杨可桢《机械设计基础》(第5版)笔记和课后习题(滑动轴承)

圣才电子书十万种考研考证电子书、题库视频学习平台第15章滑动轴承15.1复习笔记轴承的功用有二：一为支承轴及轴上零件，并保持轴的旋转精度；二为减少转轴与支承之间的摩擦和磨损。轴承分为滑动轴承和滚动轴承两类。滑动轴承常用于高速、高精度、重载、结构上要求剖分的场合，此外还适用于低速而有冲击的场合。一、摩擦状态按表面润滑情况，摩擦可分为以下4种状态。1．干摩擦：表面无润滑剂，固体表面直接接触产生的摩擦。此种摩擦中磨损严重，表面有强烈温升，甚至会烧毁轴瓦。在滑动轴承中表现为强烈的温升，使轴与轴瓦产生胶合，不允许出现。2．边界摩擦：1mm的极薄边界油膜，不足以分开两金属表面，故物体相互动运时，两金属表面微观的高系数f=0.1～0.3。3．液体摩擦(或液体润滑将金属表面分开，此时只有液体间的摩擦，称为液体摩擦。液体摩擦摩擦0.01)，可显著减少摩擦和磨损，是最理想的状态。4．混合摩擦(或非液体摩擦)：一般机器中摩擦表面处于边界摩擦和液体摩擦的混合状在摩擦表面间有厚度小于峰部分仍互相磨削。此时边界油膜可减轻磨损，摩擦)：两摩擦表面间有充足润滑油，可形成几十微米的压力油膜，系数很小(f=0.001～态下的一种摩擦状况。二、滑动轴承的结构型式滑动轴承按承载方向可分为：承受径向载荷的向心滑动轴承（又称径向滑动轴承）和承受轴向载荷的推力滑动轴承。1．向心滑动轴承向心滑动轴承的类型很多，如剖分式向心滑动轴承、整体式向心滑动轴承、轴承间隙可调的滑动轴承、轴瓦外表面为球面的自定位轴承等。图15-1所示为一种普通的剖分式轴承。1:轴承盖2:轴承座3:剖分轴瓦4:联接螺栓图15-1轴瓦是滑动轴承中的重要零件。向心滑动轴承的轴瓦内孔为圆柱形。为了把润滑油导入整个摩擦面间，将其油孔开设在非承载区，如图15-2所示。为利于润滑油均匀分布在整个轴颈上，在轴瓦内表面，以进油口为中心沿纵、斜或横向开有油沟。油沟的形式有很多，一般与轴瓦端面保持一定距离，以防漏油，如图15-3所示。1/11圣才电子书十万种考研考证电子书、题库视频学习平台图15-2图15-3轴瓦宽度与轴颈直径之比B/d，是向心滑动轴承重要参数之一。对于液体摩擦滑动轴承，常取B/d=0.5～1；非液体摩擦滑动轴承，常取B/d=0.8～1.5或更大些。2．推力滑动轴承轴上有轴向力时应采用推力轴承，如图15-4所示为推力滑动轴承的两种形式。（1）固定式推力轴承：楔形倾斜角固定不变，在楔形顶部留出平台，用来承受停车后的轴向载荷；（2）可倾式推力轴承：扇形块的倾斜角能随载菏、转速的改变而自行调整，性能更为优越。固定式推力轴承可倾式推力轴承图15-4三、轴瓦及轴承衬材料轴瓦常用两层不同金属浇铸或压合而成。两层金属分别称为轴瓦基体和轴承衬(粘附在袖瓦基体上的薄层)。轴瓦和轴承衬的材料统称为轴承材料。1．滑动轴承的主要失效形式：磨磨粒损2．根据轴承的工作情况，要求轴瓦材料具备下述性能：（1）摩擦系数小；（2）导热好、膨胀系数小；（3）耐磨、耐蚀、抗胶合能力强；（4）有足够的机械强度和可塑性。、刮伤、咬粘（胶合）、疲劳剥落和腐蚀。性3．常用的轴瓦和轴承衬材料（1）轴承合金轴承合金(又称白合金、巴氏合金)强度很低，不能单独做轴瓦，只能贴附在青铜铸铁轴瓦上做轴承衬，主要分为两类。①锡锑轴承合金：摩擦系数小，抗胶合性、吸油性、耐蚀强度较差。常用于高速、重载轴承。、铜或性好，易跑合；但价贵，机械②铅锑轴承合金：性能与锡锑轴承合金相似，较脆、不宜承受较大冲击载荷。一般用于2/11圣才电子书十万种考研考证电子书、题库视频学习平台中速、中载轴承。（2）青铜青铜强度高，承载能力大，可承受高温，耐磨性与导热性都优于轴承合金。但它的可塑性差，不易跑合，与之相配的轴颈必须淬硬。青铜可单独做成轴瓦，为节省有色金属，也可将青铜浇铸在钢或铸铁轴瓦内壁上。用作轴瓦材料的青铜，主要有锡青铜(中速重载)、铅青铜(中速中载)和铝青铜(低速重载)。（3）具有特殊性能的轴承材料含油轴承：用粉末冶金法经制粉、成型、烧结等做成的多孔可贮油的轴承，常用于加油不便处。在不重要或低速轻载处可用灰铸铁或耐磨铸铁作轴瓦材料。橡胶轴承：弹性大，能减振，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：摩擦系数小、可塑性、跑合性好，耐磨、耐蚀，可用水、油及化学溶液润滑，但导热性差，膨胀系数较大，易变形。四、润滑剂和润滑装置轴承润滑的目的：降低摩擦功耗，减少磨损，同时起到冷却能否正常工作，和选用润滑剂的正确与否有很大关系。