滑动轴承-课件

第十二章滑动轴承

§12-1概述§12-2滑动轴承的主要结构型式§12-3滑动轴承失效形式及常用材料§12-4轴瓦结构§12-5滑动轴承润滑剂的选用§12-6不完全流体润滑滑动轴承设计计算§12-7流体动力润滑径向轴承设计计算§12-8其他形式滑动轴承简介1第十二章滑动轴承§12-1概述1§12-1概述一、轴承的功用和分类

1．功用：用于支承轴，并且实现轴的旋转运动（承受载荷和相对运动）

2．分类：根据摩擦性质分为→滑动摩擦轴承（滑动轴承）和滚动摩擦轴承（滚动轴承）。2§12-1概述一、轴承的功用和分类2二、滑动轴承的分类

1．根据承受载荷分径向轴承：承受径向载荷（Fr），例如直齿轮轴承；止推轴承：承受轴向载荷（Fa），例如斜齿轮轴承。

2．根据滑动表面的润滑状态①流体润滑轴承;②不完全流体润滑轴承（边界润滑或混合润滑状态）;③自润滑轴承;

3．根据流体润滑承载机理流体动力润滑轴承（流体动压轴承）；流体静力润滑轴承（流体静压轴承）。

3二、滑动轴承的分类3三、滑动轴承的特点和应用

1．优点：①轴颈与轴瓦靠面接触，可用于承受载荷特殊的情况（重载、振动载荷、冲击载荷等）：内燃机、汽轮机等；②用于支承刚度要求高的情况：机床；③用于旋转运动精度高的场合：仪表；④用于转速特别高的场合：电机；⑤用于径向尺寸受到限制的场合：（曲轴的轴承）

2．缺点：①流体动压轴承，设计复杂，结构较繁，在起动和止动时存在非液体摩擦；②非流体润滑轴承，磨损严重，易出现胶合；③轴向尺寸较大。4三、滑动轴承的特点和应用4四、滑动轴承的设计内容

1）轴承的型式和结构；

2）轴瓦的结构和材料选择；

3）轴承的结构参数；

4）润滑剂的选择和供应；

5）轴承的工作能力及热平衡计算。

5四、滑动轴承的设计内容5§12-2滑动轴承的主要结构型式

*（1）整体式径向滑动轴承组成:轴承座、整体轴套优点:结构简单，成本低廉。缺点:因磨损而造成的间隙无法调整；只能从沿轴向装入或拆。用途:低速、轻载或间歇性工作的机器中。6§12-2滑动轴承的主要结构型式*（1）整体式径向滑动轴*（2）对开式径向滑动轴承组成:轴承座、轴承盖、部分式轴瓦、双头螺柱特点:结构复杂，可以调整因磨损而造成的间隙，安装方便。用途:使用广泛，发动机曲轴、矿山设备等。7*（2）对开式径向滑动轴承7（3）止推滑动轴承

组成：轴承座、止推轴颈特点：结构简单、润滑方便用途：用来承受轴向载荷的场合

（水轮机、汽轮机）

a)实心式b)空心式c)单环式d)多环式8（3）止推滑动轴承a)实心式b)空心式§12-3滑动轴承的失效形式及常用材料1.

