东北大学机械设计电子教案第十章滑动轴承ppt课件

1、第十章第十章 滑动轴承滑动轴承东北大学国家工科机东北大学国家工科机械基础课程教学基地械基础课程教学基地2 目录10-1 10-1 摩擦磨损润滑基础摩擦磨损润滑基础10-2 10-2 滑动轴承概述滑动轴承概述 10-4 10-4 流体动压润滑的基本理论流体动压润滑的基本理论10-5 10-5 单油楔向心动压轴承设计计算单油楔向心动压轴承设计计算10-3 10-3 非液体摩擦滑动轴承设计非液体摩擦滑动轴承设计 3 10-1摩擦磨损与润滑基础摩擦磨损与润滑基础 一、基本概念一、基本概念一、基本概念一、基本概念；、能能耗耗制制动动；磨磨损损利利弊弊：摩摩擦擦传传动动 动动的的现现象象接接触触表表面面间

2、间阻阻碍碍相相对对运运相相对对运运动动趋趋势势）的的摩摩擦擦：相相对对运运动动（或或有有 1属属于于磨磨损损失失效效）（机机械械零零件件报报废废8 80 0% %失失或或转转移移的的现现象象：摩摩擦擦表表面面物物质质不不断断丢丢摩摩 2损损、）（、降降低低摩摩擦擦减减少少磨磨损损润润滑滑剂剂加加入入减减摩摩介介质质润润滑滑：相相对对运运动动表表面面间间 3 4 1 1、干摩擦、干摩擦 摩擦表面间无润滑介质摩擦表面间无润滑介质 摩擦系数在摩擦系数在10-110-1量级量级二、摩擦光滑形状二、摩擦光滑形状干磨擦干磨擦边界磨擦边界磨擦2 2、边界摩擦、边界摩擦 表面间形成较薄边界油膜吸附、反响），表

3、面间形成较薄边界油膜吸附、反响）， 有局部表面直接接触有局部表面直接接触 摩擦系数在摩擦系数在10-210-2量级量级 润滑效果取决于油的油性和极压性润滑效果取决于油的油性和极压性( (粘度起次要作用粘度起次要作用) )10-1摩擦磨损与润滑基础摩擦磨损与润滑基础 二、摩擦光滑形状二、摩擦光滑形状5 液体磨擦液体磨擦混合磨擦混合磨擦3 3、液体摩擦、液体摩擦4 4、混合摩擦、混合摩擦摩擦表面间有足够的润滑油摩擦表面间有足够的润滑油摩擦系数很小摩擦系数很小10-310-3量级，量级，摩擦阻力为油膜剪切阻力摩擦阻力为油膜剪切阻力润滑效果取决于油的粘度润滑效果取决于油的粘度表面间边界摩擦、液体摩擦状

4、态共存表面间边界摩擦、液体摩擦状态共存摩擦系数在摩擦系数在10-210-210-310-3量级量级润滑效果取决于油的粘度和极压性润滑效果取决于油的粘度和极压性10-1摩擦磨损与润滑基础摩擦磨损与润滑基础 二、摩擦光滑形状二、摩擦光滑形状6 三、磨损三、磨损1 1、磨损过程、磨损过程 跑和磨损：表面凸峰磨掉，粗糙度降低，载荷分布趋于均匀跑和磨损：表面凸峰磨掉，粗糙度降低，载荷分布趋于均匀 稳定磨损：磨损速度缓慢稳定、决定机械零件的寿命稳定磨损：磨损速度缓慢稳定、决定机械零件的寿命 剧烈磨损：磨损速度急剧增加，剧烈磨损：磨损速度急剧增加，( (磨损量积累到一定程度，磨损量积累到一定程度， 精度下降

5、，动载增加精度下降，动载增加) )使零件报废使零件报废 磨损曲线磨损曲线跑和磨损跑和磨损稳定磨损稳定磨损剧烈磨损剧烈磨损磨磨损损量量时间时间10-1摩擦磨损与润滑基础摩擦磨损与润滑基础 三、磨损三、磨损7 2 2、磨损种类、磨损种类 粘着磨损：表面微凸体接触，粘着磨损：表面微凸体接触，“高压、高温粘着焊合，高压、高温粘着焊合， （胶合）（胶合） 相对运动撕脱，材料转移。相对运动撕脱，材料转移。 磨料磨损：表面微凸体脱落、外来硬质颗粒进入摩擦面间，磨料磨损：表面微凸体脱落、外来硬质颗粒进入摩擦面间， 相对运动时起切削、碾压作用，致表面材料脱落。相对运动时起切削、碾压作用，致表面材料脱落。 疲劳磨

