机械行业管理设计及滑动轴承

第十二章滑动轴承§12-1滑动轴承概述§12-2滑动轴承的主要结构型式§12-3滑动轴承的失效形式及常用材料§12-4轴瓦结构§12-6不完全液体润滑滑动轴承设计计算§12-7液体动力润滑径向滑动轴承设计计算§12-8其它形式滑动轴承简介轴系零部件第十二章滑动轴承§12-1滑动轴承概述§12-2滑动轴承的主要结构型式§12-3滑动轴承的失效形式及常用材料§12-4轴瓦结构§12-6不完全液体润滑滑动轴承设计计算§12-7液体动力润滑径向滑动轴承设计计算§12-8其它形式滑动轴承简介滑动轴承原理：

轴承的作用是支承轴。轴在工作时可旋转，也可静止。1．能承担一定的载荷，具有一定的强度和刚度。2．具有小的摩擦力矩，使回转件转动灵活。3．具有一定的支承精度，保证被支承零件的回转精度。根据轴承中摩擦的性质，可分为滑动轴承和滚动轴承。一、轴承应满足如下基本要求二、轴承的分类根据能承受载荷的方向，可分为向心轴承、推力轴承、向心推力轴承(或称为径向轴承、止推轴承、径向止推轴承）。轴承向心轴承推力轴承但是在以下场合，则主要使用滑动轴承：工作时轴承和轴颈的支撑面间形成直接或间接滑动摩擦的轴承，称为滑动轴承。滚动轴承绝大多数都已标准化，故得到广泛的应用。滑动轴承与滚动轴承１．工作转速很高，如汽轮发电机。２．要求对轴的支承位置特别精确，如精密磨床。３．承受巨大的冲击与振动载荷，如轧钢机。４．特重型的载荷，如水轮发电机。５．根据装配要求必须制成剖分式的轴承，如曲轴轴承。６．在特殊条件下工作的轴承，如军舰推进器的轴承。７．径向尺寸受限制时，如多辊轧钢机。根据所承受载荷的方向、滑动轴承可分为径向轴承、推力轴承两大类。根据轴系和拆装的需要，滑动轴承可分为整体式和剖分式两类。根据工作时相对运动表面间油膜形成原理的不同，液体摩擦滑动轴承又分为液体动压润滑轴承和液体静压润滑轴承，简称动压轴承和静压轴承。滑动轴承的类型根据润滑状态，滑动轴承可分为：不完全液体润滑滑动轴承和完全液体润滑滑动轴承。第十二章滑滑动轴承§12-1滑滑动轴承概概述§12-2滑滑动轴承的的主要结构型型式§12-3滑滑动轴承的的失效形式及及常用材料§12-4轴轴瓦结构§12-6不不完全液体体润滑滑动轴轴承设计计算算§12-7液液体动力润润滑径向滑动动轴承设计计计算§12-8其其它形式滑滑动轴承简介介整体式径向滑滑动轴承特点：结构简简单，成本低低廉。轴承座整体轴套螺纹孔油杯孔因磨损而造成成的间隙无法法调整。只能从沿轴向向装入或拆出出。整体式轴承采采用整体式轴瓦，整体式轴瓦瓦又称轴套，，分为光滑轴轴套和带纵向向油槽轴套两两种。整体式轴瓦径向滑动轴承承的典型结构构2对开式径向滑滑动轴承特点：结构复复杂、可以调调整磨损而造造成的间隙、、安装方便。。对开式轴承(剖分轴套)对开式轴承(整体轴套)剖分式轴承采采用剖分式轴瓦。为了使轴承承与轴瓦结合合牢固，可在在轴瓦基体内内壁制出沟槽槽，使其与合合金轴承衬结结合更牢。剖分式轴瓦瓦止推滑动轴轴承止推滑动轴轴承由轴承座和止推轴颈组成。轴颈颈结构形式式：◆空心式：接触面上上压力分布布较均匀，，润滑条件件较实心式式好。◆单环式：利用轴颈颈的环形端端面止推，，用于低速速轻载场合合。◆多环式：可承受双双向轴向载载荷，但各各环间载荷荷分布不均均。