滑动轴承(第17章)2汇编

1、机械设计第1章 滑动轴承(hu dn zhu chn)1共五十六页17-1 概述(i sh)17-2 滑动轴承(hu dn zhu chn)的主要类型17-3 滑动轴承的材料17-4 润滑材料和润滑方法17-5 滑动轴承的条件性计算17-7 液体动力润滑径向滑动轴承的计算17-8 其它形式滑动轴承简介第十七章 滑动轴承17-6 流体动压润滑方程式2共五十六页滑动轴承(hu dn zhu chn)滚动轴承(gndngzhuchng)3共五十六页17-1 滑动轴承(hu dn zhu chn)概述轴承的作用(zuyng)是支承轴。二、分类按润滑状态不同分混合润滑滑动轴承。液体润滑滑动轴承动压润滑静

2、压润滑一.作用1、根据轴承工作的摩擦性质分滑动(摩擦)轴承滚动(摩擦)轴承2、根据承载方向分径向轴承推力轴承4共五十六页滑动轴承(hu dn zhu chn)概述2三、滑动轴承(hu dn zhu chn)的特点高速、高精度、重载的场合；如汽轮发电机、机床等。极大型的、极微型的、极简单的场合；如自动化办公设备等。4受冲击与振动载荷的场合；3结构上要求剖分的场合；如曲轴轴承四、滑动轴承的应用场合1承载能力大，耐冲击；2工作平稳，噪音低；3结构简单，径向尺寸小。缺点：启动阻力大，润滑、维护较滚动轴承复杂。5共五十六页17-2 滑动轴承(hu dn zhu chn)的结构一、径向滑动轴承(hu dn

3、 zhu chn)的结构整体式径向滑动轴承特点：结构简单，成本低廉。应用：低速、轻载或间歇性工作的机器中。轴承座整体轴套油杯孔磨损后轴颈与轴承孔之间的间隙无法调整；只能沿轴向装拆。6共五十六页滑动轴承(hu dn zhu chn)的结构2剖分式径向(jn xin)滑动轴承特点：便于轴的安装，间隙可调整，但结构复杂。 应用比较广泛注：剖分面最好垂直于载荷方向 。 7共五十六页3调心式径向(jn xin)滑动轴承特点：轴瓦(zhuw)能自动调整位置，以适应轴的偏斜。 当轴倾斜时，可保证轴颈与轴承配合表面接触良好，从而避免产生偏载。主要用于轴的刚度较小，轴承宽度较大的场合。8共五十六页二. 推力滑动

4、轴承(hu dn zhu chn)结构环形(hun xn)轴端单止推环式多止推环式实心轴端9共五十六页 环形轴端：轴颈接触面上压力分布较均匀，润滑(rnhu)条件比实心式好。 单止推环式：利用轴颈的环形端面作为止推面，结构简单，润滑方便，可承受双向轴向载荷。广泛用于低速、轻载(qn zi)的场合。 多止推环式：承载能力大，可承受双向轴向载荷。但各环间载荷分布不均匀。 10共五十六页推力轴承为什么不宜采用端面实心(shxn)式轴劲，而采用空心端面，或环状轴劲？端面实心式轴劲工作时，在不同半径处的滑动速度不同，造成磨损不同。边缘处半径最大，磨损最快，中心处理论上不磨损，形成压强分布极不均匀。空心端

5、面或环状轴劲可克服(kf)端面实心式的缺点，环面的磨损均匀，压强分布亦比较均匀。所以推力轴承不宜采用端面实心式，而采用空心端面或环状轴劲。11共五十六页按构造分类整体式对开式减摩材料(cilio)轴承衬按材料分类单金属多金属 三.轴瓦(zhuw)结构不便于装拆，可修复性差。 便于装拆，可修复。 如黄铜，灰铸铁等制成的轴瓦。以钢、铸铁或青铜作轴瓦基体，在其表面浇铸一层或两层很薄的减摩材料（称为轴承衬）。轴承衬的厚度很小，通常不超过 6 mm。12共五十六页 轴瓦(zhuw)的固定整体式轴瓦(zhuw)13共五十六页轴承(zhuchng)衬整体式轴瓦(zhuw) 剖分式轴瓦14共五十六页15共五十

