第七章 滑动轴承

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第七章滑动轴承

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目录7-1摩擦磨损润滑基础7-2滑动轴承概述7-3非液体摩擦滑动轴承设计7-4流体动压润滑的基本理论7-5单油楔向心动压轴承设计计算

7-1摩擦磨损与润滑基础摩擦磨损与润滑基础

一、基本概念

一、基本概念1、摩擦：相对运动(或有相对运动趋势)的摩擦：相对运动(相对运动趋势)接触表面间阻碍相对运动的现象利弊：制动；利弊：摩擦传动、制动；磨损、能耗；2、摩损：摩擦表面物质不断丢失或转移的现象(机械零件报废80%属于磨损失效)机械零件报废80%属于磨损失效)80

3、润滑：相对运动表面间参与减摩介质润滑剂润滑：(降低摩擦减少磨损)3

7-1摩擦磨损与润滑基础摩擦磨损与润滑基础

二、摩擦(润滑)状态摩擦(润滑)

二、摩擦(润滑)状态摩擦(润滑)1、干摩擦①摩擦表面间无润滑介质摩擦系数在10②摩擦系数在10-1量级

2、边界摩擦表面间形成较薄边界油膜(吸附、反应)①表面间形成较薄边界油膜(吸附、反应),有局部表面直接接触摩擦系数在10②摩擦系数在10-2量级③润滑效果取决于油的油性和极压性(粘度起次要作用)粘度起次要作用)

干磨擦

边界磨擦4

7-1摩擦磨损与润滑基础摩擦磨损与润滑基础

二、摩擦(润滑)状态摩擦(润滑)

3、液体摩擦①摩擦表面间有足够的润滑油摩擦系数很小10量级，②摩擦系数很小10-3量级，摩擦阻力为油膜剪切阻力③润滑效果取决于油的粘度液体磨擦

4、混合摩擦①表面间边界摩擦、液体摩擦状态共存表面间边界摩擦、摩擦系数在10②摩擦系数在10-2~10-3量级③润滑效果取决于油的粘度和极压性混合磨擦5

7-1摩擦磨损与润滑基础摩擦磨损与润滑基础

三、磨损

三、磨损磨损量

时间跑和磨损稳定磨损猛烈磨损

磨损曲线

1、磨损过程跑和磨损：表面凸峰磨掉，粗糙度降低，①跑和磨损：表面凸峰磨掉，粗糙度降低，载荷分布趋于均匀稳定磨损：磨损速度缓慢稳定、②稳定磨损：磨损速度缓慢稳定、决定机械零件的寿命猛烈磨损：磨损速度急剧增加，磨损量积累到一定程度，③猛烈磨损：磨损速度急剧增加，(磨损量积累到一定程度，精度下降，动载增加)精度下降，动载增加)使零件报废6

7-1摩擦磨损与润滑基础摩擦磨损与润滑基础

三、磨损

2、磨损种类粘着磨损：表面微凸体接触，高压、高温〞①粘着磨损：表面微凸体接触，“高压、高温〞粘着焊合，胶合)相对运动撕脱，材料转移。(胶合)相对运动撕脱，材料转

移。磨料磨损：表面微凸体脱落、外来硬质颗粒进入摩擦面间，②磨料磨损：表面微凸体脱落、外来硬质颗粒进入摩擦面间，相对运动时起切削、碾压作用，致表面材料脱落。相对运动时起切削、碾压作用，致表面材料脱落。③疲乏磨损：交变接触应力反复作用、局部微裂纹扩展，材料脱疲乏磨损：交变接触应力反复作用、局部微裂纹扩展，落形成麻点、微坑。落形成麻点、微坑。④腐蚀磨损：表面材料与周边环境发生化学或电化学反应，腐蚀磨损：表面材料与周边环境发生化学或电化学反应，相对运动时，反应物脱落，表层材料转移。相对运动时，反应物脱落，表层材料转移。⑤复合磨损：多种磨损机理共存，磨损接续循环发生。复合磨损：多种磨损机理共存，磨损接续循环发生。7