6、损：交变接触应力反复作用、局部微裂纹扩展，材料脱疲劳磨损：交变接触应力反复作用、局部微裂纹扩展，材料脱 落形成麻点、微坑。落形成麻点、微坑。 腐蚀磨损：表面材料与周围环境发生化学或电化学反应，腐蚀磨损：表面材料与周围环境发生化学或电化学反应， 相对运动时，反应物脱落，表相对运动时，反应物脱落，表层材料转移。层材料转移。复合磨损：多种磨损机理共存，磨损接续循环发生。复合磨损：多种磨损机理共存，磨损接续循环发生。10-1摩擦磨损与润滑基础摩擦磨损与润滑基础 三、磨损三、磨损8 四、润滑油的主要性能指标四、润滑油的主要性能指标 1 1、粘度：液体内摩擦阻力大小的度量粘性大小）、粘度：液体内摩擦阻力大

7、小的度量粘性大小） b. b.因油性作用，边界处油与板同速因油性作用，边界处油与板同速 c.c.油的流动为层流，层间速度梯度油的流动为层流，层间速度梯度du/dydu/dy， 相对滑动的剪切阻力为相对滑动的剪切阻力为dydu FUydyduABNewtonNewton内摩擦定律：内摩擦定律：2 2、粘度的物理意义、粘度的物理意义-Newton-Newton内摩擦定律内摩擦定律 a.a.平行板间充满油，平行板间充满油，B B定，定，A A动动F F作用下，速度作用下，速度U U） 10-1摩擦磨损与润滑基础摩擦磨损与润滑基础 四、润滑油的主要性能指标四、润滑油的主要性能指标9 动力粘度动力粘度：

8、速度梯度速度梯度du/dy为为1时，时，液体内摩擦阻力大小液体内摩擦阻力大小dydudydu 3 3、粘度的单位、粘度的单位 a.a.动力粘度动力粘度： 国际单位：国际单位：smkgsmNsPa :2 帕帕秒秒常用单位：常用单位：sPa101sm10N10scmdyneP1 24-52 泊：泊：sPa10001P1001cP1 厘厘泊泊：10-1摩擦磨损与润滑基础摩擦磨损与润滑基础 四、润滑油的主要性能指标四、润滑油的主要性能指标10 b.b.运动粘度运动粘度：之之比比与与密密度度度度同同温温度度下下，液液体体动动力力粘粘 国际单位：国际单位：sm2常用单位：常用单位：sm10scmSt1 2

9、42 斯斯：注：国标规定，润滑油牌号按注：国标规定，润滑油牌号按40 度时运动粘度的平均值确定度时运动粘度的平均值确定.例：例：N100工业齿轮油，工业齿轮油，40度时运动粘度的平均值为度时运动粘度的平均值为100cSt.sm10St1001cSt1 26 厘斯：厘斯：(2)(2)粘温特性：温度升高、粘度降低粘温特性：温度升高、粘度降低(3)(3)粘压特性：压力升高、粘度增加粘压特性：压力升高、粘度增加(4)(4)油性：油在摩擦表面吸附的能力油性：油在摩擦表面吸附的能力(5)(5)极压性：油膜抗压力破坏的能力极压性：油膜抗压力破坏的能力10-1摩擦磨损与润滑基础摩擦磨损与润滑基础 四、润滑油的

10、主要性能指标四、润滑油的主要性能指标11 10-2 10-2 滑动轴承概述滑动轴承概述 一、滑动轴承结构特点一、滑动轴承结构特点一、滑动轴承结构特点一、滑动轴承结构特点1 1、滑动轴承结构：轴颈、滑动轴承结构：轴颈+ +轴瓦轴瓦 轴与瓦面接触，承载大、抗冲击；轴与瓦面接触，承载大、抗冲击； 油膜缓冲、减振、降噪；油膜缓冲、减振、降噪； 液体润滑状态摩擦系数小，寿命长；液体润滑状态摩擦系数小，寿命长； 极限转速高；极限转速高； 特殊结构要求：特大结构，滑动轴承成本低；特殊结构要求：特大结构，滑动轴承成本低； 剖分式结构：便于曲轴上安装；剖分式结构：便于曲轴上安装； 径向尺寸小；径向尺寸小； 适合

