重庆大学机械设计课件-第13章滑动轴承

第13章滑动轴承13.1概述1.滑动轴承的特点：承载能力高，寿命长；运转平衡，对冲击和振动敏感性小。用于高速、高精度、重载、结构上要求剖分等场合。应用实例：汽轮机、离心式压缩机、内燃机、大型电机、水泥搅拌机、滚筒清砂机、破碎机等机械常采用滑动轴承。2.滑动轴承的类型1)按润滑状态分：无润滑轴承非完全液体润滑轴承液体润滑轴承2)按承受载荷方向不同分：径向轴承（承受径向载荷）止推轴承（承受轴向载荷）径向止推轴承(同时承受径向载荷和轴向载荷）设计：陈德淑①无润滑固体表面直接接触，因而不允许出现无润滑！②非完全液体润滑轴承润滑状态功耗↑磨损↑温度↑烧毁轴瓦运动副表面有一层厚度<1μm的薄油膜，不足以将两金属表面分开，其表面微观高峰部分仍将相互搓削。比无润滑的磨损轻，f≈0.1~0.3v有一层压力油膜将两金属表面隔开，彼此不直接接触。③液体润滑摩擦和磨损极轻，f≈0.001~0.01vvv特殊轴承除外（固体润滑、自润滑轴承）1.整体式径向滑动轴承组成：轴承座、轴套或轴瓦、联接螺栓等。13.2

径向滑动轴承的结构型式轴承座轴瓦结构简单，制造方便，成本低廉，但滑动表面磨损后轴承间歇过大时，无法调整。轴颈只能从端部装拆，很不方便。这种轴承多用于低速、轻载或间歇工作的机器中。2.对开式径向滑动轴承组成：轴承座、轴承盖、剖分轴瓦、双头螺柱等。榫口油杯螺纹孔轴承座轴承盖联接螺栓剖分轴瓦对开式径向滑动轴承装拆方便，并且轴瓦磨损后可以用减少剖分面处的垫片厚度来调整轴承间歇，所以应用广泛。13.3轴瓦的材料和结构1、良好的减摩性、耐磨性和磨合性；2、足够的强度；3、良好的适应性和嵌藏性；4、良好的导热性；能同时满足这些要求的材料是难找的，但应根据具体情况主要的使用要求。工程上常用浇铸或压合的方法将两种不同的金属组合在一起，性能上取长补短。轴承衬轴瓦的主要失效形式：磨损、胶合对轴瓦材料的要求：减摩性—材料具有较低摩擦阻力；耐磨性—材料抗磨粒磨损和粘着磨损；磨合性—材料消除表面不平度而使轴瓦与轴径表面相互吻合的性质。5、耐腐蚀、抗胶合能力强；6、良好的工艺性1、轴承合金（白合金、巴氏合金）优点：f小，抗胶合性能好、对油的吸附性强、耐腐蚀性好、容易跑合、是优良的轴承材料，常用于高速、重载的轴承。13.3.1轴瓦材料缺点：价格贵、机械强度较差；只能作为轴承衬材料浇注在钢、铸铁、或青铜轴瓦上。工作温度：t＜150℃由于巴氏合金熔点低2、青铜优点：青铜强度高、承载能力大、耐磨性和导热性都优于轴承合金。工作温度高达250℃。缺点：可塑性差、不易跑合、与之相配的轴径必须淬硬。青铜可以单独制成轴瓦，也可以作为轴承衬浇注在钢或铸铁轴瓦上。铝青铜铅青铜锡青铜中速重载中速中载低速重载3、具有特殊性能的轴承材料含油轴承：用粉末冶金法制作的轴承，具有多孔组织，可存储润滑油。可用于加油不方便的场合。橡胶轴承：具有较大的弹性，能减轻振动使运转平稳，可用水润滑。常用于潜水泵、沙石清洗机、钻机等有泥沙的场合。塑料轴承：具有摩擦系数低、可塑性、跑合性良好、耐磨、耐腐蚀、可用水、油及化学溶液等润滑的优点。运转时轴瓦温度升高，由于油的膨胀系数比金属大，油自动进入摩擦表面起到润滑作用。含油轴承加一次油，可使用较长时间。铸铁：用于不重要、低速轻载轴承。缺点：导热性差、膨胀系数大、容易变形。为改善此缺陷，可作为轴承衬粘复在金属轴瓦上使用。薄壁轴瓦轴瓦非承载区内表面开有进油口和油沟，以利于润滑油均匀分布在整个轴径上。进油孔油沟F厚壁轴瓦整体轴套卷制轴套13.3.2轴瓦结构设计：陈德淑轴承中分面常布置成与载荷垂直或接近垂直。载荷倾斜时结构如图45˚油沟形式宽径比B/d----轴瓦宽度与轴径直径之比。重要参数非液体润滑摩擦的滑动轴承:B/d=0.8~1.5Bd13.4