滑动轴承的失效形式

a磨粒磨损b刮伤

c胶合

d疲劳剥落

e腐蚀9§12-3滑动轴承的失效形式及常用材料1.滑动轴承的失效2.轴承材料轴瓦与轴承衬的材料统称为轴承材料。(1)基本要求耐磨性磨损少减摩性摩擦系数小其他要求：导热性、工艺性、经济性耐腐蚀性强度10(1)基本要求耐磨性磨损少减摩性摩擦系数小其他要求：导热性铁或铜粉末混入石墨压制烧结而成多孔性存油用于载荷平稳、低速和加油不便场合塑料、橡胶、尼龙等摩擦系数小、耐磨、耐腐蚀、承载低、热变形大(2)常用材料轻载、低速的轴瓦材料锡基铅基锡青铜中速、中载或重载铝青铜低速重载铅青铜高速重载11铁或铜粉末混入石墨压制烧结而成多孔性存油用于载荷平稳、低速§12-4轴瓦结构(1)轴瓦的结构要素*定位唇：防止轴瓦在轴承中移动*壁厚*油孔和油沟：将油引入轴承*油室：存油油孔油沟壁厚定位唇油室(2)结构形式整体式剖分式一、轴瓦的形式和构造12§12-4轴瓦结构(1)轴瓦的结构要素*定位唇：防止轴二、轴瓦的定位定位目的：轴瓦和轴承座不许有相对移动（轴向、周向）13二、轴瓦的定位13三、油孔及油槽①流体动压径向轴承a.轴向油槽（适用于轴颈单向旋转、载荷变化不大的场合，通常油槽宽度比轴承稍短，防止润滑油从端部大量流失）：

整体式径向轴承：单轴向油槽，开在最大油膜厚度位置，以保证润滑油从压力最小的地方输入轴承；剖分式径向轴承：双轴向油槽，开在轴承剖分面上。

为了把润滑油导入摩擦面间，轴瓦或轴颈上通常开有油孔、油槽（油沟、油室）。14三、油孔及油槽为了把润滑油导入摩擦面间，轴瓦或轴b.周向油槽：适用载荷方向变动范围超过1800的场合，开在轴承宽度中部。

15b.周向油槽：适用载荷方向变动范围超过1800的场合，开在轴②不完全流体润滑径向轴承：油槽可延伸至承载区（油槽的宽度≤轴承宽度的80%，油槽尺寸可查手册）16②不完全流体润滑径向轴承：油槽可延伸至承载区16§12-5滑动轴承润滑剂的选用润滑剂的选择

根据工作载荷、相对滑动速度、工作温度和特殊工作环境选择。

2、润滑油：压力大、温度高、转速低、载荷冲击变动大时，选择粘度大的润滑油，表12-4

。1、润滑脂

：常用在要求不高、难以经常供油，或者低速重载的轴承中，表12-3。3、固体润滑剂：只用于一些有特殊要求的场合。17§12-5滑动轴承润滑剂的选用润滑剂的选择根据工作§12-6不完全流体润滑滑动轴承设计计算1、失效形式和设计准则

磨损防止过度磨损发热引起胶合防止胶合验算p:是为了防止工作压力过大，引起剧烈磨损;验算v:是为了防止滑动速度过高而加速磨损;验算pv:是为了限制轴承的温升.不完全流体润滑轴承工作时，因其摩擦表面不能被润滑油完全隔开，只能形成边界油膜，存在局部金属表面的直接接触。因此，轴承工作表面的磨损和因边界油膜的破裂导致的工作表面胶合或烧瓦是其主要失效形式。设计时，约束条件是：维持边界油膜不遭破裂。18§12-6不完全流体润滑滑动轴承设计计算磨损防止过度磨损发3、止推滑动轴承的计算

计算参数：p、v2、径向滑动轴承的计算

计算参数：p、v、pv193、止推滑动轴承的计算2、径向滑动轴承的计算19§12-7流体动力润滑径向轴承设计计算I.流体摩擦流体中任意点处切应力均与该处流体的速度梯度成正比。

η—粘度—流体的内摩擦力II.流体动力润滑两相对运动物体的摩擦表面，借助相对速度产生的油膜把两表面完全隔开，由油膜产生的压力来平衡外载荷。III.楔效应承载机理*平行板—相对运动—流速直线分布—油无内压力*不平行板—相对运动—流速变化—油有内压力20§12-7流体动力润滑径向轴承设计计算I.流体摩擦20一、