空心式单环式多环式【补充】轴轴颈摩擦与与轴端摩擦擦实心式：空心式：第十二章滑滑动轴承承§12-1滑动轴轴承概述§12-2滑动轴轴承的主要要结构型式式§12-3滑动轴轴承的失效效形式及常常用材料§12-4轴瓦结结构§12-6不完全全液体润滑滑滑动轴承承设计计算算§12-7液体动动力润滑径径向滑动轴轴承设计计计算§12-8其它形形式滑动轴轴承简介滑动轴承失失效形式磨损与胶合合疲劳裂纹与与剥落汽车用滑动动轴承故障障原因的平平均比率此外，滑动动轴承还可可能出现气气蚀、电侵侵蚀、流体体侵蚀和微微动磨损等等失效形式式。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滑动轴承的的主要失效效形式为胶合和疲劳剥落，其他均可可预防。◆减摩性：材料副具具有较低的的摩擦系数数。◆耐磨性：材料的抗抗磨性能，，通常以磨磨损率表示示。◆抗咬粘性：材料的耐耐热性与抗抗粘附性。。◆摩擦顺应性性：材料通过过表层弹塑塑性变形来来补偿轴承承滑动表面面初始配合合不良的能能力。◆嵌入性：材料容纳纳硬质颗粒粒嵌入，从从而减轻轴轴承滑动表表面发生刮刮伤或磨粒粒磨损的性性能。此外还应有有足够的强强度和抗腐蚀能力力、良好的导热性、工艺性和经济性。◆磨合性：轴瓦与轴轴颈表面经经短期轻载载运行后，，形成相互互吻合的表表面形状和和粗糙度的的能力（或或性质）。。滑动轴承材材料滑动轴承的的失效形式式及常用材料料3第十二章滑滑动轴承承§12-1滑动轴轴承概述§12-2滑动轴轴承的主要要结构型式式§12-3滑动轴轴承的失效效形式及常常用材料§12-4轴瓦结结构§12-6不完全全液体润滑滑滑动轴承承设计计算算§12-7液体动动力润滑径径向滑动轴轴承设计计计算§12-8其它形形式滑动轴轴承简介轴瓦可以由由一种材料料制成，也也可以在高高强度材料料的轴瓦基体上浇注注一层或两两层轴承合合金作为轴承衬，称为双金金属轴瓦或或三金属轴轴瓦。为了使轴承承衬与轴瓦瓦基体结合合牢固，可可在轴瓦基基体内表面面或侧面制制出沟槽。轴瓦的形式式和结构单材料、整体式厚壁铸造轴瓦多材料、整体式、薄壁轧制轴瓦整体轴套卷制轴套薄壁轴瓦厚壁轴瓦多材料、对开式厚壁铸造轴瓦多材料、对对开式薄壁壁轧制轴瓦瓦按构造分类整体式对开式按加工分类铸造轧制按尺寸分类厚壁薄壁按材料分类单材料多材料需从轴端安安装和拆卸卸，可修复复性差。可以直接从从轴的中部部安装和拆拆卸，可修修复。节省材料，，刚度不足足，对轴承承座孔的加加工精度要要求高。有足够的强强度和刚度度，可降低低对轴承座座孔的加工工精度。强度足够的的材料可直直接作成轴轴瓦，如黄黄铜，灰铸铸铁。轴瓦衬强度度不足，故故采用多材材料制作轴轴瓦。铸造工艺性性好，单件件、大批生生产均可，，适用于厚厚壁型。只适用于薄薄壁轴瓦，，具有很高高的生产率率。轴承衬目的：防止轴瓦瓦相对于轴轴承座产生生轴向和周周向的相对对移动。定位方法：对于轴向定位有凸缘轴瓦一端或或两端做凸凸缘。定位唇

