第11章 滑动轴承

第11章滑动轴承机械设计1摩擦状态干摩擦边界摩擦液体摩擦f=0.5~1f=0.1~0.3f=0.001~0.01干摩擦边界摩擦液体摩擦21)转速极高的轴承（发电机转子）2)载荷特重的轴承（轧钢机）3)冲击很大的轴承（）4)要求特别精密的轴承（液体静压滑动轴承）5)剖分式轴承（轴从上端放入）6)有特殊要求的轴承（轮船用滑动轴承）下一页11.1概述1.目前滑动轴承应用的主要场合：32.滑动轴承的设计内容：4整体式滑动轴承结构下一页间隙不能调整11.2滑动轴承的典型结构5剖分式滑动轴承间隙可以调整下一页6推力滑动轴承结构V动压推力滑动轴承下一页7下一页11.3滑动轴承的失效形式和常用材料11.3.1滑动轴承的失效形式1.磨粒磨损进入轴承间隙的硬颗粒（如灰尘、砂粒等）有的嵌入轴承表面，有的游离于间隙中并随轴一起转动，它们都将对轴颈和轴承表面起研磨作用。2.刮伤进入轴承间隙中的硬颗粒或轴颈表面粗糙的轮廓峰顶，在轴承上划出线状伤痕，导致轴承因刮伤而失效。83.咬粘（胶合）轴承温升过高，载荷过大，油膜破裂时，润滑油供应不足。4.疲劳剥落在载荷反复作用下，轴承表面出现与滑动方向垂直的疲劳裂纹，当裂纹向轴承衬与衬背结合面扩展后，造成轴承衬材料的剥落。5.腐蚀润滑油在大气中使用会不断氧化，所生成的酸性物质对轴承材料有腐蚀性。91）减摩，耐磨；2）足够强度；3）良好顺应性和嵌入性；4）良好工艺性和导热性，耐腐蚀性；5）价格低。下一页11.3.2滑动轴承的材料（1）对材料性能的基本要求101）轴承合金（巴氏合金，白合金）2）铜合金---青铜、黄铜3）铝合金4）铸铁---灰铸铁、耐磨铸铁、球墨铸铁5）多孔质金属材料（粉末冶金）6）非金属---塑料（酚醛树脂，尼龙，聚四氟乙烯）、硬木、橡胶。（2）常用轴承材料表11-211图11.4整体轴套整体式轴瓦下一页11.4轴瓦的结构12图11.5卷制轴套13整体式轴瓦实物14整体式轴瓦实物15整体式轴瓦应用整体式轴瓦16整体式轴瓦应用17对开式式轴瓦18轴瓦结构：由1~3层材料制成19轴向定位周向定位轴瓦定位周向轴向定位20油孔，油沟与油槽的开设

油槽的尺寸可查相关的手册。下一页21油沟与油槽的位置下一页不要开在轴承的承载区内，否则将急剧降低轴承的承载能力22下一页11.5滑动轴承润滑剂的选用选择原则：1、润滑脂表11-31）低速、重载时应选用针入度小的润滑脂，反之选用针入度大的润滑脂；2）润滑脂的滴点一般应比轴承的工作温度高20℃〜30℃或更高；3）潮湿或淋水环境下应选用抗水性好的钙基脂或锂基脂；4）温度高时应选用耐热性好的钠基脂或锂基脂。23选择原则：下一页2、润滑油表11-4低速、重载，高温工作采用高粘度油，反之用低粘度油。24下一页3、固体润滑剂固体润滑剂可以在摩擦表面上形成固体膜以减小摩擦阻力，通常只用于一些有特殊要求的场合。例如，大型可展开天线定向机构和铰链处的固体润滑，空间机器人采用的谐波齿轮减速器的固体润滑等。二硫化钼，在金属表面上涂镀一层钼，然后放在含硫的气氛中加热，可生成MoS2膜。聚四氟乙烯片材可冲压成轴瓦，也可以用烧结法或粘结法形成聚四氟乙烯膜粘附在轴瓦内表面上。软金属薄膜（如铅、金、银等薄膜）主要用于真空及高温的场合。254、润滑装置的选择1）润滑脂润滑装置润滑脂旋盖式油杯润滑262）润滑油润滑装置滴油润滑油绳润滑油环润滑27下一页11.6不完全液体润滑滑动轴承设计计算

11.6.1不完全液体润滑滑动轴承的失效形式和计算准则工程实际中对工作要求不高、速度较低、载荷不大、难以维护等条件下工作的轴承，往往设计成不完全液体润滑滑动轴承。目前对不完全液体润滑滑动轴承的设计计算主要是进行轴承压强p、轴承压强与滑动速度的乘积pv值和轴承滑动速度v的验算，使其不超过轴承材料的许用值。284.选取滑动轴承的配合：H9/d9、H8/f7、H7/f6

