第16章滑动轴承

1、第第16章章 滑动轴承滑动轴承16-1 滑动轴承的摩擦状态及应用特点滑动轴承的摩擦状态及应用特点16-2 滑动轴承的结构及材料滑动轴承的结构及材料16-3 边界和混合磨擦滑动轴承的计算边界和混合磨擦滑动轴承的计算16-4 润滑剂和润滑装置润滑剂和润滑装置16-5 动压润滑的基本原理动压润滑的基本原理1）支承轴及轴上零件，并保持轴的旋转精度；）支承轴及轴上零件，并保持轴的旋转精度；2）减少转轴与支承之间的摩擦和磨损）减少转轴与支承之间的摩擦和磨损分类：分类：滚动轴承滚动轴承轴承的功用：轴承的功用：滑动轴承滑动轴承应用实例：应用实例：汽轮机、离心式压缩机、内燃机、大型电汽轮机、离心式压缩机、内燃机

2、、大型电机、水泥搅拌机、滚筒清砂机、破碎机等机械常采用机、水泥搅拌机、滚筒清砂机、破碎机等机械常采用滑动轴承。滑动轴承。优点多，应用广优点多，应用广用于高速、高精度、重载、结用于高速、高精度、重载、结构上要求剖分等场合。构上要求剖分等场合。设计：潘存云设计：潘存云设计：潘存云1. 干摩擦干摩擦 固体表面直接接触，因而固体表面直接接触，因而 不允许出现干摩擦！不允许出现干摩擦！2. 边界摩擦边界摩擦16-1 滑动轴承的摩擦状态及应用特点滑动轴承的摩擦状态及应用特点 功耗功耗 磨损磨损 温度温度 烧毁轴瓦烧毁轴瓦 运动副表面有一层厚度运动副表面有一层厚度1 m的薄油的薄油膜，不足以将两金属表面分开

3、，其表膜，不足以将两金属表面分开，其表面微观高峰部分仍将相互搓削。面微观高峰部分仍将相互搓削。比干摩擦的磨损轻比干摩擦的磨损轻，f 0.1 0.3v有一层压力油膜将两金属表面隔开，有一层压力油膜将两金属表面隔开，彼此不直接接触。彼此不直接接触。3. 液体摩擦液体摩擦摩擦和磨损极轻摩擦和磨损极轻，f 0.005 0.01 vv vfn/p o在一般机器中，处于边界摩擦和流体摩擦的混合状态。在一般机器中，处于边界摩擦和流体摩擦的混合状态。边界摩擦边界摩擦混合摩擦混合摩擦流体摩擦流体摩擦摩擦特性曲线摩擦特性曲线称无量纲参数称无量纲参数n/p为轴承为轴承特性数。特性数。-动力粘度动力粘度 p-压强压强

4、 n-转速转速二、滑动轴承的特点及应用二、滑动轴承的特点及应用 滚动轴承绝大多数都已标准化，故得到广泛的应滚动轴承绝大多数都已标准化，故得到广泛的应用（汽车、摩托车、拖拉机轮的轴承）。但是滑动轴用（汽车、摩托车、拖拉机轮的轴承）。但是滑动轴承具有一些滚动轴承不能代替的特点：承具有一些滚动轴承不能代替的特点：1.1.结构简单，制造、装拆方便。结构简单，制造、装拆方便。2.2.有良好的耐冲击性和吸振性，运转平稳，旋转精有良好的耐冲击性和吸振性，运转平稳，旋转精度高。度高。3.3.寿命长。寿命长。缺点：缺点：维护复杂，对润滑条件要求高；边界润滑轴承维护复杂，对润滑条件要求高；边界润滑轴承的摩擦损耗较

5、大。的摩擦损耗较大。1、 径向滑动轴承径向滑动轴承组成：组成：轴承座、轴套或轴瓦、联接螺栓等。轴承座、轴套或轴瓦、联接螺栓等。16-2 滑动轴承的结构及材料滑动轴承的结构及材料整体式径向滑动轴承整体式径向滑动轴承剖分式径向滑动轴承剖分式径向滑动轴承榫口榫口螺纹孔螺纹孔轴承座轴承座轴套轴套轴承座轴承座轴承盖轴承盖联接螺栓联接螺栓剖分轴瓦剖分轴瓦一、一、 滑动轴承的结构滑动轴承的结构薄壁轴薄壁轴瓦瓦轴瓦非承载区内表面开有进油口和油沟，以利于润滑油均匀分轴瓦非承载区内表面开有进油口和油沟，以利于润滑油均匀分布在整个轴径上。布在整个轴径上。进油孔进油孔油沟油沟F厚壁轴厚壁轴瓦瓦整体轴套整体轴套卷制轴套