定位唇（凸耳）轴瓦的定位位定位方法：对于周向定位有紧定螺钉（也可做轴轴向定位））销钉（也可做轴轴向定位））轴瓦非承载载区内表面面开有进油油口和油沟沟，以利于于润滑油均均匀分布在在整个轴径径上。进油孔油槽F油孔及油槽槽◆目的：把润滑油油导入轴颈颈和轴承所所构成的运运动副表面面。◆原则：油孔和油油槽尽量开在非承载载区，以保证承载区区油膜的连连续性。尽量不要降降低或少降降低承载区区油膜的承承载能力；；轴向油槽槽不能开通通至轴承端端部，应留留有适当的的封油面。滑动轴承的的轴瓦结构构4◆形式：按油槽走向向分——沿沿轴向、绕绕周向、斜斜向、螺旋旋线等。按油槽数量量分——单单油槽、多多油槽等。。单轴向油槽开在非承载区（在最大油膜厚度处）双轴向油槽开在非承载区（在轴承剖分面上）双斜向油槽（用于不完全液体润滑轴承）第十二章滑滑动轴承承§12-1滑动轴轴承概述§12-2滑动轴轴承的主要要结构型式式§12-3滑动轴轴承的失效效形式及常常用材料§12-4轴瓦结结构§12-6不完全全液体润滑滑滑动轴承承设计计算算§12-7液体动动力润滑径径向滑动轴轴承设计计计算§12-8其它形形式滑动轴轴承简介四种滑动摩摩擦状态随着科学技技术的发展展，关于摩摩擦学的研研究已逐渐渐深入到微微观研究领领域，形成成了微－纳纳米摩擦学学理论，引引发出许多多新的概念念，比如提提出了超润润滑的概念念等。从理理论上讲，，超润滑是是实现摩擦擦系数为零零的摩擦状状态，但在在实际研究究中，一般般认为摩擦擦系数在0.001量级（或或更低）的的摩擦状态态即可认为为属于超润润滑。关于于这方面的的研究也是是目前微－－纳米摩擦擦学研究的的一个重要要方面，同同学们应对对此给予关关注。失效形式与与设计准则则工作状态：因采用润润滑脂、油油绳或滴油油润滑，故故无法形成成完全的承承载油膜，，工作状态态为边界润润滑或混合合摩擦润滑滑。失效形式：边界油膜膜破裂。设计准则：保证边界膜膜不破裂。。因边界膜强强度与温度度、轴承材材料、轴颈颈和轴承表表面粗糙度度、润滑油油供给等有有关，目前前尚无精确确的计算方方法，但一一般可作条条件性计算算。校核内容：１．验算平平均压力p≤[p]，以防压溃轴轴瓦，保证强度度；２．验算摩摩擦发热pv≤[pv]，限制温升，以防咬粘粘；３．验算滑滑动速度v≤[v]，以防加速磨磨损。径向滑动轴轴承的设计计计算已知条件：：外加径向向载荷F、轴颈转速速n及轴颈直径径d。验算及设计计：１．验算轴轴承的平均均压力p(MPa)[p]—轴瓦材材料的许用用压力。２．验算摩摩擦热[pv]—轴承材材料的pv许用值，MPa·m/s３．验算滑滑动速度v(m/s)[v]—材料的许用用滑动速度度。４．选择配配合可选H9/d9或H8/f7、H7/f6。基孔制间隙隙配合第十二章滑滑动轴承承§12-1滑动轴轴承概述§12-2滑动轴轴承的主要要结构型式式§12-3滑动轴轴承的失效效形式及常常用材料§12-4轴瓦结结构§12-6不完全全液体润滑滑滑动轴承承设计计算算§12-7液体动动力润滑径径向滑动轴轴承设计计计算§12-8其它形形式滑动轴轴承简介四种滑动摩摩擦状态随着科学技技术的发展展，关于摩摩擦学的研研究已逐渐渐深入到微微观研究领领域，形成成了微－纳纳米摩擦学学理论，引引发出许多多新的概念念，比如提提出了超润润滑的概念念等。从理理论上讲，，超润滑是是实现摩擦擦系数为零零的摩擦状状态，但在在实际研究究中，一般般认为摩擦擦系数在0.001量级（或或更低）的的摩擦状态态即可认为为属于超润润滑。