机械设计滑轴承多媒体

机械设计滑轴承多媒体第1页，共48页，2023年，2月20日，星期一一、滑动轴承的分类按滑动轴承工作时轴瓦和轴颈表面间呈现的摩擦状态，滑动轴承可分为:液体摩擦轴承非液体摩擦轴承液体动压润滑轴承液体静压润滑轴承按滑动轴承承受载荷的方向可分为:径向滑动轴承推力滑动轴承第2页，共48页，2023年，2月20日，星期一二、滑动轴承的特点和应用

非液体摩擦滑动轴承：结构简单，使用方便，但损耗较大。液体摩擦轴承的特点有（与滚动轴承比）：（1）在高速重载下能正常工作，寿命长；（2）精度高，液体摩擦轴承磨损小（如葛洲坝电站推力轴承最近拆卸后发现表面刀痕还在）；（3）滑动轴承可做成剖分式的，能满足特殊结构的需要；第3页，共48页，2023年，2月20日，星期一（4）液体摩擦轴承具有很好的缓冲和阻尼作用，可以吸收振动，缓和冲击；（5）滑动轴承的径向尺寸比滚动轴承的小（摩擦发生在轴瓦和轴颈表面之间，而滚动轴承的摩擦发生在套圈和滚动体之间）；（6）但起动过程不易形成油膜，摩擦阻力较大。适宜使用在剖分结构（如发动机连杆与曲轴之间）、特高速、特低速、特重载、无法润滑等场所第4页，共48页，2023年，2月20日，星期一12.2滑动轴承的结构形式一、径向滑动轴承1.整体式径向滑动轴承轴颈+轴瓦+轴承座结构简单；但磨损后间隙过大时无法调整;轴颈只能从轴承端部安装和拆卸第5页，共48页，2023年，2月20日，星期一2.剖分式径向滑动轴承（剖分位置十分重要）剖分式径向滑动轴承装拆方便,还可以通过增减剖分面上的调整垫片的厚度来调整间隙。垂直载荷用倾斜载荷用第6页，共48页，2023年，2月20日，星期一第7页，共48页，2023年，2月20日，星期一二、推力滑动轴承

由轴承座和推力轴颈组成d0=(0.4~0.6)dd=d1+2S

S=(0.1~0.3)d1

d0=1.1d1

S1=(2~3)S第8页，共48页，2023年，2月20日，星期一12.3轴瓦的材料和结构滑动轴承材料指的是轴瓦材料滑动轴承的失效形式主要是轴瓦的胶合和磨损一、对轴瓦材料的要求（1）有足够的疲劳强度，保证足够的疲劳寿命；（2）有足够的抗压强度，防止产生塑性变形；（3）有良好的减摩性和耐磨性，提高效率、减小磨损；（4）具有较好的抗胶合性，防止粘着磨损；（5）对润滑油要有较好的吸附能力，易形成边界膜；（6）有较好的适应性和嵌藏性，容纳固体颗粒、避免划伤；（7）良好的导热性，散热好、防止烧瓦；（8）经济性、加工工艺性好。第9页，共48页，2023年，2月20日，星期一二、常用的轴瓦材料及其性质