7-1摩擦磨损与润滑基础摩擦磨损与润滑基础

四、润滑油的主要性能指标

四、润滑油的主要性能指标1、粘度：液体内摩擦阻力大小的度量(粘性大小)粘度：液体内摩擦阻力大小的度量(粘性大小)2、粘度的物理意义--Newton内摩擦定律粘度的物理意义--Newton内摩擦定律--Newtona.平行板间充满油平行板间充满油，作用下，速度Ua.平行板间充满油，B定，A动(F作用下，速度U)b.因油性作用，b.因油性作用，边界处油与板同速因油性作用c.油的滚动为层流，层间速度梯度du/dy,c.油的滚动为层流，层间速度梯度du/dy,油的滚动为层流du/dy相对滑动的剪切阻力为τ相对滑动的剪切阻力为τUNewton内摩擦定律：Newton内摩擦定律：内摩擦定律

FA

duτ=ηdyduB

dy8

7-1摩擦磨损与润滑基础摩擦磨损与润滑基础

四、润滑油的主要性能指标

τduτ=ηη=dudydy3、粘度的单位a.动力粘度：a.动力粘度η:动力粘度

动力粘度η:动力粘度：速度梯度du/dy为1时，为时速度梯度液体内摩擦阻力大小

国际单位：帕秒:Pas=N2s=国际单位：m

kgms

常用单位：常用单位：

1dyne10-5NPas1泊：P=s=-42s=210cm10m

厘泊：1厘泊：cP=

11P=Pas10010009

7-1摩擦磨损与润滑基础摩擦磨损与润滑基础

四、润滑油的主要性能指标

b.运动粘度：b.运动粘度υ:υ=运动粘度

cm2m2常用单位：常用单位：斯：St==1041ss1m2厘斯：1St=106厘斯：cSt=100s国标规定，润滑油牌号按40度时运动粘度的平均值确定.注：国标规定，润滑油牌号按度时运动粘度的平均值确定工业齿轮油，度时运动粘度的平均值为度时运动粘度的平均值为100cSt.例：N100工业齿轮油，40度时运动粘度的平均值为工业齿轮油

m2国

际单位：国际单位：s

η同温度下，同温度下，液体动力粘度η与密度ρ之比ρ

(2)粘温特性：温度升高、(2)粘温特性：温度升高、粘度降低粘温特性(3)粘压特性压力升高、粘压特性：(3)粘压特性：压力升高、粘度增加(4)油性油性：(4)油性：油在摩擦表面吸附的能力(5)极压性：(5)极压性：油膜抗压力破坏的能力极压性10

7-2滑动轴承概述

一、滑动轴承结构特点

一、滑动轴承结构特点1、滑动轴承结构：轴颈+轴瓦滑动轴承结构：轴颈+2、特点轴与瓦面接触，承载大、抗冲击；①轴与瓦面接触，承载大、抗冲击；②油膜缓冲、减振、降噪；油膜缓冲、减振、降噪；液体润滑状态摩擦系数小，寿命长；③液体润滑状态摩擦系数小，寿命长；极限转速高；④极限转速高；特别结构要求：特大结构，滑动轴承成本低；⑤特别结构要求：特大结构，滑动轴承成本低；剖分式结构：便于曲轴上安装；⑥剖分式结构：便于曲轴上安装；径向尺寸小；⑦径向尺寸小；⑧适合特别工况：水、油、腐蚀、无润滑介质条件；适合特别工况：腐蚀、无润滑介质条件；