关于于这方面的的研究也是是目前微－－纳米摩擦擦学研究的的一个重要要方面，同同学们应对对此给予关关注。流体润滑1vvFvvvh1aah2ccvvh0bbF【补充】§4-4：流流体动力润润滑原理流体动力润润滑方程的的建立对流体膜压压力分布微微分方程作作如下假设设，以便得得到简化形形式的流体体动力平衡衡方程。这这些假设条件是：◆流体为牛顿顿流体；◆流体的流动动是层流，，即层与层层之间没有有物质和能能量的交换换；◆忽略压力对对粘度的影影响，实际际上粘度随随压力的增增高而增加加；◆略去惯性力力及重力的的影响，故故所研究的的单元体为为静平衡状状态或匀速速直线运动动，且只有有表面力作作用于单元元体上；◆流体不可压压缩，故流流体中没有有“洞”可可以“吸收收”流质；；◆流体中的压压力在各流流体层之间间保持为常常数。两次积分得得：若将边界条条件：y=0时u=V，y=h时u=0代代入入得得：：可见见，，在在两两板板间间隙隙中中，，任意意一一点点的的速速度度都都由由两两部部分分组组成成：一一部部分分为为剪切切流流，在在y方向向呈呈线性性分分布布；另另一一部部分分为为压力力流流，在在y方向向呈呈抛物物线线分分布布。uu润滑滑油油单单位位宽宽度度体体积积流流量量设h=h0的截截面面上上，，油油膜膜压压力力最最大大。。此此时时，，油油层层速速度度速速度度呈呈三三角角形形分分布布，，此此处处流流量量为为：：整理理得得到到流流体体动动力力润润滑滑的的一一维维方方程程，，即即一一维维雷雷诺诺方方程程：：由润润滑滑油油的的连连续续性性，，流流经经各各截截面面的的流流量量相相等等，，有有:一维维雷雷诺诺方方程程：：流体体动动力力润润滑滑的的必必要要条条件件◆相对对运运动动的的两两表表面面间间构构成成楔楔形形间间隙隙；；◆一定定粘粘度度的的润润滑滑油油，，且且供供油油充充分分。。◆两板板间间有有足足够够的的相相对对速速度度，，且且大大截截面面流流入入，，小小截截面面流流出出；；h>h0时，，油油膜膜压压力力增增大大；；h<h0时，，油油膜膜压压力力降降低低；；h=h0时，，油油膜膜压压力力最最大大；；B→→∞∞（（无无限限宽宽））：：一一维维雷雷诺诺方方程程端泄端泄BB为为有有限限宽宽时时：：二二维维雷雷诺诺方方程程【例例】】试试分分析析下下图图所所示示四四种种摩摩擦擦副副，，在在摩摩擦擦面面间间哪哪些些摩摩擦擦副副不不能能形形成成油油膜膜压压力力，，为为什什么么?（（v为相相对对运运动动速速度度，，油油有有一一定定的的粘粘度度。。））液体体动动力力润润滑滑径径向向滑滑动动轴轴承承的的设设计计计计算算3流体体动动力力润润滑滑的的过过程程◆轴承承的的孔孔径径D和轴轴颈颈的的直直径径d名义义尺尺寸寸相相等等；；直径径间间隙隙Δ是公公差差形形成成的的。。◆轴颈颈上上作作用用的的液液体体压压力力与与F相平平衡衡，，在在与与F垂直直的的方方向向。。◆轴颈颈最最终终的的平平衡衡位位置置可可用用偏位位角角φa和偏心心距距e来表表示示。。