6、六页轴瓦(zhuw)结构：由13层材料制成 轴瓦(zhuw)内表面结构 16共五十六页油沟与油槽的位置(wi zhi) 油槽的尺寸(ch cun)可查相关的手册。轴瓦上开设油孔和油沟油孔：供应润滑油；油沟：输送和分布润滑油；17共五十六页不要开在轴承的承载区内，否则将急剧(jj)降低轴承的承载能力油沟长度0.8B（轴瓦宽度），即不能开通(kitng)，否则漏油。18共五十六页问：滑动轴承为什么要设置轴瓦？轴承合金能否(nn fu)直接制成轴瓦滑动轴承装设(zhun sh)轴瓦的原因是：要求轴瓦常用材料（铜合金）与轴配用时减摩性好、摩擦系数小、轴瓦材料硬度低于轴劲硬度，使磨损主要发生在轴瓦上。因

7、此，磨损报废后，更换比更换轴的成本低，而轴承座仍可继续使用。轴承合金包括锡锑和铅锑轴承合金。这类材料的机械强度低，不能直接制成轴瓦，只能作为轴承衬使用。19共五十六页17.3 滑动轴承(hu dn zhu chn)的材料1）减摩性、耐磨性、耐蚀性要好；2）抗胶合(jioh)能力强，导热性、散热性好； 顺应性：材料通过表层的弹、塑性变形来补偿轴承滑动表面接触不良的能力。 嵌入性：材料容纳硬质颗粒嵌入，从而减轻轴承滑动的刮伤和磨粒磨 的性能。 磨合性：轴瓦与轴颈表面应易于磨合，从而改善摩擦面的接触状况。. 一. 对轴承材料性能的要求：3）具有足够的强度，主要包括疲劳强度和抗压强度；4）具有良好的适

8、应性，主要包括：20共五十六页 二.滑动轴承的材料 1.轴承合金：仅用于轴承衬 2.青铜：广泛应用 3.铝基合金 4.铸铁：经济、耐磨(nai m) 5.粉末冶金：含油轴承 6.非金属材料21共五十六页滚动轴承与滑动轴承(hu dn zhu chn)在应用上的一些区别滚动轴承由于其标准化程度高，使用方便等特点，被应用的日益广泛。但是滑动轴承由于自身的不可替代的特点，在一些特殊应用场合占有重要(zhngyo)的地位，目前滑动轴承应用的主要场合： 1.转速极高的轴承 滚动轴承在极高的转速下会由于高温使元件回火，流体 润滑滑动轴承由于摩擦系数极小，发热少，容易散热等原 因，不会对轴承的工作性能产生影

9、响。这（内圆磨床） 2.载荷特重的轴承 由于滚动轴承元件上为高副接触，接触应力大，特别是在重载情况下，极高的接触应力会使元件失效。滑动轴承是低副接触，接触应力小， 22共五十六页3.冲击很大的轴承 由于滚动轴承元件上为高副接触，接触应力大，在冲击作用(zuyng)下，极易造成永久变形，滑动轴承的油膜可以起到缓冲作用(zuyng)，不会对元件造成永久性伤害。（轧钢机） 4.要求特别精密的轴承 有些应用场合载荷很大，转速极低，同时要求设备具有极高的定位精度，（大型天文望远镜，大型雷达） 5.剖分式轴承 滑动轴承很容易做成剖分式结构，但是滚动轴承入做成剖分结构则对性能有很大影响，（内燃机曲轴轴承，连