滑动轴承的润滑13.4.1润滑剂作用：降低摩擦功耗、减少磨损、冷却、吸振、防锈等。分类液体润滑剂——润滑油半固体润滑剂——润滑脂固体润滑剂1.润滑油在用的大部分润滑油为矿物油（石油）粘度η—重要参数在轴承中，润滑油最重要的物理参数是粘度，它是选择润滑油的主要依据。粘度表征液体流动的内摩擦特性。设计：陈德淑0.080.070.060.050.040.030.020.0130405060708090℃η润滑油的特性1）温度t↑2）压力p

↑

η↓ 但p＜10MPa时可忽略。变化很小

η↑ 粘—温图L-TSA32L-TSA32L-TSA32L-TSA32选用原则1)载荷大、温度高的轴承，宜选用粘度大的油；2)载荷小、转速高的轴承，宜选用粘度低的油；2.

润滑脂润滑油与各种稠化剂（钙、钠、铝、锂等金属皂）混合稠化而成。优点：密封简单、不需要经常添加、不易流失；对速度和温度不敏感，适用范围广。缺点：摩擦损耗较大、机械效率低，流动性差，无冷却效果，不适宜高速场合。目前使用最多的是钙基脂，有耐水性，常用于60℃以下的各种机械设备的轴承。选用原则：滴点应高于轴承的工作温度约15—20℃3.

固体润滑剂聚氟乙烯树脂用于润滑油不能胜任工作的场合：高温、低速重载。石墨二硫化钼（MoS2）—性能稳定、t＞350℃才开始氧化，可在水中工作。

—摩擦系数低，使用温度范围广(-60~300℃)，但遇水性能下降。—摩擦系数低，只有石墨的一半。使用方式：1.调和在润滑油中；2.涂覆、烧结在摩擦表面形成覆盖膜；3.混入金属或塑料粉末中烧结成型。1.油的润滑方法针阀式油杯弹簧盖油杯1）滴油润滑手柄直立时提起针阀，下端油孔敞开，润滑油流进轴承。调节螺母可以控制油孔开口大小调节油量。滴油润滑多用于要求供油可靠的轴承。图示针阀式油杯13.4.2润滑方式与供油装置油芯油杯2）芯捻润滑图示芯捻润滑油杯利用芯捻吸取润滑油滴到轴颈上。芯捻润滑不易调节供油量，供油不均匀，适用于不需要丰富润滑的轴承。1.油的润滑方法1）滴油润滑13.4.2润滑方式与供油装置3）油环润滑在轴颈上套一油环，油环下部浸在油池中，当轴颈旋转时，靠摩擦力带动油环把润滑油带到轴颈上。油环润滑只能用于水平布置而且连续运转的轴颈。适用的转速范围为60～2000r/min。除此之外，油润滑的润滑方法还有飞溅润滑、浸油润滑、压力循环润滑等。2.润滑脂的润滑方法旋盖式油杯压注式油杯润滑脂只能间歇供应。滑动轴承的润滑方法可根据系数k选定即式中：P—平均压强（MPa）V—轴颈的圆周速度（m/s）当时，用润滑脂润滑；当时，用滴油润滑；当时，用油环或飞溅润滑；当时，用压力循环润滑。13.5

非完全液体润滑向滑动轴承的设计计算在液体摩擦状态下工作的轴承是最理想的。但对于一般要求不高的轴承，要建立液体摩擦状态往往比较困难，并且从经济上来讲也是不必要的。而非完全液体润滑轴承如果设计合理，维护良好，也可以较好地满足机器运转的要求。所以，机器上非完全液体润滑轴承经常遇到。维持边界油膜不遭破裂，这是非完全液体润滑轴承的设计依据。但促使边界油膜破裂的因素十分复杂，目前还缺乏系统理论依据的计算方法，所以现在所采用的计算方法仍然是简化的条件性计算。Fr——径向载荷（N）；B——轴瓦宽度（mm）；d——轴径（mm）；[p]——许用值（MPa），由表13—2查取。p=≤[p]FrBd1.限制轴承的平均压力p为了不产生过度磨损，应限制轴承的平均压力（MPa）式中：低速轴或间歇转动的轴承只需进行平均压力校核。2.限制轴承的pv值n——转速（r/min）；[pv]——许用值（MPa·m/s），由表13—2查取。

pv=·

FrBdπdn60×1000≤[pv]

pv与功耗成正比，它表征了轴承的发热因素，pv越大，温升越高，越容易引起油膜的破裂。限制pv值就是限制轴承的温升。式中：3.限制滑动速度v当压强p较小时，即使p与pv值都在许用范围内，也可能由于滑动速度过高而加速磨损。因此还应保证式中：—滑动速度的许用值（m/s），由表13—2查取。非完全液体