、吸振、防锈等作用，轴承1．润滑剂（1）润滑油润滑油选择的主要依据是其粘度，其粘合考虑速度、载荷和工作情况选用原则：①当温度高、载荷大时，应选粘粘度较低的油。（2）润滑脂特点：密封简单，不易流失，可用于垂直的摩擦表面耗大，机械效率低，不宜用于高速，且润滑脂易变质润滑脂常用在那些要求不高，难以经常供油，或者低速重载以及带用最多的是钙基润滑脂。：①轻载高速时，应选针入度大的润滑脂，反之选针入度小的润滑脂；②所用润滑脂的滴点应比轴承的工作温度高约20～30℃，以免工作时润滑脂过多地流失；③在有水淋或潮湿的环境下应选择防水性强的钙基、锂基或铝基润滑脂。（3）固体润滑剂度随温度的升高而降低，随压力的升高而增大，因此综。度较高的油；②当转速高、载荷小时，应选，受温度等影响不大；但是摩擦损。有冲击的机器中。目前使选择原则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或在低速重载条件下使用。目前使用方法有：①调配到润滑油中使用；②涂敷或烧结到摩擦表面形成覆盖膜；③用固结成形的固体润滑剂嵌装在轴承中使用；④混入金属或塑料粉末中烧结成形。2．润滑装置（1）油杯润滑常见的有三种结构形式，分别如图15-5所示。3/11圣才电子书十万种考研考证电子书、题库视频学习平台(a)针阀式油杯(b)弹簧盖油杯(c）润滑图15-5脂用油杯（2）油环润滑油环润滑常用于大型电机的滑动轴承中，油环浸在油池内的深度约为直径的四分之一时，给油量已足以维持液体润滑状态的需要，其结构如图15-6所示。图15-6油环润滑（3）油泵循环给油此装置是最完善的给油方法，安全可靠，但设备费用较高，常用于高速且精密的重要机器中。五、非液体摩擦滑动轴承的计算非液体摩擦滑动轴承可用润滑油润滑，也可用润滑脂润滑。在润滑油、润滑脂中加入少量鳞片状石墨或二硫化钼粉末，有助于形成更坚韧的边界油膜，且可填平粗糙表面而减少磨损。非液体摩擦滑动轴承的设计计算依据是维持边界油膜不遭破裂。1．向心轴承（1）轴承的压强p为避免在载荷作用下润滑油被完全挤出，而导致轴承过度磨损，轴承压强应满足：ppFdB式中，F为轴承的径向载荷，N；B为轴瓦宽度，mm；d为轴颈直径，mm；[p]为轴瓦材料的许用压强，MPa。（2）轴承的pv值pv越高，轴承温升越高，易引起边界膜的破裂限制，限制pv即控制轴承温升，有：πdndB601000pvFpv4/11圣才电子书十万种考研考证电子书、题库视频学习平台式中，n为轴的转速，r/min；[pv]为轴瓦材料的许用值，MPam/s。（3）轴承速度v对于p和pv验算合格的轴承，为了防止由于滑动速度过高而出现早期磨损，应满足：vv式中，[v]为轴瓦的材料许用线速度，m/s。2．推力轴承(a)图15-7(b)如图15-7(a)所示，推力轴承应满足：p4Fpaddz2π221pvpvm601000dnmdd；为轴v式中，为轴环的平均速度，md；为平均直径，zvd12mm2m环数。如图15-7(b)所示，对于多环推力轴承，由于制造和装配误差使各支承面上所受载荷不[p]和[pv]值应减小20％～40％。等，六、动压润滑的基本原理1．动压润滑的形成原理和条件向心滑动轴承的轴颈与轴承孔直径必须留有间隙，图15-8所示为形成流体动力润滑的过程，可分为三个阶段：图(a)为起动前阶段；图(b)为起动阶段；图(c)为液体润滑阶段。图15-8①起始前阶段：轴颈与轴承孔在最下方位置接触。②起动阶段：由于速度低，轴颈与孔壁金属直接接触，在摩擦力作用下，轴颈沿孔内壁向右上方爬开。③液体润滑阶段：不稳定运转阶段，随转速的升高，进入油楔腔内油逐渐增多，形成压5/11圣才电子书十万种考研考证电子书、题库视频学习平台力油膜，把轴颈浮起推向左下方。当达到稳定运转阶段时，油压与外载荷平衡时，轴颈部稳定在某一位置上运转。借助相对运动而在轴承间隙中形成的压力油膜称为动压油膜。形成动压油膜的必要条件：①两工作表面间必须有楔形间隙；②必须连续充满润滑油或其他粘性流体；③必须有相对滑动速度，且运动方向必须保证润滑油从大截面流进，小截面流出；④对于一定的载荷ηv、粘度及间隙等匹配恰当。F，必须使速度2．液体动压润滑的基本方程如图15-9所示，假设：①z向无限长，润滑油在z向无流动；②压力p不随y值变化；③润滑油粘度η不随压力变化，且忽略油层的重力和惯性；④润滑油处于层流状态。图15-9根据平衡条件流和体的连续性原理可得：此即为液体动压润滑基本方程(一维雷诺(Reynolds)方程)。七、向1．向心动压轴承的几何参数直径间隙：Dd心动压轴承的几何关系与承载量的