第十三章滑动轴承

1、 第十三章 滑动轴承 滑动轴承的特点及应用w 优点：优点： 结构简单，制造、装拆方便；具有良好的耐冲击性和吸振性能，运转平稳，旋转精度高；寿命长，可做成剖分式。w 缺点：缺点： 维护复杂；对润滑条件要求高；边界润滑轴承的摩擦损耗较大。w 应用：应用： 1、高速、高精度、重载、要求剖分结构的场合。 （大型发电机主轴、仪表、雷达）。 2、低速、有冲击和恶劣环境的机器中。 （如水泥搅拌机，破碎机）。滑动轴承整体式径向滑动轴承 13.1 摩擦、磨损及润滑基本知识w 在正压力作用下相互接触的两个物体受切向外力的影响而发生相对滑动，或有相对滑动的趋势时，在接触表面上就会产生抵抗滑动的阻力，这一自然现象称作

2、摩擦摩擦，这时所产生的阻力叫作摩擦力摩擦力。w 摩擦是一种不可逆过程，其结果会有能量损失和摩擦表面物质的丧失或转移，即磨损。w 为了控制摩擦、磨损，提高机械效率，减少能量损失，降低材料消耗，保证机器工作的可靠性,采取的有效手段为润滑。摩擦的分类w 1 1、内摩擦：、内摩擦： 发生在物质内部，阻碍分子间相对运动的摩擦。w 2 2、外摩擦：、外摩擦： 当相互接触的两个物体发生相对滑动或有相对滑动的趋势时，在接触表面上产生的阻碍相对滑动的摩擦。 根据摩擦表面间存在润滑剂的情况，摩擦根据摩擦表面间存在润滑剂的情况，摩擦又分为：又分为：干摩擦；边界摩擦；液体摩擦；混合摩擦。 1、干摩擦w 定义及特点：定

3、义及特点： 干摩擦是指表面间无任何润滑剂或保护膜的纯金属接触时的摩擦。此时，摩擦系数最大，f0.3，伴随有大量的摩擦功损耗和严重的磨损，在滑动轴承中表现为强烈的升温，甚至把轴瓦烧毁。所以在滑动轴承中不允许出现干摩擦。2、边界摩擦w 定义及特点：定义及特点： 两摩擦面间加入润滑油后，在金属表面会形成一层边界膜，它可能是物理吸附膜，也可能是化学反应膜。边界油膜很薄(厚度小于1m)，不足以将两金属表面完全分开，在相互运动时两金属表面微观的凸峰部分仍将相互接触，这种状态叫边界摩擦（边界润滑）。 3、流体摩擦w 定义及特点定义及特点 两摩擦表面被流体（液体或气体）完全隔开，没有金属表面间的摩擦，只有流体

4、之间的摩擦，这种摩擦叫流体摩擦，属于内摩擦。流体摩擦的摩擦系数很小（f=0.0010.13）,不会发生金属表面的磨损，是理想的摩擦状态。但实现流体摩擦（流体润滑）必须具备一定的条件。 4、混合摩擦w 定义：定义： 两摩擦面间同时存在干摩擦、边界摩擦和流体摩擦的现象称混合摩擦状态。二、磨 损w 磨损：磨损： 运动副之间的摩擦将导致机体表面材料的逐渐丧失或转移，即形成了磨损。w 根据磨损导致的表面外观状态分：根据磨损导致的表面外观状态分： 点蚀磨损，胶合磨损、擦伤磨损。w 根据磨损形成的机理分：根据磨损形成的机理分： 1 粘着磨损 、2 磨料磨损、3 疲劳磨损、 4 腐蚀磨损。1、粘着磨损w 相对

