第6章：滑动轴承

第六章摩擦学基本知识滑动轴承的特点滑动轴承的分类轴瓦的材料及结构润滑剂及润滑方法滑动轴承的几何参数非液体摩擦滑动轴承的设计液体动压润滑滑动轴承的设计滑动轴承摩擦学基本知识滑动轴承的特点滑动轴承的分类轴瓦结构及材料润滑剂及润滑方法滑动轴承的几何参数非液体摩擦滑动轴承的设计液体动压润滑滑动轴承的设计第一节干摩擦：摩擦副间无任何润滑剂，表面材料直接接触（＝0.15～0.3）边界摩擦：摩擦副由吸附着的簿边界膜隔开的摩擦（＝0.05～0.3）摩擦液体摩擦：摩擦副完全被液体油膜隔开的摩擦（＝0.001～0.008）混合摩擦：多种摩擦并存（常见非完全液体摩擦）磨损磨损量磨合磨损（有益）稳定磨损（工作）剧烈磨损（失效）粘着磨损：压力作用—局部温升高—粘着（焊接）摩擦力—撕脱、剪切—材料转移

疲劳磨损：交变应力—裂纹扩展—表面剥落—麻点、凹坑（疲劳点蚀）磨料磨损：表面材料脱落，油不净，硬质颗粒形成磨料腐蚀磨损：金属与介质到化学反应形成冲蚀磨损：气体、流体的冲蚀润滑润滑是避免摩擦能量损失和磨损失效的常用的采用润滑剂的减摩降磨手段。润滑剂的添加使摩擦副处于混合摩擦状态或液体摩擦状态。后者通过静压（液体静压润滑）或动压（液体动压润滑）方式实现。液体静压润滑利用外部压源提供润滑剂并在油腔内形成压力垫实现承载。液体动压润滑是两滑动表面间充满液体，通过相对运动将液体压入锲形空间，产生压力以承载。润滑剂液体润滑剂、气体润滑剂、半固体润滑剂、固体润滑剂性能指标：粘度→液体抵抗变形的能力，它标志着液体的内摩擦阻力的大小。温度↑→粘度↓→润滑效果↓。润滑方法:油孔、油杯等间断润滑；油杯、油环、飞溅、压力等连续润滑润滑油的性能指标及选择性能指标粘度——液体流动时，每薄层相互间的阻抗剪力，它是液体流动时内部摩擦阻力的度量，是最重要的性能指标，也是选择润滑油的主要依据油性——也称润滑性，表征油中的极性分子对金属表面的吸附性能。油性好则摩擦系数小凝点——反映润滑油的低温工作性能闪点——反映润滑油的高温工作性能润滑油的选择原则压力大或在冲击、变载条件下工作，应选粘度高的油速度高时，应选粘度低的油，以减少摩擦损失工作温度高时，应选粘度高的油润滑脂的性能指标及选择性能指标针入度(稠度)——表征润滑脂的稀稠度，类似于油的粘度。用一特制重1.5N锥形针在25°C恒温下5s内刺入润滑脂内的深度。标志润滑脂内阻力的大小和受力后流动性的强弱滴点——温度升高时，润滑脂第一滴掉下时的温度，表征润滑脂耐高温的性能耐水性——润滑脂与水接触时，其特性的保持程度润滑脂的选择原则压力大、速度低——小针入度，反之选针入度大的润滑脂的滴点应高于轴承工作温度20~30℃，以免流失在有水或潮湿场合，应选防水性的润滑脂摩擦学基本知识滑动轴承的特点滑动轴承的分类轴瓦结构及材料润滑剂及润滑方法滑动轴承的几何参数非液体摩擦滑动轴承的设计液体动压润滑滑动轴承的设计第二节轴承的功能及分类支承轴及轴上零件，保证旋转精度，减少轴与支承间的摩擦与磨损按承载方向分：向心轴承、推力轴承按摩擦性质分：滑动轴承、滚动轴承功能分类滑动轴承及其工作状态滑动轴承是实现柱面、平面或球面的两表面（轴颈和轴瓦）的相对运动的支承组件，由轴承体（座）、轴瓦及轴承衬、润滑与密封装置组成。根据轴颈和轴瓦间的摩擦状态，滑动轴承的工作状态分为非流体润滑状态（混合摩擦状态）和液体润滑状态。滑动轴承的特点主要特点工作平稳，无噪声；液体润滑时摩擦损失小应用情况工作转速特高、对轴的支承位置要求特别精确、特重型轴承、大冲击和振动载荷、剖分式轴承、径向尺寸小等摩擦学基本知识滑动轴承的特点滑动轴承的分类轴瓦结构及材料润滑剂及润滑方法滑动轴承的几何参数非液体摩擦滑动轴承的设计液体动压润滑滑动轴承的设计第三节滑动轴承的分类按承载方式