6、卷制轴套设计：潘存云作用：作用：用来承受轴向载荷用来承受轴向载荷 二、二、 推力滑动轴承推力滑动轴承 FaFaFaFa空心式单环式多环式 空心式：轴颈接触面上压力分布较均匀，润滑条件较实心式的改善。 单环式：利用轴颈的环形端面止推，结构简单，润滑方便，广泛用于低速、轻载的场合。 多环式：不仅能承受较大的轴向载荷，有时还可承受双向轴向载荷。由于各环间载荷分布不均，其单位面积的承载能力比单环式低50%。 二、滑动轴承的失效形式二、滑动轴承的失效形式汽车用滑动轴承故障原因的平均比率汽车用滑动轴承故障原因的平均比率轴承表面的磨粒磨损、胶合、疲劳破坏、轴承衬脱轴承表面的磨粒磨损、胶合、疲劳破坏、轴承衬脱

7、落和腐蚀。落和腐蚀。滑动轴承还可能出现气蚀、电侵蚀、流体侵蚀和微动滑动轴承还可能出现气蚀、电侵蚀、流体侵蚀和微动磨损等失效形式。磨损等失效形式。故障原因不干净润滑油不足安装误差对中不良超载比率38.311.115.98.16.0故障原因腐蚀制造精度低气蚀其它比率5.65.52.86.7材料要求：材料要求：三、滑动轴承的材料三、滑动轴承的材料1）摩擦系数小；）摩擦系数小；2）导热性好，热膨胀系数小；）导热性好，热膨胀系数小；3）耐磨、耐腐蚀、抗胶合能力强；）耐磨、耐腐蚀、抗胶合能力强；4）有足够的机械强度和塑性。）有足够的机械强度和塑性。能同时满足这些要求的材料是难找的，但应根据具体情况主要的使

8、用要求。工程上常用浇铸或压合的方法将两种不同工程上常用浇铸或压合的方法将两种不同的金属组合在一起，性能上取长补短。的金属组合在一起，性能上取长补短。轴承衬轴承衬1、轴承合金（白合金、巴氏合金）、轴承合金（白合金、巴氏合金）优点：优点： f 小，抗胶合性能好、对油的吸附性强、耐腐小，抗胶合性能好、对油的吸附性强、耐腐蚀性好、容易跑合、是优良的轴承材料，常用于高速、蚀性好、容易跑合、是优良的轴承材料，常用于高速、重载的轴承。重载的轴承。2、青铜、青铜缺点：缺点：价格贵、机械强度较差；价格贵、机械强度较差；只能作为轴承衬材料浇注在钢、铸铁、或青铜轴瓦上。只能作为轴承衬材料浇注在钢、铸铁、或青铜轴瓦上

9、。工作温度：工作温度：t120 由于巴式合金熔点低优点：优点：青铜强度高、承载能力大、耐磨性和导热性青铜强度高、承载能力大、耐磨性和导热性 都优于轴承合金。工作温度高达都优于轴承合金。工作温度高达250 。缺点：缺点：可塑性差、不易跑合、与之相配的轴径必须淬硬。可塑性差、不易跑合、与之相配的轴径必须淬硬。青铜可以单独制成轴瓦，也可以作为轴承衬浇注在钢或青铜可以单独制成轴瓦，也可以作为轴承衬浇注在钢或铸铁轴瓦上。铸铁轴瓦上。铝青铜铝青铜铅青铜铅青铜锡青铜锡青铜 中速重载中速重载中速中载中速中载低速重载低速重载3）具有特殊性能的轴承材料）具有特殊性能的轴承材料含油轴承：含油轴承： 用粉末冶金法制作

10、的轴承，具有多孔组用粉末冶金法制作的轴承，具有多孔组织，可存储润滑油。可用于加油不方便的场合。织，可存储润滑油。可用于加油不方便的场合。橡胶轴承：橡胶轴承：具有较大的弹性，能减轻振动使运转平具有较大的弹性，能减轻振动使运转平稳，可用水润滑。常用于潜水泵、沙石清洗机、钻稳，可用水润滑。常用于潜水泵、沙石清洗机、钻机等有泥沙的场合。机等有泥沙的场合。塑料轴承：塑料轴承：具有摩擦系数低、可塑性、跑合性良好、具有摩擦系数低、可塑性、跑合性良好、耐磨、耐腐蚀、可用水、油及化学溶液等润滑的优点。耐磨、耐腐蚀、可用水、油及化学溶液等润滑的优点。运转时轴瓦温度升高，由于油的膨胀系数比金属大， 油自动进入摩擦表