5、运动的两表面经常处于混合摩擦状态或边界摩擦状态。当载荷较大，相对运动速度较高时，边界膜可能破坏，金属直接接触，形成粘结点。继续运动时会发生材料在表面间的转移、表面刮伤以至胶合，这种现象叫粘着磨损。w 粘着磨损与材料的硬度、相对滑动速度、工作温度及载荷大小等因素有关。 2、磨料磨损w定义及机理：定义及机理： 从外部进入摩擦面间的游离硬颗粒或金属表面较硬的微峰在较软材料的表面上犁刨出很多沟纹，使金属表面材料脱落，脱落下来的部分金属粉末又成为新的游离颗粒，这样的微切削过程就叫磨料磨损。w影响磨损的因素：影响磨损的因素： 材料的硬度和磨粒的尺寸与硬度。 （一般情况下，材料的硬度越高，耐磨性越好；金属的

6、磨损量随磨粒平均尺寸的增加而增大，随磨粒硬度的增高而加大。） 3、疲劳磨损w 在接触应力多次重复作用下，就会在零件工作表面或表面下一定深度处形成疲劳裂纹，随着应力循环次数的增加，裂纹逐步扩展进而表面金属脱落，致使表面上出现许多凹坑，这种现象叫疲劳磨损疲劳磨损，又称“点蚀点蚀”。w 点蚀使零件不能正常工作而失效，这是重复应力作用下高副接触零件常见的失效形式之一。4、腐蚀磨损w 摩擦副受到空气中的酸或润滑油、燃油中残存的少量无机酸（如硫酸）及水份的化学作用或电化学作用，在相对运动中造成表面材料的损失叫做腐蚀磨损。三、润滑剂n 润滑剂的作用：润滑剂的作用：在相对运动的表面间加入润滑剂，可以降低摩擦，

7、减少磨损，提高效率，延长机体寿命，同时还有冷却、防腐、密封等作用。n 润滑剂的分类：润滑剂的分类： 气体、液体(润滑油)、半固体（润滑脂）、固体。 1、润滑油w 润滑油的分类：润滑油的分类：1、有机油。（通常是动植物油）2、矿物油。（主要是石油产品）3、化学合成油。 润滑油的主要理化性能指标w 1 1、粘度、粘度 粘度是润滑油最重要的物理性能指标，也是选择润滑油的主要依据。它表示流体抵抗变形的能力，它表征油层间内摩擦阻力的大小。w 根据牛顿的粘性流体摩擦定律牛顿的粘性流体摩擦定律，在流体中任意点处的剪应力均与其剪切率（或速度梯度）成正比：动力粘度dudyn 是油层中任一点的速度;n 是该点的速

8、度梯度；n 是比例系数，即液体的动力粘度动力粘度，简称粘度粘度。 单位是Ns/m(即Pas) “帕秒”dudyududy 动力粘度的定义w 相距1，面积各为1平方米的两层平行液体间，产生1m/s的相对移动速度时，所需施加的力为1N，则这种液体的动力粘度为1Pas。211/Pa sN s m w 粘度的分类粘度的分类 动力粘度、 运动粘度、 条件粘度。运动粘度运动粘度w 用液体的动力粘度与同温度下该液体的密度的比值/表示粘度，称为运动粘度。w 同温度下该液体的密度；w 单位是cm/s，叫做“斯”，常用St表示。w 我国规定以油在40时的运动粘度的平均值（mmscSt厘斯）作为油的牌号。 /条件粘

9、度w 定义：定义： 在一定的条件下，利用某些规格的粘度剂，测量润滑油穿过规定孔道的时间来进行计量的粘度单位称为条件粘度。w 恩氏粘度恩氏粘度( (Et):Et): 即当200mL的油，在规定的恒温t时流过恩氏粘度计所需的时间与同体积蒸馏水在20时流过粘度计的时间之比。 粘温特性与粘压特性w 影响润滑油粘度的主要因素是温度和压力，其中温度的影响最显著；w 一般温度越高，粘度越小；压力增大，粘度增大(5000kPa)。w 2 2 油性：油性： 润滑油在金属表面上的吸附能力。油性好的润滑油，其油膜吸附力大且不易破。w 3 3 极压性能：极压性能： 润滑油中的活性分子与摩擦表面形成抗磨损和耐高压的化学