流体动力润滑的基本方程（雷诺方程）基本假设

*流体为牛顿液体；

*流体的流动为层流；

*流体粘度不受压力影响；*流体不受惯性力及重力影响；

*流体不可压缩；

*流体膜中压力沿膜厚方向不变。21一、流体动力润滑的基本方程（雷诺方程）212222以式（12-7）为基础，对y积分，变化得剪切流→速度线性分布压力流→速度抛物线分布（1）润滑油层的速度分布23以式（12-7）为基础，对y积分，变化得剪切流→速度线性分布（2）润滑油流量任意截面上单位宽度(z方向)的流量将上页中的u代入上式，得参考上页图（b），在h0处润滑油连续流动时，各截面流量相等，将①、②联立，得②①24（2）润滑油流量任意截面上单位宽度(z方向)的流量将上页中流体动力润滑（形成动压油膜）的条件：1)两工作表面必须形成收敛的楔形间隙2)两工作表面必须有一定的相对运动

v方向是从大口到小口3)间隙中必须连续充满具有一定粘度的润滑油若则无粘度各油层无速度两板间油无流动不能形成油膜压力25流体动力润滑（形成动压油膜）的条件：1)两工作表面必须形成二、

径向滑动轴承形成液体动力润滑的过程a)静止b)启动c)稳定运转26二、径向滑动轴承形成液体动力润滑的过程三、

径向滑动轴承的几何关系和承载量系数1.几何关系（1）建立坐标系o为极点，oo1为极轴Φa：hmaxΦ1：h1Φ2：h2Φ0：h0Φ：h27三、径向滑动轴承的几何关系和承载量系数1.几何关系27（2）基本概念①直径间隙：Δ=D-d②半径间隙：δ=R-r=Δ/2③相对间隙：ψ=Δ/d=δ/r④偏心距：e⑤偏心率：χ=e/δ⑥任意极角φ的油膜厚度h：h=δ+ecosφ=δ(1+χcosφ)⑦最小油膜厚度：hmin=δ-e=δ(1-χ)=rψ(1-χ)⑧压力最大处的油膜厚度h0：h0=δ(1+χcosφ0)⑨包角α：入油口到出油口间所包轴颈的夹角。28（2）基本概念282.轴承的承载能力有限长轴承油膜的总承载能力F=ηωdBCp/ψ2

Cp---轴承的承载量系数Cp∝(χ，B/d)

不同宽径比时沿轴承周向和轴向的压力分布图292.轴承的承载能力不同宽径比时沿轴承周向和轴向的压力分布图3.最小油膜厚度

hmin=δ-e=δ(1-χ)=rψ(1-χ)≥[h][h]=4S(Ra1+Ra2)若其他条件不变，hmin愈小则偏心率χ愈大，轴承的承载能力就愈大。最小油膜厚度受到轴颈和轴承表面粗糙度、轴的刚性、以及轴承与轴颈的几何形状误差等因素的限制。303.最小油膜厚度30四、

轴承的热平衡计算目的：控制油温，避免粘度降低1.热平衡条件31四、轴承的热平衡计算目的：控制油温，避免粘度降低1.热平3232五、参数选择33五、参数选择33六、

设计计算步骤34六、设计计算步骤34§12-8其它型式滑动轴承简介

2)多油楔滑动轴承

3)流体静压轴承4)气体润滑轴承

5)磁悬浮轴承

1)自润滑轴承

35§12-8其它型式滑动轴承简介2)多油楔滑动轴承3)流第十二章滑动轴承

§12-1概述§12-2滑动轴承的主要结构型式§12-3滑动轴承失效形式及常用材料§12-4轴瓦结构§12-5滑动轴承润滑剂的选用§12-6不完全流体润滑滑动轴承设计计算§12-7流体动力润滑径向轴承设计计算§12-8其他形式滑动轴承简介36第十二章滑动轴承§12-1概述1§12-1概述一、轴承的功用和分类

1．功用：用于支承轴，并且实现轴的旋转运动（承受载荷和相对运动）

2．分类：根据摩擦性质分为→滑动摩擦轴承（滑动轴承）和滚动摩擦轴承（滚动轴承）。37§12-1概述一、轴承的功用和分类2二、滑动轴承的分类

1．根据承受载荷分径向轴承：承受径向载荷（Fr），例如直齿轮轴承；止推轴承：承受轴向载荷（Fa），例如斜齿轮轴承。

2．根据滑动表面的润滑状态①流体润滑轴承;②不完全流体润滑轴承（边界润滑或混合润滑状态）;③自润滑轴承;