7-2滑动轴承概述

二、滑动轴承分类

二、滑动轴承分类1、按承载方式：按承载方式：向心滑动轴承向心滑动轴承-承受径向载荷推力滑动轴承推力滑动轴承-承受轴向载荷

向心滑动轴承

推力滑动轴承12

7-2滑动轴承概述

二、滑动轴承分类

2、按摩擦状态：非液体摩擦滑动轴承(边界、混合摩擦状态)①非液体摩擦滑动轴承(边界、混合摩擦状态)特点：结构简单、制造便利、特点：结构简单、制造便利、成本低廉应用：低速、应用：低速、一般不重要设备上液体摩擦滑动轴承(液体润滑状态)②液体摩擦滑动轴承(液体润滑状态)液体静压润滑轴承：外界高压油输入轴承间隙，液体静压润滑轴承：外界高压油输入轴承间隙，轴径与轴瓦由油膜分开特点：系统繁杂、特点：系统繁杂、工作可靠应用：低速、频繁启动，应用：低速、频繁启动，载荷或转速变化大场合液动动压润滑轴承：液动动压润滑轴承：轴径与轴瓦相对动，轴径与轴瓦相对动，形成动压油膜，使轴径与轴瓦由油膜分开动压轴承特点：结构简单、特点：结构简单、要求制造精度高13应用：高速、高旋转精度，应用：高速、高旋转精度，高载荷或转速变化小的场合

静压轴承

7-3非液体摩擦滑动轴承设计

一、失效形式与设计准则

一、失效形式与设计准则1、失效形式：轴瓦的胶合、磨损失效形式：轴瓦的胶合、

2、设计准则：要求边界油

膜具有足够的强度，设计准则：要求边界油膜具有足够的强度，保证油膜存在，保证油膜存在，减少轴瓦材料的磨损限制平均压强：[p]-防止油膜破坏，金属直接接触。(1)限制平均压强：pm[p]-防止油膜破坏，金属直接接触。v[pv]-限制摩擦发热过大，防止胶合。(2)限制pmv值：pmv[pv]-限制摩擦发热过大，防止胶合。限制p(3)限制滑动速度：v[v]-防止边缘局部胶合磨损。限制滑动速度：v[v]-防止边缘局部胶合磨损。14

7-3非液体摩擦滑动轴承设计

二、非液体摩擦向心滑动轴承设计

二、非液体摩擦向心滑动轴承设计1、选择材料确定轴的直径d2、确定轴的直径d:

F由pm=≤[p]dB定宽径比φ=B/d=0.5~1.5→B=φd

d≥

Fφ[p]

mm

Mpa(10[p]—轴瓦材料的许用压强，Mpa(表10-5、6、7)Mpa3、轴承宽度B:B=φd轴承宽度B

mm

7-3非液体摩擦滑动轴承设计

二、非液体摩擦向心滑动轴承设计

4、验算压强：验算压强：

pm

F=≤[p]dBπdn≤[pv]601000

5、验算pv值：验算pv值pv

pmv=pm

6、验算速度v:验算速度v

πdnv=≤[v]601000N

F轴承径向载荷，轴承径向载荷，

[p]、pv]、v]-查表10-5、、[[6716

7-3非液体摩擦滑动轴承设计

三、非液体摩擦推力滑动轴承设计

三、非液体摩擦推力滑动轴承设计1、选择材料根据结构和强度确定d2、根据结构和强度确定d2:3、d1=0.5d24、验算压强：pm=验算压强：

π(d22d12)k4πdmnp≤[pv]验算p5、验算pmvm值：mvm=pm6010006、验算vm值：验算v

FA

≤[p]

vm

πdmn=≤[v]601000dmd1+d2=217

FA-轴向载荷,FA-轴向载荷,Ndm-轴径平均直径，dm-轴径平均直径，mm

K-考虑油沟使承载面积减少的系数

7-4流体动压润滑基本理论

一、流体动压润滑基本方程

一、流体动压润滑基本方程-雷诺方程流体动压润滑基本方程模型建立：相互倾斜ABAB板静止、板速度为U1、模型建立：相互倾斜AB板，B静止、A板速度为U忽略油层的重力和惯性力影响；忽略油层的重力和惯性力影响2、假设：(1)忽略油层的重力和惯性力影响；假设：(2)润滑油不可压缩；忽略粘压效应；润滑油不可压缩；忽略粘压效应；润滑油不可压缩(3)油压沿膜厚方向不变；油压沿膜厚方向不变；油压沿膜厚方向不变(4)油为牛顿流体，处于层流状态；