轴瓦材料可分为三类：金属材料、粉末冶金材料和非金属材料金属材料包括轴承合金、青铜、黄铜、铝合金和铸铁（1）轴承合金：轴承合金又称白金或巴氏合金锡基轴承合金，如ZChSnSb10-6，ZChSnSb8-4铅基轴承合金，如ZChPbSb16-16-2，ZChPbSb15-15-3这两种轴承合金都有较好的跑合性、耐磨性和抗胶合性但轴承合金强度不高，价格很贵。在钢或铜制成的轴瓦内表面上浇注一层轴承合金，这层轴承合金称轴承衬，钢或铜制成的轴瓦基体称瓦背。第10页，共48页，2023年，2月20日，星期一（2）青铜抗胶合能力仅次于轴承合金，强度较高铸锡磷青铜：减摩、抗磨好，强度高，用于重载。铅青铜：抗疲劳、导热、高温时铅起润滑作用。铝青铜：抗冲击强、抗胶合差。（3）黄铜：滑动速度不高，综合性能不如轴承合金、青铜。（4）铝合金：强度高、导热好、价格便宜，抗胶合差、耐磨差。（5）铸铁：价格便宜，低速、轻载。（6）粉末冶金材料：含油轴承，铁-石墨、青铜-石墨（7）轴承塑料：摩擦系数小，耐冲击，导热性差。第11页，共48页，2023年，2月20日，星期一三、轴瓦结构单金属轴瓦：结构简单，成本低双金属轴瓦：节省贵重金属第12页，共48页，2023年，2月20日，星期一双金属轴瓦的瓦背和轴承衬的联接形式见下表第13页，共48页，2023年，2月20日，星期一整体式轴瓦轴瓦和轴承座一般采用过盈配合为了向摩擦表面间加注润滑剂,在轴承上方开设注油孔剖分式轴瓦第14页，共48页，2023年，2月20日，星期一为了向摩擦表面输送和分布润滑剂，在轴瓦内面开有油沟整体式剖分式轴瓦上的油沟第15页，共48页，2023年，2月20日，星期一油沟位置对承载能力的影响液体摩擦轴承的油沟应开在非承载区，周向油沟应靠近轴承的两端。油室：对某些载荷较大的轴承,在轴瓦内开有油室第16页，共48页，2023年，2月20日，星期一轴瓦的应用第17页，共48页，2023年，2月20日，星期一弹塑瓦滑动轴承应用弹塑瓦推力轴承第18页，共48页，2023年，2月20日，星期一弹塑瓦滑动轴承应用弹塑瓦导轴承第19页，共48页，2023年，2月20日，星期一弹塑瓦滑动轴承应用弹塑瓦径向轴承第20页，共48页，2023年，2月20日，星期一12.4非液体摩擦轴承的计算主要失效形式：胶合和磨损；润滑状态：混合摩擦；轴承的温升：限制单位面积上的摩擦功fpv；轴承计算的目的：保持边界膜不被破坏。第21页，共48页，2023年，2月20日，星期一一、非液体摩擦径向滑动轴承的计算1.验算压强p