径向轴承——径向力

止推轴承——轴向力组合轴承——径/轴向力按润滑状态

不完全液体滑动轴承液体润滑滑动轴承固体润滑滑动轴承动压轴承、静压轴承按轴瓦结构方式整体式滑动轴承剖分式滑动轴承

整体式径向滑动轴承轴承座整体轴套油孔螺纹孔结构：轴承座、轴套（整体）轴承座设有安装润滑油杯的螺纹孔轴套上开有油孔，内表面开有油槽特点：结构简单，成本低但装拆不便，磨损后无法调整间隙应用：低速、轻载或间歇性工作的机器剖分式径向滑动轴承轴承座轴承盖双头螺柱油孔油槽剖分式轴瓦结构：轴承座、轴承盖、剖分式轴瓦、螺柱特点：剖分面作成阶梯状，且垂直载荷方向正剖、斜剖，装拆方便，常在轴瓦表面粘附轴承衬磨损后可调整间隙，结构复杂应用：常用自动调心滑动轴承应用：用于支承挠度较大或多支点的长轴结构：轴瓦瓦背制成凸球面其支承面制成凹球面特点：轴瓦能摆动，适应轴的变形轴向（推力）滑动轴承止推面：轴端面、轴中段做凸肩或装上推力圆盘分类：空心式、单环式、多环式摩擦学基本知识滑动轴承的特点滑动轴承的分类轴瓦结构及材料润滑剂及润滑方法滑动轴承的几何参数非液体摩擦滑动轴承的设计液体动压润滑滑动轴承的设计第四节轴瓦的型式整体式｛对开式｛厚壁轴瓦浇铸薄壁轴瓦轧制整体轴套单、双、多层金属卷制轴套对开式轴瓦整体式轴瓦对轴瓦结构的要求1.剖分式轴瓦2.轴承应开油孔、油沟剖分面⊥载荷→水平→承载区方向(±35°)倾斜非承载区3.轴瓦定位配合轴向:两端凸台,销钉(铜)周向:紧定螺钉,销钉(铜)4.必要时开油室轴瓦和轴承衬的材料要求减摩性、耐磨性、抗胶合性、顺应性、磨合性、工艺性常用材料金属：青铜、轴承合金、粉末冶金、灰铸铁等非金属：工程塑料、硬木、橡胶、聚四氟乙烯材料组成性能特点应用轴承合金(巴氏合金)Sn,Pb,Sb合金耐磨、磨合、导热性、油吸附性好、强度小、价格贵重载，中高速青铜Cu+Sn,Pb,Al较硬、强度高、耐磨、磨合性差重载，中速粉末冶金Fe+石墨Cu+石墨含油轴承韧性低平稳载荷，无冲击，中低速铸铁HT、KT轴颈硬度>轴瓦硬度轻载，低速滑动轴承失效形式2.刮伤3.咬粘（胶合）4.疲劳剥落1.磨粒磨损轴表面硬轮廓峰顶刮削轴承温升+压力+油膜破裂→焊接润滑剂氧化→酸性物质→腐蚀载荷反复作用→疲劳裂纹→扩展→剥落5.腐蚀硬质颗粒→磨料→研磨轴和轴承表面摩擦学基本知识滑动轴承的特点滑动轴承的分类轴瓦结构及材料润滑剂及润滑方法滑动轴承的几何参数非液体摩擦滑动轴承的设计液体动压润滑滑动轴承的设计第五节润滑剂选择⑴

