口流出。即：油从大口流进，小口流出。 （入口、出口处（入口、出口处p p油楔内油楔内p p）4 4、有足够、有足够。xp，承载能力，承载能力。液体动压润滑形成的液体动压润滑形成的：13.8 13.8 液体动压径向滑动轴承承载能力计算液体动压径向滑动轴承承载能力计算1 1）静止：两表面间自然形成以收敛的楔形空间；）静止：两表面间自然形成以收敛的楔形空间；2 2）开始启动：速度低，带入间隙中油量较小，）开始启动：速度低，带入间隙中油量较小， 轴颈在摩擦力作用下轴颈在摩擦力作用下“爬坡爬坡”。3 3

15、）液体动力润滑阶段，）液体动力润滑阶段，n n足够大，带入楔形空间的足够大，带入楔形空间的 油量增大，左侧楔形油膜产生一定的动压力，将油量增大，左侧楔形油膜产生一定的动压力，将 轴颈向右浮起。轴颈向右浮起。13.8.1 13.8.1 径向滑动轴承油膜建立过程：径向滑动轴承油膜建立过程：三阶段三阶段h RrOOMhmineFOOMecos1 1、固定参数、固定参数R R轴承孔半径（轴承孔半径（DD）；）；r r轴颈半径（轴颈半径（d d）；）；2rR（直径间隙（直径间隙dD ）；）；dr；：B/dB/d。几何关系几何关系13.8.2 13.8.2 径向滑动轴承承载能力计算径向滑动轴承承载能力计算

16、2 2、动态参数（变参数）、动态参数（变参数）：OOe：rRee 表示偏心程度表示偏心程度10)1 (minrreh（hhminmin）任一位置任一位置 处，油膜厚度处，油膜厚度h h：coscosrRedOMDMOdODOh )cos1 ()cos1 (rh：连心线：连心线OO与外载与外载F F方向之间的夹角。方向之间的夹角。承载能力和索氏数承载能力和索氏数S S0 0 轴承包角，轴瓦连续包围轴颈所对应的角度。轴承包角，轴瓦连续包围轴颈所对应的角度。 1 1+2 2 承载油膜角承载油膜角 1 1 油膜起始角油膜起始角 2 2 油膜终止角油膜终止角p=pp=pmaxmax处：处：h=hh=h0

17、 0，=0 0 从从OO起至任意起至任意膜厚处的油膜角。膜厚处的油膜角。当当B=B=，即无限宽轴承时，油沿轴向无流动，一维，即无限宽轴承时，油沿轴向无流动，一维R RE E306hhhvdxdprddx )cos1 (h rv转换为极坐标：转换为极坐标：得：得：ddp302)cos1 ()cos(cos6积分一次得任意积分一次得任意 处的油膜压力处的油膜压力p p ：ddpp302)cos1 ()cos(cos611在在 1 1至至 2 2区间内，沿外载荷方向单位宽度的油膜力为：区间内，沿外载荷方向单位宽度的油膜力为：rdpF)(180cos211对有限宽轴承，若不计端泄，油膜承载力对有限宽轴

18、承，若不计端泄，油膜承载力F F为：为：.2BdF),(.02fSBdFS S0 0 索氏数，无量纲索氏数，无量纲单位：单位：F F N N，B B、d d m m， P Pa as s， rad/s rad/s20BdSF， 承载能力承载能力轴承实际承载能力小于上式（端泄）轴承实际承载能力小于上式（端泄）计入端泄时：计入端泄时：),(0dBfSB/dB/d 端泄端泄 S S0 0B/dB/d 端泄端泄 S S0 0其它参数相同时，其它参数相同时，S S0 0 F F，承载力，承载力B/dB/d一定：一定： S S0 0 F F， h hminmin但保证流体动力润滑：但保证流体动力润滑：mi

19、nminhh)1 (min rhS S 安全系数，考虑表面形状不准确和零件变形，安全系数，考虑表面形状不准确和零件变形， S2S2一般可取一般可取；13.9.113.9.1保证液体动力润滑的条件（保证液体动力润滑的条件（）：）：)()1 (21minzzRRSrhR Rz1z1、R Rz2z2 轴颈、轴瓦表面微观不轴颈、轴瓦表面微观不 平度的十点高度，平度的十点高度，m13.9 13.9 径向滑动轴承的有关性能参数计算与选择径向滑动轴承的有关性能参数计算与选择13.9.2 13.9.2 流量计算流量计算体积流量：体积流量：vvqdq3vm3功耗计算功耗计算vFvFPu),(dBfu 摩擦特性系

20、数摩擦特性系数vq 无量纲体积流量，无量纲体积流量，),/,(dBfP350P350：图：图17.1917.19P329P329：图：图13.1613.16t=t= （P328 P328 式式13.1013.10）tt 油温升油温升 t = tt = t2 2t t1 1流出流出流入流入平均温度：平均温度：Ctttttm7521)(21121CCt4530113.9.3 13.9.3 热平衡计算热平衡计算摩擦功摩擦功热量：热量：vF 流动的润滑油带走：流动的润滑油带走：tqcvp通过轴承座散热：通过轴承座散热：tdBb热平衡条件：热平衡条件：tdBtqcvFbvp13.9.413.9.4滑动轴

21、承有关滑动轴承有关参数选择参数选择5 . 15 . 0dBB/dB/d 端泄量端泄量，承载能力，承载能力 ， 轴承刚度轴承刚度，tt，B/dB/d端泄量端泄量，承载能力，承载能力， 运转稳定性运转稳定性高速：发热严重高速：发热严重 使使 q q 端泄端泄，温升，温升重载：重载：承载能力承载能力 选选20BdSF4310)0 . 16 . 0(v F F 承载能力承载能力，但易发热，但易发热低速重载，低速重载， 高速，高速， ，因为润滑油内摩擦几乎与转速，因为润滑油内摩擦几乎与转速平方成正比平方成正比dBFp pp F F一定时，一定时，B B、d d可可，尺寸，尺寸；传动较平稳；传动较平稳pp h hminmin 不易形成动压润滑，磨损不易形成动压润滑，磨损pp F F，轴颈运动易失稳，轴颈运动易失稳3 3、由于影响液体动压轴承的、由于影响液体动压轴承的，所以设计中若调整了某一参数，将会影响其它参所以设计中若调整了某一参数，将会影响其它参数，凡受到影响的参数都应重新计算。数，凡受到影响的参数都应重新计算。注意：注意：1 1、液体动力润滑轴承在、液体动力润滑轴承在，设计时，应验算，设计时，应验算pppp，vvvv，pvpvpvpv2 2、零件有制造误差，计算时应