11、面起到润滑作用。含油轴承加一次油，可使用较长时间。铸铁：铸铁：用于不重要、低速轻载轴承。用于不重要、低速轻载轴承。缺点：缺点：导热性差、膨胀系数大、容易变形。为改善此导热性差、膨胀系数大、容易变形。为改善此 缺陷，可作为轴承衬粘复在金属轴瓦上使用。缺陷，可作为轴承衬粘复在金属轴瓦上使用。表表16-2 常用轴瓦及轴承衬材料的性能常用轴瓦及轴承衬材料的性能材料及其代号材料及其代号铸锡锑轴承合金铸锡锑轴承合金ZSnSb11Cu6铸铅锑轴承合金铸铅锑轴承合金ZPbSb16Sn16Cu2铸锡青铜铸锡青铜ZCuSn10P1铸锡青铜铸锡青铜ZCuSn5Pb5Zn5铸铝青铜铸铝青铜ZCuAl10Fe3pMpa

12、pvMpa.m/s平稳平稳冲击冲击25202015HBS金属型金属型 砂型砂型最高工作最高工作温度温度轴径硬度轴径硬度150HBS150HBS150HBS150HBS45HBC45HBC45HBC45HBC45HBC45HBC150150150150280280280280280280272730309090808065656060110110100100151515158 815151010151515151212一、一、 径向轴承径向轴承在在油、脂油、脂中加入少量中加入少量石墨石墨或或二流化钼二流化钼粉末，形成边界油粉末，形成边界油膜，填平粗糙表面而减少磨损。不能完全排除磨损。膜，填平粗糙

13、表面而减少磨损。不能完全排除磨损。1. 轴承的压强轴承的压强pF-径向载荷，径向载荷，B-轴瓦宽度，轴瓦宽度，d-轴径，轴径，p-许用压强。许用压强。16-3 边界和混合摩擦滑动轴承的计算边界和混合摩擦滑动轴承的计算限制轴承压强p，以保证润滑油不被过大的压力挤出，从而避免轴瓦产生过渡的磨损。 p= pFBd表表16-2 常用轴瓦及轴承衬材料的性能常用轴瓦及轴承衬材料的性能材料及其代号材料及其代号铸锡锑轴承合金铸锡锑轴承合金ZSnSb11Cu6铸铅锑轴承合金铸铅锑轴承合金ZPbSb16Sn16Cu2铸锡青铜铸锡青铜ZCuSn10P1pMpapvMpa.m/s平稳平稳冲击冲击25202015HBS

14、金属型金属型 砂型砂型最高工作最高工作温度温度轴径硬度轴径硬度150HBS150HBS150HBS150HBS45HBC45HBC15015015015028028027273030909080801515151510101515pv与功耗成正比，它表征了轴承的发热因素，pv越大，温升越高，越容易引起油膜的破裂2. 轴承的轴承的pv值值n-转速，转速，pv-许用值。许用值。 pv = FBddn60 1000pv二、二、 推力轴承推力轴承 z-轴环数轴环数, pvm pvzddFp)(42122p考虑承载的不均匀性，考虑承载的不均匀性， p、pv应降低应降低2040%Fd1d2Fd1d2设计：

15、潘存云16-4 润滑剂和润滑装置润滑剂和润滑装置一、一、 润滑剂润滑剂作用：作用：降低摩擦功耗、减少磨损、冷却、吸振、防锈等。降低摩擦功耗、减少磨损、冷却、吸振、防锈等。分类分类液体液体润滑剂润滑剂-润滑油润滑油半固体半固体润滑剂润滑剂-润滑脂润滑脂固体固体润滑剂润滑剂1. 润滑油润滑油在用的大部分润滑油为矿物油（石油）粘度粘度-重要参数重要参数 在轴承中，润滑油最重要的物理参数是粘度，它是选择润滑油的主要依据。粘度表征液体流动的内摩擦特性。A、B两板之间充满了液体，B板静止，A板水平移动速度为v。由于液体与金属表面的吸附作用，A板表面的液体速度为v，而B板表面的液体速度为0。两板之间的速度呈