3．根据流体润滑承载机理流体动力润滑轴承（流体动压轴承）；流体静力润滑轴承（流体静压轴承）。

38二、滑动轴承的分类3三、滑动轴承的特点和应用

1．优点：①轴颈与轴瓦靠面接触，可用于承受载荷特殊的情况（重载、振动载荷、冲击载荷等）：内燃机、汽轮机等；②用于支承刚度要求高的情况：机床；③用于旋转运动精度高的场合：仪表；④用于转速特别高的场合：电机；⑤用于径向尺寸受到限制的场合：（曲轴的轴承）

2．缺点：①流体动压轴承，设计复杂，结构较繁，在起动和止动时存在非液体摩擦；②非流体润滑轴承，磨损严重，易出现胶合；③轴向尺寸较大。39三、滑动轴承的特点和应用4四、滑动轴承的设计内容

1）轴承的型式和结构；

2）轴瓦的结构和材料选择；

3）轴承的结构参数；

4）润滑剂的选择和供应；

5）轴承的工作能力及热平衡计算。

40四、滑动轴承的设计内容5§12-2滑动轴承的主要结构型式

*（1）整体式径向滑动轴承组成:轴承座、整体轴套优点:结构简单，成本低廉。缺点:因磨损而造成的间隙无法调整；只能从沿轴向装入或拆。用途:低速、轻载或间歇性工作的机器中。41§12-2滑动轴承的主要结构型式*（1）整体式径向滑动轴*（2）对开式径向滑动轴承组成:轴承座、轴承盖、部分式轴瓦、双头螺柱特点:结构复杂，可以调整因磨损而造成的间隙，安装方便。用途:使用广泛，发动机曲轴、矿山设备等。42*（2）对开式径向滑动轴承7（3）止推滑动轴承

组成：轴承座、止推轴颈特点：结构简单、润滑方便用途：用来承受轴向载荷的场合

（水轮机、汽轮机）

a)实心式b)空心式c)单环式d)多环式43（3）止推滑动轴承a)实心式b)空心式§12-3滑动轴承的失效形式及常用材料1.

滑动轴承的失效形式

a磨粒磨损b刮伤

c胶合

d疲劳剥落

e腐蚀44§12-3滑动轴承的失效形式及常用材料1.滑动轴承的失效2.轴承材料轴瓦与轴承衬的材料统称为轴承材料。(1)基本要求耐磨性磨损少减摩性摩擦系数小其他要求：导热性、工艺性、经济性耐腐蚀性强度45(1)基本要求耐磨性磨损少减摩性摩擦系数小其他要求：导热性铁或铜粉末混入石墨压制烧结而成多孔性存油用于载荷平稳、低速和加油不便场合塑料、橡胶、尼龙等摩擦系数小、耐磨、耐腐蚀、承载低、热变形大(2)常用材料轻载、低速的轴瓦材料锡基铅基锡青铜中速、中载或重载铝青铜低速重载铅青铜高速重载46铁或铜粉末混入石墨压制烧结而成多孔性存油用于载荷平稳、低速§12-4轴瓦结构(1)轴瓦的结构要素*定位唇：防止轴瓦在轴承中移动*壁厚*油孔和油沟：将油引入轴承*油室：存油油孔油沟壁厚定位唇油室(2)结构形式整体式剖分式一、轴瓦的形式和构造47§12-4轴瓦结构(1)轴瓦的结构要素*定位唇：防止轴二、轴瓦的定位定位目的：轴瓦和轴承座不许有相对移动（轴向、周向）48二、轴瓦的定位13三、油孔及油槽①流体动压径向轴承a.轴向油槽（适用于轴颈单向旋转、载荷变化不大的场合，通常油槽宽度比轴承稍短，防止润滑油从端部大量流失）：