转速高、压力小——粘度低⑵转速低、压力大——粘度高⑶高温度下工作（t＞60℃）——较高粘度润滑油的选择润滑脂的选择要求不高、难经常供油或低速重载轴承润滑油→液体润滑脂→润滑油＋稠化剂固体润滑剂→石墨、ＭoS2、聚四氟乙稀固体润滑剂用于特殊场合⑴压力大、速度低——小针入度，反之选针入度大的⑵润滑脂滴点应高于轴承工作温度20－30℃，以免流失⑶在有水或潮湿场合，应选防水性的润滑脂润滑方法及润滑装置润滑油润滑装置：油孔、芯捻或线纱油杯、针阀滴油杯、飞溅润滑、压力润滑润滑脂润滑装置：旋转油杯、压注油嘴摩擦学基本知识滑动轴承的特点滑动轴承的分类轴瓦结构及材料润滑剂及润滑方法滑动轴承的几何参数非液体摩擦滑动轴承的设计液体动压润滑滑动轴承的设计第六节滑动轴承的几何参数R：轴承孔半径r：轴颈半径：轴承半径间隙＝R－r：相对间隙＝/re：偏心距：偏心率

=e/B：滑动轴承轴向尺寸（宽度）D：滑动轴承径向尺寸（直径）B/D：滑动轴承的宽径比hmin：最小油膜厚度取值0.004~0.012宽径比取值0.5~1.5摩擦学基本知识滑动轴承的特点滑动轴承的分类轴瓦结构及材料润滑剂及润滑方法滑动轴承的几何参数非液体摩擦滑动轴承的设计液体动压润滑滑动轴承的设计第七节非液体摩擦滑动轴承处于混合摩擦状态，主要要求保证其轴瓦材料的正常工作，维持边界油膜不破。主要进行压强p、压强与速度乘积pv

的验算磨损：间隙↑→运动精度↓胶合：温度↑→粘度↓润滑恶化→烧瓦主要失效形式设计准则设计准则轴承承载面平均压强的验算限制压力防止油膜破裂Mpa径向轴承轴向轴承轴承摩擦热效应的限制性验算限制温升防止油膜破裂轴承承载面压强与速度的乘积用于表征滑动轴承的摩擦功耗Mpa·m/S轴承最大相对滑动速度的条件性验算防止速度太高加速磨损v≤［v］m／s摩擦学基本知识滑动轴承的特点滑动轴承的分类轴瓦结构及材料润滑剂及润滑方法滑动轴承的几何参数非液体摩擦滑动轴承的设计液体动压润滑滑动轴承的设计第八节液体动压润滑滑动轴承的设计重点是如何在给定的工况下，确定轴颈和轴瓦合理的几何特征参数，保证工作过程中依赖液体内部的静动压力形成完整的润滑膜设计准则条件1（油楔条件）：滑动轴承相对运动表面间在承载区构成楔形空间，且其运动将使该区域内的液体从宽阔处流向狭窄处，即大口流向小口。条件2（供油条件）：有充足的具有一定粘度的液体供给条件3（不接触条件）：相对运动表面间的最小间距，即最小流体膜厚度大于两表面不平度之和，避免运动表面的直接接触。形成动压润滑的条件流体动压润滑：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—油有内压力流体润滑力学方程（雷诺方程）h---油膜厚度；η---润滑油粘度；

P---油膜压力；u---轴颈线速度；X---轴颈线速度方向的坐标；Z---轴瓦表面垂直于轴颈线速度方向的坐标。一维（x轴）二维（x-z面）滑动轴承液体动压润滑条件的力学解释一维（x轴）当h＞h0时，＞0，p沿x方向增大当h＜h0时，＜0，p沿x方向减少滑动轴承形成液体动压润滑的过程n=0,形成弯曲的楔形空间轴瓦对轴颈摩擦力→轴颈向右滚动而偏移开始形成动压润滑，轴颈受力向左移动形成动压润滑，并稳定运转滑动轴承的性能计算（1）承载能力润滑剂流量摩擦力（摩擦功耗）温升理论计算滑动轴承的性能计算（2）液体动压润滑径向轴承设计计算平均温度tm动力粘度η轴承数（索氏数）So摩擦特性系数’偏心率最小油膜厚度hmin流量qv摩擦功耗P运动粘度v图30-10工况条件F、B、D、、So＝(F2)/(BDη)图30-7流量系数qv图30-8图30-9式30-36式30-38式30-37温升T式30-33式30-39安全度S>2液体动压润滑滑动轴承设计计算的说明（1）首先根据混合摩擦状态滑动轴承进行估算，得到设计宽度、初步确定轴承材料。动压润滑滑动轴承设计计算主要是计算最小油膜厚度（验算安全性）和验算温升。液体动压润滑滑动轴承设计计算的说明（2）为轴承包角，是轴瓦连续包围轴颈所对应的角度；为承载油膜角，是轴承包