10、杆轴承，曲柄压力机轴承） 6.有特殊要求的轴承（特大尺寸，特殊介质，）23共五十六页摩擦和磨损1.干摩擦：表面间无润滑剂或保护膜的纯金属间的摩擦；2.边界摩擦：表面被吸附在表面的边界膜隔开；3.流体摩擦：表面被流体完全隔开，摩擦性能取决于内部分子(fnz)间的 粘性阻力4.混合摩擦：前面三种的混合状态，部分固体凸峰接触17-4 滑动轴承(hu dn zhu chn)的润滑干摩擦液体摩擦边界摩擦24共五十六页边界摩擦：表面被吸附(xf)在表面的边界膜隔开；按边界膜形成机理(j l)，边界膜分为： 吸附膜 润滑剂中分子吸附在金属表面而形成的边界膜； 化学反应膜润滑剂中以原子形式存在的某些元素与金属

11、反应生成化合物，在金属表面形成的薄膜。反应膜具有较高的熔点，比吸附膜稳定。对于要求低摩擦的摩擦副，液体摩擦是比较理想的的状态，维持边界摩擦或混合摩擦是最低要求。磨损：使摩擦表面物质不断损失的现象称为磨损。25共五十六页一.润滑油的主要指标1.粘度:流体(lit)抵抗变形的能力，标志着流体(lit)内摩擦阻力的大小。a）动力粘度牛顿粘性定律：在流体中任意点处的切应力均与该处流体的速度梯度成正比。u=0Uhuxz剪切应力动力(dngl)粘度速度梯度h26共五十六页运动粘度(zhn d)与动力粘度(zhn d)的换算关系：动力粘度：主要用于流体动力计算。Pas运动粘度：使用中便于测量。m2/s2.油

12、性（润滑性）：润滑油在摩擦表面形成各种吸附膜和化学反应膜的性能，边界润滑取决于油的吸附能力。；其它：燃点(rndin)、闪点、凝点、化学稳定性;粘度 摩擦力发热 27共五十六页转速高、压力小时，油的粘度(zhn d)应低一些；反之，粘度应高一些。高温时，粘度(zhn d)应高一些；低温时，粘度(zhn d)可低一些。二、选择原则三、润滑脂 （ 速度较小时可选择） 特点：无流动性，可在滑动表面形成一层薄膜， 承载能力大，但性能不稳定，摩擦功耗大 。 适用场合 ：要求不高、难以经常供油，或者低速重载、 温度变化不大 以及作摆动运动的 轴承中。 性能指标：锥入度和滴点。28共五十六页 固体(gt)润

13、滑剂 用于有特殊要求的场合，如要求环境清洁(qngji)、真空或高温等。常用的有：二硫化钼，碳石墨，聚四氟乙烯等。 使用方法：1）涂敷、粘结或烧结在轴瓦表面；四.润滑脂的 选择原则：）当压力高和滑动速度低时，选择针入度小的润滑脂；反之，选择锥入度大的润滑脂。）所用润滑脂的滴点，一般应较轴承的工作温度高约2030，以免工作时润滑脂过多地流失。五. 其它润滑材料2）或调配到润滑油和润滑脂中使用；29共五十六页六、润滑(rnhu)方法将润滑剂送入轴承(zhuchng)的方法主要有：1）压力润滑；2）滴油润滑；3）飞溅润滑；4）润滑杯（脂润滑）；5）油环润滑；7）油绳润滑；6）油垫润滑；可根据系数 K

14、 来选择润滑方法。（ p = F / Bd轴承的压强（MPa）轴颈的圆周速度（m/s）BdF30共五十六页17-5 滑动轴承(hu dn zhu chn)的条件性计算一、混合摩擦滑动轴承失效(sh xio)形式主要失效形式：胶合、磨损等设计准则：至少保持在边界润滑状态，即维持边界油膜不破裂。磨损及胶合31共五十六页 二.径向滑动轴承(hu dn zhu chn)的计算 目的：防止p过高，油被挤出，产生 “过度(gud)磨损”。Bd式中：B轴承宽度（ mm ） ； p轴瓦材料的许用平均压强（MPa）。Mpam/s32共五十六页目的：限制(xinzh)pv是为了限制轴承温升、防止胶合。 pv摩擦功