整体式径向轴承：单轴向油槽，开在最大油膜厚度位置，以保证润滑油从压力最小的地方输入轴承；剖分式径向轴承：双轴向油槽，开在轴承剖分面上。

为了把润滑油导入摩擦面间，轴瓦或轴颈上通常开有油孔、油槽（油沟、油室）。49三、油孔及油槽为了把润滑油导入摩擦面间，轴瓦或轴b.周向油槽：适用载荷方向变动范围超过1800的场合，开在轴承宽度中部。

50b.周向油槽：适用载荷方向变动范围超过1800的场合，开在轴②不完全流体润滑径向轴承：油槽可延伸至承载区（油槽的宽度≤轴承宽度的80%，油槽尺寸可查手册）51②不完全流体润滑径向轴承：油槽可延伸至承载区16§12-5滑动轴承润滑剂的选用润滑剂的选择

根据工作载荷、相对滑动速度、工作温度和特殊工作环境选择。

2、润滑油：压力大、温度高、转速低、载荷冲击变动大时，选择粘度大的润滑油，表12-4

。1、润滑脂

：常用在要求不高、难以经常供油，或者低速重载的轴承中，表12-3。3、固体润滑剂：只用于一些有特殊要求的场合。52§12-5滑动轴承润滑剂的选用润滑剂的选择根据工作§12-6不完全流体润滑滑动轴承设计计算1、失效形式和设计准则

磨损防止过度磨损发热引起胶合防止胶合验算p:是为了防止工作压力过大，引起剧烈磨损;验算v:是为了防止滑动速度过高而加速磨损;验算pv:是为了限制轴承的温升.不完全流体润滑轴承工作时，因其摩擦表面不能被润滑油完全隔开，只能形成边界油膜，存在局部金属表面的直接接触。因此，轴承工作表面的磨损和因边界油膜的破裂导致的工作表面胶合或烧瓦是其主要失效形式。设计时，约束条件是：维持边界油膜不遭破裂。53§12-6不完全流体润滑滑动轴承设计计算磨损防止过度磨损发3、止推滑动轴承的计算

计算参数：p、v2、径向滑动轴承的计算

计算参数：p、v、pv543、止推滑动轴承的计算2、径向滑动轴承的计算19§12-7流体动力润滑径向轴承设计计算I.流体摩擦流体中任意点处切应力均与该处流体的速度梯度成正比。

η—粘度—流体的内摩擦力II.流体动力润滑两相对运动物体的摩擦表面，借助相对速度产生的油膜把两表面完全隔开，由油膜产生的压力来平衡外载荷。III.楔效应承载机理*平行板—相对运动—流速直线分布—油无内压力*不平行板—相对运动—流速变化—油有内压力55§12-7流体动力润滑径向轴承设计计算I.流体摩擦20一、

流体动力润滑的基本方程（雷诺方程）基本假设

*流体为牛顿液体；

*流体的流动为层流；

*流体粘度不受压力影响；*流体不受惯性力及重力影响；

*流体不可压缩；

*流体膜中压力沿膜厚方向不变。56一、流体动力润滑的基本方程（雷诺方程）215722以式（12-7）为基础，对y积分，变化得剪切流→速度线性分布压力流→速度抛物线分布（1）润滑油层的速度分布58以式（12-7）为基础，对y积分，变化得剪切流→速度线性分布（2）润滑油流量任意截面上单位宽度(z方向)的流量将上页中的u代入上式，得参考上页图（b），在h0处润滑油连续流动时，各截面流量相等，将①、②联立，得②①59（2）润滑油流量任意截面上单位宽度(z方向)的流量将上页中流体动力润滑（形成动压油膜）的条件：1)两工作表面必须形成收敛的楔形间隙2)两工作表面必须有一定的相对运动

v方向是从大口到小口3)间隙中必须连续充满具有一定粘度的润滑油若则无粘度各油层无速度两板间油无流动不能形成油膜压力60流体动力润滑（形成动压油膜）的条件：1)两工作表面必须形成二、

径向滑动轴承形成液体动力润滑的过程a)静止b)启动