16、线性分布。液体层与层之间摩擦切应力：液体层与层之间摩擦切应力：=dudy- 牛顿液体流动定律牛顿液体流动定律 -液体的液体的动力粘度，动力粘度，简称简称粘度粘度单位：单位：N s /m/m2 (Pa s s)运动粘度：运动粘度：= 单位：单位： m m2 / / s 或斯或斯St：cmcm2 / /s 或厘斯或厘斯cSt：1St=100 cSt1St=100 cSt实验结果：实验结果： oxyydydu分析位置y处薄层的受力 AB我国石油产品是用运动粘度标定的 表表16-3 常用润滑油的主要性质常用润滑油的主要性质名名 称称全损耗全损耗系统用油系统用油GB443-89汽轮机油汽轮机油GB111

17、20-89代代 号号40 的粘度的粘度mm2/sL- -AN7 6.127.48 - -10 110凝点凝点 C闪点闪点(开式开式) C用于高速底负荷机械、用于高速底负荷机械、精密机床、纺织纱锭的精密机床、纺织纱锭的润滑和冷却。润滑和冷却。普通机床的液压油。普通机床的液压油。用于一般滑动轴承、用于一般滑动轴承、齿轮、蜗轮的润滑齿轮、蜗轮的润滑用于重型机床导轨、用于重型机床导轨、矿山机械的润滑。矿山机械的润滑。用于汽轮机、发电机等用于汽轮机、发电机等高速高负荷轴承和各种高速高负荷轴承和各种小型液体润滑轴承小型液体润滑轴承L-AN100 90110 0 210L- -AN10 9.011.0 -

18、-10 125L- -AN15 13.516.5 - -10 165L- -AN32 28.832.2 - -10 170L- -AN46 41.450.6 - -10 180L- -AN68 61.274.8 - -10 190L-TSA32 28.835.2- -7 180L-TSA46 41.450.6主要用途主要用途设计：潘存云0.080.080.070.070.060.060.050.050.040.040.030.030.020.020.010.013030 4040 50506060 7070 808090902.2. 润滑脂润滑脂润滑油的特性：润滑油的特性：1）温度）温度 t

19、2）压力）压力p 选用原则：选用原则：1) 载荷大、温度高的轴承，载荷大、温度高的轴承，宜选用粘度大的油；宜选用粘度大的油；2) 载荷小、转速高的轴承，载荷小、转速高的轴承，宜选用粘度小的油；宜选用粘度小的油；-润滑油与各种稠化剂润滑油与各种稠化剂（钙、钠、铝、锂等金属（钙、钠、铝、锂等金属皂）混合稠化而成。皂）混合稠化而成。优点：优点：密封简单、不需要经常密封简单、不需要经常添加、不易流失；对速度和温添加、不易流失；对速度和温度不敏感，适用范围广。度不敏感，适用范围广。 但但p 350 才开始氧化，才开始氧化， 可在水中工作。可在水中工作。-摩擦系数低，使用温度范围广摩擦系数低，使用温度范围

20、广 (- -60300 )，但遇水性能下降。，但遇水性能下降。-摩擦系数低，只有石墨的一半。摩擦系数低，只有石墨的一半。使用方式：使用方式：1.1.调和在润滑油中；调和在润滑油中；2.2.涂覆、烧结在摩擦表面形成覆盖膜；涂覆、烧结在摩擦表面形成覆盖膜；3.3.混入金属或塑料粉末中烧结成型。混入金属或塑料粉末中烧结成型。其应用日渐广泛设计：潘存云设计：潘存云设计：潘存云二、润滑装置二、润滑装置1. 油杯油杯 针阀针阀式油式油杯杯旋盖式油杯旋盖式油杯 脂用压注式油杯压注式油杯芯捻芯捻油杯油杯设计：潘存云设计：潘存云2. 油环油环 设计：潘存云设计：潘存云一、动压润滑的形成的原理和条件一、动压润滑的形成的原理和条件16-5 流体动压润滑的基本原理流体动压润滑的基本原理FFF设计：潘存云F先分析平行板的情况。板B静止，板A以速度向左运动，板间充满润滑油，无载荷时， 液体各层的速度呈三角形分布，进油量与出油量相等，板A不会下沉。但若板A有载荷时，油向两边挤出，板A逐渐下沉，直到与B板接触。两平形板之间不能形成压力油膜！两平形板之间不能形成压力油膜！ v vvh1aah2cc如两板不平行板。板间间隙呈沿运动方向由大到小呈收敛楔形分布