下一页11.6.2径向滑动轴承的计算表11-5表11-629a)实心式b)空心式c)单环式d)多环式下一页11.6.3推力滑动轴承的计算30下一页例11.1一卷扬机用不完全液体润滑的径向滑动轴承，径向力F=100000N，轴颈直径d=250mm,n=100r/min。试选择轴承材料并校核轴承的工作能力。31h<h0h=h0h>h0下一页11.7.1液体动力润滑的形成原理态11.7液体动力润滑径向滑动轴承设计计算32

a)静止b)启动c)稳定运转Ff下一页11.1.2径向滑动轴承形成流体动压润滑的过程

轴颈形成动压油膜过程分析331、两相对表面间必须形成收敛的楔形间隙；2、两表面间必须具有一定的相对滑动速度，方向为大截面进小截面出；3、润滑油要有一定的粘度，且供油充分。下一页动压油膜形成条件3412.7.4径向滑动轴承的主要几何关系.直径间隙.半径间隙.相对间隙.偏心距.偏心率.最小油膜厚度径向压力分布曲线（参见图11.19）关键求χ下一页35下一页雷若方程的极坐标形式12.7.5径向滑动轴承的工作能力计算36下一页37z是自变量-B/2B/2承载量系数CP下一页381.径向轴承（对于有限宽度）油膜的总承载能力下一页39最小油膜厚度hmin下一页查表11-7χ查表11-8Rz2.最小油膜厚度hmin的确定40轴承的热平衡计算H—摩擦功产生的热量/单位时间H1—润滑油带走的热量/单位时间H2—轴承表面散发的热量/单位时间下一页3.轴承的热平衡计算ti---入油口温度t0---入油口温度q---油的流量m3/sρ---油的密度900kg/m3c---比热溶J/(kg·ºC)αS----散热系数140W/(m2·ºC)41耗油量系数，查图11.21建议平均温度：tm<75oC，入油口温度：ti<35~40oC放大图11.21421、宽径比B/dB/d在0.3~1.5范围内。B/d小运转稳定性好，轴承两端泄漏大，降温快，但承载力降低。所以：高速重载取小值，低速重载取大值；高速轻载取小值，刚性要求高取大值。常用：汽轮机、鼓风机B/d=0.3~1；电动机、发电机、离心泵、齿轮变速箱B/d=0.6~1.5；机床、拖拉机B/d=0.8~1.2：

轧钢机B/d=0.6~0.9下一页11.7.6径向滑动轴承的参数选择432、相对间隙ψ相对间隙主要根据载荷和速度选取。速度愈高，ψ愈大；载荷愈大ψ愈小；直径大，B/d小，调心性能好，加工精度高ψ取小值；对轴支承刚性大ψ取大值。下一页常用：汽轮机、电动机、齿轮减速器ψ=0.001~0.002轧钢机、铁路车辆ψ=0.0002~0.0015机床、内燃机ψ=0.0002~0.00125鼓风机、离心泵ψ=0.001~0.003：44平均温度低，粘度大，反之粘度小。设计时先根据平均温度（tm=50℃

）初选油的粘度ν（ν

50℃

—运动粘度见图4.9），然后计算动力粘度η=ρν50℃×10-6PaS再由热平衡计算进油口油温是否在35~40℃之间，否则应重新选择粘度。下一页3、粘度η451、由于运动黏度v事先并不知道，可以根据轴颈转速预估动力黏度：2、由式（4-7）初步计算40ºC运动黏度v：46图4.9表4-1下一页47例如：滑动轴承转速n=600r/min，油的密度ρ=900kg/m3,求50ºC时的动力黏度η50ºC=？解：48表4-1图4.949例12.2设计一机床用的液体动力润滑径向滑动轴承，载荷垂直向下，工作情况稳定，采用对开式轴承。已知工作载荷F=160000N,轴颈直径d=200mm，转速n=600r/min，在水平剖分面单侧供油。5051525354555657调心滑动轴承可调间隙的滑动轴承下一页11.8其他形式滑动轴承简介58596061图11-30多油楔轴承下一页62径向滑动轴承结构多油楔轴承可倾瓦式多油楔轴承下一页63可倾瓦推力轴承

推力滑动轴承结构下一页

单向旋转

轴承表面由多组斜面——平面组成，当轴低速旋转时依靠平面接触承载，当以工作速度旋转时依靠斜面形成液体动压润滑。6411-7、11-8课后习题6511-7不完全液体润滑径向滑动轴承，轴颈直径d=100mm，轴承宽度B=120mm，轴承承受径向载荷F=10000N，轴颈转速n=560r/min，轴颈材料为45钢，设选用轴瓦材料为ZCuSn5Pb5Zn5，试对轴承进行校核设计计算，看轴瓦选用是否合适。6611-8某不完全液体润滑径向滑动轴承，巳知：轴颈直径d=200mm，轴承宽度B=200mm，轴颈转速n=300r/min，轴瓦材料为ZCuAl10Fe3，试问它可以承受的最大径向载荷是多少？67续68返回69返回70返回71返