10、反应膜称为极压性能。2、润滑脂w润滑脂：润滑脂： 是由润滑油和各种稠化剂（如钙、钠、铝、锂等金属皂）混合稠化而成。 1、钙基润滑脂（抗水不抗热）； 2、钠基润滑脂（抗热不抗水）； 3、锂基润滑脂（即抗热又抗水）； 4、铝基润滑脂（抗水性好，可防锈）。润滑脂的主要性质指标润滑脂的主要性质指标 锥入度：锥入度：指一个质量为150g的标准锥体，于25恒温下，由润滑脂表面经5s后刺入的深度（以0.1mm计）。它标志润滑脂内阻力的大小和它标志润滑脂内阻力的大小和流动性的强弱。流动性的强弱。锥入度越小，表明承载能力强，但摩擦阻力也大。 滴点：滴点：在规定的加热条件下，当润滑脂自滴点计的小孔滴下第一个液滴时

11、的温度。标志润滑脂耐高温的能力。 氧化安定性：氧化安定性：指润滑脂抗空气氧化的能力。3、固体润滑剂w 常用固体润滑剂：常用固体润滑剂： 无机化合物、有机化合物、金属以及金属化合物等。如石磨、二硫化钼、聚四氟乙烯、酚醛树脂等。w 用途：用途： 不宜使用润滑油和润滑脂的场合。如：高温、高压、极低温、真空、强辐射、不允许污染、及无法给油的场合。 4、润滑方式及润滑装置w 1 1、油润滑的润滑方法：、油润滑的润滑方法： 间歇供油润滑和连续供油润滑。w 2 2、脂润滑只能间歇供给。、脂润滑只能间歇供给。油润滑的润滑方式w 间歇供油润滑：间歇供油润滑： 有手工油壶注油和油杯注油供油。这种润滑方法只适用于低

12、速不重要的轴承或间歇工作的轴承。w 对于重要轴承，必须采用连续供油润滑。 n单体供油装置单体供油装置 油壶，油壶， 油杯，油杯， 油枪油枪 连续供油润滑方法及装置（1 1） 油杯滴油润滑油杯滴油润滑针阀式油杯针阀式油杯油芯式油杯油芯式油杯w （2 2）浸油润滑）浸油润滑w （3 3）飞溅润滑）飞溅润滑（4 4） 压力循环润滑压力循环润滑脂润滑方式旋盖旋盖油杯油杯压注油杯压注油杯润滑脂只能间歇供给润滑脂只能间歇供给 13.2 滑动轴承的结构形式按所受载荷的方向分为：按所受载荷的方向分为： 1、径向滑动轴承 2、推力滑动轴承。按滑动轴承工作时轴瓦和轴颈表面间呈按滑动轴承工作时轴瓦和轴颈表面间呈现的

13、摩擦状态：现的摩擦状态： 1、液体摩擦滑动轴承 a) 液体动压润滑轴承 b) 液体静压润滑轴承 2、非液体摩擦滑动轴承一、径向滑动轴承w 1、整体式径向滑动轴承；w 2、剖分式径向滑动轴承； 1、整体式径向滑动轴承实例w 组成组成 由轴承座1和轴承套（轴瓦）2组成。轴承套（轴瓦）压装在轴承座中。轴承座应用螺栓与机座联接，顶部设有安装注油油杯的螺纹孔。w 特点特点 这种轴承结构简单、成本低、但磨损后间隙过大时无法调整，且轴颈只能从端部装入。 w 适用场合：适用场合： 用于低速、轻载及间歇工作的轴承。 2、剖分式径向滑动轴承实例w 结构及特点结构及特点 由轴承盖1、轴承座2、剖分轴瓦3和双头螺柱4