15、耗(n ho)发热量易胶合目的：防止v过高而加速磨损。33共五十六页三.推力滑动轴承(hu dn zhu chn)的计算 a)实心(shxn)式 b)空心式 c)单环式 d)多环式Z止推环数。式中：d2、d0止推轴承环形接触面的外径和内径。34共五十六页17.6流体动力润滑(rnhu)的基本理论雷诺方程取微单元体受力分析(fnx)，x轴方向35共五十六页代入边界条件：y=0，u=v；y=h，u=0流速方程：连续流动方程：任何截面沿x方向单位(dnwi)宽度流量qx相等设在最大油压Pmax处，h=h0(即 时，h=h0)，此时：36共五十六页vVxyVvV=0F 油压p分布(fnb)曲线 vvh

16、0为油压最大处的间隙(jin x)37共五十六页 形成流体动力润滑的必要条件：1.润滑油有一定粘度(zhn d)；2.两摩擦表面有一定相对滑动速度；3.两表面形成收敛的油楔；4.充足的供油。（最小油膜厚度大于粗糙度）楔形效应(xioyng)38共五十六页17.7液体(yt)动压轴承的设计计算一.流体动压滑动轴承的工作状态no1oo1oo1oo1onn静止(jngzh)启动不稳定运行稳定运行RRRR39共五十六页二.径向滑动轴承(hu dn zhu chn)的主要几何参数.半径(bnjng)间隙.相对间隙.偏心距.偏心率.最小油膜厚度40共五十六页41共五十六页三、承载能力和索氏数S0 轴承包角

17、，轴瓦连续包围(bowi)轴颈所对应的角度。1+2 承载(chngzi)油膜角1 油膜起始角2 油膜终止角p=pmax处：h=h0，=0 从起至任意膜厚处的油膜角。42共五十六页43共五十六页当B=，即无限宽轴承(zhuchng)时，油沿轴向无流动转换为极坐标：得：44共五十六页积分(jfn)一次得任意处的油膜压力p：在1至2区间(q jin)内，沿外载荷方向单位宽度的油膜力为：对有限宽轴承，若不计端泄，油膜承载力F为：S0 索氏数，无量纲45共五十六页S 安全系数，考虑表面形状不准确和零件变形，S2 一般(ybn)可取S=2；四、保证液体动力润滑(rnhu)的条件（充分条件）：Rz1、Rz2

18、 轴颈、轴瓦表面微观不平度的十点高度，46共五十六页五. 热平衡计算(j sun)目的(md)：为了控制润滑油的温升，需进行热平衡计算。热平衡条件为：摩擦生热量润滑油带走的热量轴承散发的热量式中：摩擦因数；cp润滑油的比定压热容，一般为16802100 J/(kg.K)qv润滑油的体积流量（m3/s），ab轴承的表明传热系数t出油平均温度 t2 与进油温度 t1 之差（）；润滑油的密度，一般为850900 （kgm3）。47共五十六页液体动力润滑径向(jn xin)滑动轴承的计算6其中(qzhng)： Cq流量系数，与 B/d 和 有关。C摩擦特性系数，与 B/d 和 有关将两式代入上式得：温

19、升 注：一般按润滑油平均温度时的粘度，计算轴承的承载能力。 计算时，通常取 t1= 3545。平均温度：48共五十六页六、参数(cnsh)选择1、宽径比B/dB/d 端泄量，承载能力 ，轴承刚度，t，B/d端泄量，承载能力，运转稳定性49共五十六页3、油粘度(zhn d) F 承载能力，但易发热(f r)4、平均压强pp F一定时，B、d可，尺寸；传动较平稳p hmin 不易形成动压润滑，磨损p F，轴颈运动易失稳2、相对间隙高速：发热严重 使 q 端泄，温升重载：承载能力 选50共五十六页液体动力润滑径向(jn xin)滑动轴承的计算9七、液体动力润滑径向滑动轴承的设计(shj)过程已知条件：外加径向载荷F(N)，轴颈转速n(r/min)及轴颈直径d(mm)。设计及验算： 保证在平均油温 tm下 hmin h 验算温升 选择轴承材料，验算 p、v、pv。 选择轴承参数，如轴承宽度(B)、相对间隙()和润滑油() 。 计算承