压强p过大可能使轴瓦产生塑性变形破坏边界膜,应保证压强不超过允许值[p],即MPa2.验算值值大表明摩擦功大,温升大,边界膜易破坏,其限制条件为:MPa·m/s3.验算速度对于跨度较大的轴m/s第22页，共48页，2023年，2月20日，星期一二、非液体摩擦推力滑动轴承的计算1.验算压强pMPa2.验算pvm值MPa•m•s-1第23页，共48页，2023年，2月20日，星期一三、非液体摩擦径向滑动轴承的配合第24页，共48页，2023年，2月20日，星期一12.8润滑剂与润滑装置一、滑动轴承用润滑剂的选择1.液体摩擦轴承用润滑油的选择(1)重载有冲击时的选择较高的粘度;(2)高速、轻载时选择较低的粘度2.非液体摩擦轴承用润滑剂的选择非液体摩擦轴承有的用润滑油,有的用润滑脂。这要用系数K来估计当时可选用润滑脂来润滑,时则需用润滑油润滑第25页，共48页，2023年，2月20日，星期一连续润滑：比较重要的轴承应当采用连续润滑方式油芯式油杯油环润滑滴油润滑油环润滑浸油润滑飞溅润滑压力循环润滑二、润滑方式及润滑装置1、油润滑第26页，共48页，2023年，2月20日，星期一间歇润滑对于小型、低速或间歇运动的机器可采用间歇式润滑。注油器针阀式油杯2、脂润滑采用间歇式润滑，旋盖式油杯第27页，共48页，2023年，2月20日，星期一12.5液体动压形成原理及基本方程液体摩擦轴承分为:流体动压轴承流体静压轴承径向轴承推力轴承轴颈和轴承两相对运动表面间完全被一层油膜所分开第28页，共48页，2023年，2月20日，星期一一、流体动压润滑形成原理1.基本假设(1)两板间流体作层流运动；(2)两板间流体是牛顿流体，其粘度只随温度的变化而改变,忽略压力对粘度的影响，而且流体是不可压缩的；(3)与两板M、N相接触的流体层与板间无滑动出现；（4）流体的重力和流动过程中产生的惯性力可以略去；（5）由于间隙很小，压力p沿y方向大小不变；（6）平板沿Z方向无限长，所以流体沿Z方向无流动。第29页，共48页，2023年，2月20日，星期一2.流体动压力的形成及承载原理从层流运动的油膜中取一微单元体进行分析,可得此式说明压力沿x方向的变化率与速度梯度沿y方向的变化率成正比。将代入得第30页，共48页，2023年，2月20日，星期一流体动压力的形成和压力油膜承载原理靠运动表面带动粘性流体以足够的速度流经收敛形间隙时,流体内所产生压力叫流体动压力间隙内具有动压力的油层称为流体动压油膜第31页，共48页，2023年，2月20日，星期一3.形成流体动压的条件形成流体动压的必要条件:(1)流体必须流经收敛间隙,而且间隙倾角越大则产生的油膜压力越大；(2)流体必须有足够的速度；(3)流体必须是粘性流体。二、流体动压基本方程变形并积分此式称为一维流体动压基本方程，也叫一维雷诺方程将得第32页，共48页，2023年，2月20日，星期一12.6液体动压径向滑动轴承的计算一、径向滑动轴承的工作过程第33页，共48页，2023年，2月20日，星期一二、径向滑动轴承的几何参数及其基本方程的形式径向滑动轴承的几何参数如下h=C+ecosφhmin=C-e=C(1-)h0=C+ecosφ0第34页，共48页，2023年，2月20日，星期一此式即为动压径向滑动轴承的基本方程，也就是压力沿圆周方向的变化率。（12-8）h=C+ecosφh0=C+ecosφ0第35页，共48页，2023年，2月20日，星期一压力沿圆周方向曲线方程微小面积上油膜力的垂直分量单位长度上油膜力的垂直分量之和三、径向滑动轴承的承载系数和最小油膜厚度计算油膜压力分布微小面积影响最小油膜厚度的因素很多，可以用一个表示这些因素综合影响的无量纲数——承载量系数来反映第36页，共48页，2023年，2月20日，星期一沿垂直方向的总油膜力第37页，共48页，2023年，2月20日，星期一（12-10）由式（12-10）可得（12-11）轴承稳定工作时,外载荷和总油膜力和垂直分量P相平衡,即第38页，共48页，2023年，2月20日，星期一最小油膜厚度必须满足:设计时,根据长径比L/d´用式(12-11)计算,然后由滑动轴承图查得ε再由下式计算得。第39页，共48页，2023年，2月20日，星期一四、滑动轴承的热平衡计算在热平衡状态，对于非压力供油的径向滑动轴承有Q——润滑油的流量，Ks在50~140之间选取第40页，共48页，2023年，2月20日，星期一式中：——轴承的摩擦特性系数——轴承的流量系数Cf、CQ是无量纲参数，是相对偏心距ε和长径比L/d的函数第41页，共48页，2023年，2月20日，星期一一般取tm=50t0=60~70ti=30~40第42页，共48页，2023年，2月20日，星期一五、耗油量和摩擦功率（1）耗油量（2）摩擦功率W六、滑动轴承主要参数和选择在液体摩擦滑动轴承设计中已知条件通常是：作用在轴颈上的径向载荷，轴颈直径和轴的转数，以及轴承的工作条件等。轴承的设计计算就是选择合适的参数，使轴承的最小油膜厚度（）满足式（12-12），使温升（）在规定的范围第43页，共48页，2023年，2月20日，星期一1.轴承长颈比L/d的选择2.相对间隙ψ=C/r和轴承配合的选择选择ψ的经验公式为按最大间隙计算最小油膜厚度按最小间隙进行热平衡计算

L/d大时：轴瓦压强变小、最小油膜厚度增加、承载能力变大油流量变小、温升高，边缘易接触。Ψ对最小油膜厚度、摩擦功、流量、平均温度均有影响。第44页，共48页，2023年，2月20日，星期一3.润滑油的选择及粘度的确定4.最小油膜厚度许用值的确定粘度高：油膜厚度大、承载能力大，易发热。载荷大：选高粘度油由表面不平度来确定速度高：选低粘度油第45页，共48页，2023年，2月20日，星期一七、滑动轴承摩擦特性曲线润滑油的内摩擦力与轴承的摩擦特性系数