14、等组成。根据所受载荷的方向，剖分面应尽量取在垂直于载荷的直径平面内，通常为180剖分。剖分式滑动轴承在拆装轴时，轴颈不需要轴向移轴颈不需要轴向移动，拆装方便。动，拆装方便。适当增减轴瓦剖分面间的调整垫片，可可调节轴颈与轴承间的间隙调节轴颈与轴承间的间隙。 二、推力滑动轴承图13-12 固定瓦推力轴承推力滑动轴承用来承受轴向载荷推力滑动轴承用来承受轴向载荷 13.3 轴承材料和轴瓦结构w 一、轴瓦材料一、轴瓦材料w 1、对轴瓦材料的要求： 1）轴瓦材料要有足够的疲劳强度，保证轴瓦在变载荷作用下有足够的寿命。 2）轴瓦材料要有足够的抗压强度，以防止产生过大的塑性变性。 3）轴瓦材料要有良好的减摩性

15、、耐磨性，要求摩擦系数小；轴瓦磨损好。w 4）抗胶合能力强，以防止因摩擦发热使油膜破裂后造成胶合。w 5）有较好的吸附能力，便于形成边界膜。w 6）较好的顺应性和嵌藏性。 顺应性：轴瓦顺应轴的弯曲及其它几何误差的能力。 嵌藏性：轴瓦材料容纳进润滑油中微小的固体颗粒，以避免轴瓦和轴径被刮伤的能力。w 7）要有经济性、加工工艺性、塑性和耐腐蚀性等。w 8）良好的导热性。 2 常见的轴瓦材料及其性质w 轴瓦材料可分为三类：轴瓦材料可分为三类： 金属材料，粉末冶金材料和非金属材料。w （1 1）轴承合金）轴承合金（白金或巴氏合金） 轴承合金的减磨耐磨性好，抗胶合性好，嵌藏性好，是最好的轴瓦或轴承衬材料

16、，但价格贵。w （2 2）青铜）青铜强度高，承载能力大，耐磨性与导热性都优于轴承合金。可在较高温度下工作，但可塑性差，不易跑合。w （3 3）铸铁）铸铁 轻载、低速轴承的轴瓦材料。w （4 4）其它材料）其它材料用粉末冶金法制成的轴承，具有多孔性组织，孔隙内可以贮存润滑油含油轴承。非金属材料非金属材料：石墨、橡胶、塑料、尼龙。轴瓦结构轴承衬与瓦背的结合形式轴承衬与瓦背的结合形式整体式轴瓦整体式轴瓦w 轴瓦在轴承座中应可靠固定，轴瓦形状和结构尺寸应保证润滑良好，散热容易，并有一定的强度和刚度，装拆方便。整体式轴瓦剖分式轴瓦 剖分式轴瓦为了向摩擦表面输送和分布润滑剂，在轴瓦内表面开有油沟。油沟位置

17、：油沟位置：轴向油沟不得在轴承的全长上开通，以免润滑剂流失过多。液体摩擦轴承的油沟应开在非承载区，周向油沟应开在轴承的两端，以免影响承载能力。对某些承载较大的轴承，为使润滑油沿轴向能较均匀的分布在轴瓦内开有油室。13.4 非液体摩擦滑动轴承的设计计算 一、非液体摩擦径向滑动轴承的计算一、非液体摩擦径向滑动轴承的计算 滑动轴承的主要失效形式是磨损和胶合，限制压强和摩擦功耗 轴承是能够很好的工作的。 1 1 验算单位压力验算单位压力p p值值 pppvpv.pdLFpr100060.100060.pLnFdLndFprr 60 1000d n2.2.轴承的轴承的pvpv值值pv值与摩擦率损耗成正比,它间接的表征轴承的发热因素。3.3.验算速度验算速度v v非液体摩擦推力滑动轴承的计算w 1 1 验算平均压强验算平均压强 k由于止推面上有油沟使止推的面积减小的系数。).(4202pkddZFpa2 2 验算验算pvpvm m 值值mmpp100060.ndmmm环形推力面的平均线速度m/sdm环形推力面的平均直径（mm)20dddm13.5 液体动压润滑原理简介借助相对运动而在轴承间隙中形成的压力油膜称为动压油膜动压油膜形成动压油膜的必要条件w