Fe液体体动动力力润润滑滑径径向向滑滑动动轴轴承承的的设设计计计计算算4径向向滑滑动动轴轴承承的的几几何何关关系系c—偏心心率率c＝e/δδΔ为直径径间间隙隙Δ＝＝D－－dδ为半径径间间隙隙δ＝＝R－－r＝Δ/2e—为为偏心心距距ψ—相对对间间隙隙ψ＝δ/r＝Δ/d注意意hmin≠h0高速速轻轻载载：：偏偏心心率率≈≈0低速速重重载载：：偏偏心心率率≈≈1液体体动动力力润润滑滑径径向向滑滑动动轴轴承承的的设设计计计计算算4最小小油油膜膜厚厚度度：hmin=δ－e＝rψψ(1-c)相对对间间隙隙反映映了了轴轴承承的的结结构构参参数数；；偏心心率率反映映了了轴轴承承的的承承载载能能力力。。注意意hmin≠h0轴承承对对轴轴颈颈的的总总反反力力相相切切于于摩摩擦擦圆圆，，大大小小与与外外载载荷荷相相等等，，方方向向与与转转速速相相反反。。液体体动动力力润润滑滑径径向向滑滑动动轴轴承承的的设设计计计计算算51、、承承载载力力计计算算对对雷雷诺诺方方程程积积分分2、、最最小小油油膜膜厚厚度度验验算算保保证证流流体体润润滑滑3、、热热平平衡衡验验算算防防止止温温升升过过高高工作作能能力力计计算算液体体动动力力润润滑滑径径向向滑滑动动轴轴承承的的设设计计计计算算51、、承承载载力力计计算算：：（12-15））：：雷雷诺诺方方程程的的极极坐坐标标形形式式（（微微小小角角度度内内的的压压力力增增量量））（12-16））：：任任意意转转角角f处的的油油膜膜压压力力（（第1重重积积分分）（12-17））：：油油膜膜压压力力在在外外载载荷荷方方向向上上的的分分量量（12-18））：：轴轴承承单单位位宽宽度度内内的的油油膜膜承承载载力力（（第2重重积积分分）（12-19））：：考考虑虑端端泄泄的的影影响响（（即即沿沿z轴轴方方向向的的流流动动））（12-20））：：宽宽度度为为B轴轴承承的的总总承承载载力力（（第3重重积积分分）（12-23））：：承载载量量系系数数Cp（索索氏氏数数So））Cp—承承载载量量系系数数，，与与轴轴承承包包角角α、宽宽径径比比B/d和偏偏心心率率c有关关。。承载载量量系系数数Cp（索索氏氏数数So））因此此：：动动力力润润滑滑轴轴承承应应保保证证：：hmin≥[h]其中中：：[h]=S(Rz1+Rz2)S————安全全系系数数，，考虑虑表表面面几几何何形形状状误误差差和和轴轴颈颈挠挠曲曲变变形形等等，，常常取取S≥2。。2、、最最小小油油膜膜厚厚度度验验算算：hmin=rψψ(1-c)分析析：：hmin↘（（偏心心率率↗））,轴轴承承的的承承载载能能力力↗↗；；但是：hmin不能过小。对于一般轴承承可取为3.2μm和6.3μm，或1.6μm和3.2μm。对于重要轴承承可取为0.8μm和1.6μm，或0.2μm和0.4μm。Rz1、Rz2——分别为轴颈和和轴承孔表面粗糙度十十点高度。p.133液体动力润滑滑径向滑动轴轴承的设计计计算5液体动力润滑滑径向滑动轴轴承的设计计计算43、热平衡验验算：润滑油流量系系数Cq滑动轴承的参参数选择１）宽径比ＢＢ/ｄＢ/ｄ↘——压力大，运转转平稳性↗承载能力↘则常用范围：：B/d=0.3~1.5宽径比对承载载能力的影响响端泄漏量↗———△ｔ↘２）相对间隙隙ψ由速度和载荷选取—Ｖ↗——ψ↗F↗——ψ↘经验公式：汽轮机、电动机、齿轮减速器=0.001-0.002轧钢机、铁路车辆=0.0002-0.0015机床、内燃机=0.0002-0.00125鼓风机、离心泵=0.001-0.003一般机器常用用ψ值设计时，先设