11、特殊工况：水、油、腐蚀、无润滑介质条件；适合特殊工况：水、油、腐蚀、无润滑介质条件；2 2、特点、特点12 10-2 10-2 滑动轴承概述滑动轴承概述 二、滑动轴承分类二、滑动轴承分类1 1、按承载方式：、按承载方式：向心滑动轴承向心滑动轴承- -承受径向载荷承受径向载荷推力滑动轴承推力滑动轴承- -承受轴向载荷承受轴向载荷向心滑动轴承向心滑动轴承推力滑动轴承推力滑动轴承二、滑动轴承分类二、滑动轴承分类13 10-2 10-2 滑动轴承概述滑动轴承概述 二、滑动轴承分类二、滑动轴承分类 非液体摩擦滑动轴承边境、混合摩擦状态）非液体摩擦滑动轴承边境、混合摩擦状态） 特点：结构简单、制造方便、成

12、本低廉特点：结构简单、制造方便、成本低廉 运用：低速、一般不重要设备上运用：低速、一般不重要设备上 静压轴承静压轴承动压轴承动压轴承2 2、按摩擦状态：、按摩擦状态： 特点：系统复杂、工作可靠特点：系统复杂、工作可靠 运用：低速、频繁启动，载荷或转速变化大场合运用：低速、频繁启动，载荷或转速变化大场合 液动动压润滑轴承：液动动压润滑轴承： 液体摩擦滑动轴承液体润滑状态）液体摩擦滑动轴承液体润滑状态） 液体静压润滑轴承：液体静压润滑轴承：特点：结构简单、要求制造精度高特点：结构简单、要求制造精度高 运用：高速、高旋转精度，高载荷或转速变化小的场合运用：高速、高旋转精度，高载荷或转速变化小的场合轴

13、径与轴瓦相对动，形成动压油轴径与轴瓦相对动，形成动压油膜，使轴径与轴瓦由油膜分开膜，使轴径与轴瓦由油膜分开 外界高压油输入轴承间隙，外界高压油输入轴承间隙，轴径与轴瓦由油膜分开轴径与轴瓦由油膜分开 14 10-3 10-3 非液体摩擦滑动轴承设计非液体摩擦滑动轴承设计 一、失效形式与设一、失效形式与设计准则计准则一、失效形式与设计准则一、失效形式与设计准则1 1、失效形式：轴瓦的胶合、磨损、失效形式：轴瓦的胶合、磨损2 2、设计准则：要求边界油膜具有足够的强度，、设计准则：要求边界油膜具有足够的强度， 保证油膜存在，保证油膜存在， 减少轴瓦材料的磨损减少轴瓦材料的磨损 （1 1限制平均压强：限

14、制平均压强：pmp-pmp-防止油膜破坏，金属直接接触。防止油膜破坏，金属直接接触。（2 2限制限制pmvpmv值：值：pmvpv-pmvpv-限制摩擦发热过大，防止胶合。限制摩擦发热过大，防止胶合。（3 3限制滑动速度：限制滑动速度：vv-v0n0n=nwn=nw25 10-5 10-5 单油楔向心动压润滑轴承的设计计算单油楔向心动压润滑轴承的设计计算 一、向心动压轴承几何参数一、向心动压轴承几何参数一、向心动压轴承几何参数一、向心动压轴承几何参数dB 宽宽径径比比：rRdDc )(21半半径径间间隙隙：dD 直直径径间间隙隙：drc 相相对对间间隙隙：OO e偏偏心心距距：ce 偏偏心心率

15、率：)cos1(cos rceh任意位置油膜厚：任意位置油膜厚：)1(min recerRh最最小小油油膜膜厚厚：)cos1(000 rh油油膜膜厚厚：极极角角最最大大压压力力处处油油膜膜厚厚对对应应26 10-5 10-5 单油楔向心动压润滑轴承的设计计算单油楔向心动压润滑轴承的设计计算 二、承载能力与轴承特性系二、承载能力与轴承特性系数数二、承载能力与轴承特性系数二、承载能力与轴承特性系数S S1 1、一维雷诺方程的基座标形式、一维雷诺方程的基座标形式带带入入雷雷诺诺方方程程：、将将0h h 2 rnUrddx 302)cos1()cos(cos12 nddp2 2、承载区任意点、承载区任

16、意点 处的油膜压力处的油膜压力 dndddpp03020)cos1()cos(cos12 p27 10-5 10-5 单油楔向心动压润滑轴承的设计计算单油楔向心动压润滑轴承的设计计算 二、承载能力与轴承特性系二、承载能力与轴承特性系数数3 3、 在外载荷方向分量在外载荷方向分量 p )cos( )(180cos pppyrd)(p rdpFyB 2121cos14 4、无限宽轴承单位宽度油膜承载能力、无限宽轴承单位宽度油膜承载能力 pyp 28 10-5 10-5 单油楔向心动压润滑轴承的设计计算单油楔向心动压润滑轴承的设计计算 二、承载能力与轴承特性系二、承载能力与轴承特性系数数5 5、有限

17、宽轴承单位宽度油膜承载能力、有限宽轴承单位宽度油膜承载能力6 6、有限宽轴承总承载能力、有限宽轴承总承载能力 2121BzkFFBBzSnBddzFFBBz222 22 mpnBdFnS 式中：轴承特性系数：式中：轴承特性系数：29 10-5 10-5 单油楔向心动压润滑轴承的设计计算单油楔向心动压润滑轴承的设计计算 二、承载能力与轴承特性系二、承载能力与轴承特性系数数cSt, /, MPa, 722粘粘度度轴轴承承平平均均温温度度时时的的动动力力轴轴承承转转速速平平均均压压强强、轴轴承承特特性性系系数数： srnppnBdFnSmm910),(min 关关系系曲曲线线图图时时，已已知知承承包

18、包角角有有关关与与偏偏心心率率、宽宽径径比比、轴轴hSdBefSS30 10-5 10-5 单油楔向心动压润滑轴承的设计计算单油楔向心动压润滑轴承的设计计算 三、最小油膜厚度三、最小油膜厚度三、最小油膜厚度三、最小油膜厚度hminhmin)1()1( 1801min rcech时时，最最小小油油膜膜厚厚度度为为：、)1( 2min ch为为：、无无量量纲纲最最小小油油膜膜厚厚度度)4()3( )2()1(3minminminminminminhhthhnFshhsDdBnFdB 保保证证液液体体润润滑滑条条件件：（胶胶合合）、供供油油量量轴轴承承性性能能度度量量，或或必必须须的的达达到到的的轴

19、轴承承承承载载保保证证：、已已知知：、计计算算步步骤骤、 31 10-5 10-5 单油楔向心动压润滑轴承的设计计算单油楔向心动压润滑轴承的设计计算 三、最小油膜厚度三、最小油膜厚度2-10 ,10 25 . 1)(22121值值查查表表轴轴瓦瓦表表面面粗粗糙糙度度点点平平均均高高度度轴轴径径与与轴轴瓦瓦表表面面粗粗糙糙度度、制制造造精精度度高高取取小小值值），轴轴刚刚度度大大，可可靠靠度度系系数数（许许用用最最小小油油膜膜厚厚度度：zzzzzRRRKKRRKh 32 10-5 10-5 单油楔向心动压润滑轴承的设计计算单油楔向心动压润滑轴承的设计计算 四、轴承温升计算四、轴承温升计算四、轴承

20、温升四、轴承温升t t合合免免油油粘粘度度降降低低，产产生生胶胶、目目的的：控控制制温温升升，避避12 2、非压力供油轴承温升计算、非压力供油轴承温升计算温温升升平平均均油油温温，承承载载油油温温，进进油油温温度度，端端泄泄流流量量，进进油油流流量量，）油油吸吸收收热热量量：（ 12211210)(211 )()(2ttttttQQtQQQcttQcttQQcHmeiieiHmeHeiHBdfvpfFvHmf ）磨磨擦擦产产生生热热量量：（133 10-5 10-5 单油楔向心动压润滑轴承的设计计算单油楔向心动压润滑轴承的设计计算 四、轴承温升计算四、轴承温升计算12101110211 30 进进油油量量系系数数，图图转转换换摩摩擦擦系系数数，图图式式中中：热热平平衡衡：）轴轴承承温温升升：（vBdiQfiQeQvBdiQHcmpftHHf34 10-5 10-5 单油楔向心动压润滑