《ch滑动轴承设计》课件

滑动轴承设计本课程将深入探讨滑动轴承的设计原理和应用技术,为您带来全面的滑动轴承设计知识。从基本概念到工程实践,助您掌握滑动轴承设计的关键环节。滑动轴承的设计原理承载能力设计滑动轴承需要根据工作载荷合理设计承载能力,确保在正常工作条件下不会损坏。润滑设计通过合理设计润滑系统,确保轴承在各工况下都能得到可靠的润滑,减少摩擦和磨损。温度控制设计合理设计热平衡,控制轴承工作温度在安全范围内,避免因过热而导致的损坏。滑动轴承的组成结构滑动轴承的主要组成部分包括轴承座、轴承瓦和轴颈。轴承座为整体结构,提供安装和固定支撑。轴承瓦则是承载轴颈的主要部件,由平衡层、襟环和衬套组成。轴颈则是连接轴的外转动部件,与轴承瓦之间形成油膜支撑。滑动轴承的材料选择耐磨性滑动轴承材料需具有良好的耐磨性,以减少损耗和延长使用寿命。抗腐蚀性选用抗腐蚀性强的材料,可以提高轴承的耐用性和可靠性。低摩擦系数材料表面应尽可能光滑,以降低摩擦系数,提高能源效率。良好的机械性能轴承材料需具有一定的强度、刚度和韧性,确保在高载荷下也能安全运行。滑动轴承的润滑方式液体润滑采用稀薄的润滑油,通过流动膜维持轴颈和轴瓦之间的分离。能提供良好的耐磨性和阻尼性。干式润滑使用固体润滑膜或润滑粉末覆盖接触面,避免金属直接接触。适用于高温或真空环境。边界润滑在极限负荷或极限速度下,依赖润滑剂在接触面形成的吸附膜来减少摩擦和磨损。混合润滑同时利用液体润滑和边界润滑的优点,在接触面形成完整的油膜和吸附膜。可应用于高负荷条件。滑动轴承的承载能力3000最大载荷轴承能承受的最大径向载荷(单位:kN)220静载荷轴承在静止条件下的最大承载能力(单位:MPa)180动载荷轴承在转动条件下的最大承载能力(单位:MPa)滑动轴承的承载能力是其最重要的性能指标之一。它决定了轴承在不同工况下的负荷承受能力。合理的承载能力设计可确保轴承在运行过程中的安全性和可靠性。滑动轴承的失效模式磨损由于轴承表面的摩擦和相互作用而引起的材料损失,可能会导致轴承间隙变大、承载能力降低。腐蚀轴承与润滑油、冷却剂等环境介质发生化学反应,造成表面损坏和性能降低。疲劳在循环载荷作用下,轴承表面和内部可能出现裂纹和剥落,最终导致失效。过载轴承承受的载荷超过其设计承载能力,会引起塑性变形和断裂。滑动轴承的摩擦因数润滑类型摩擦因数范围流体润滑0.001-0.003混合润滑0.005-0.025边界润滑0.05-0.3不同类型的润滑方式会导致滑动轴承的摩擦因数有很大差异。流体润滑下摩擦因数最小,而边界润滑下摩擦因数最大,混合润滑介于两者之间。选择恰当的润滑方式可以有效降低摩擦损耗。滑动轴承的热平衡特性轴承温度(°C)周围环境温度(°C)滑动轴承在运行过程中会产生摩擦热量,导致轴承温度不断升高。温度的高低直接影响轴承的润滑状态和承载能力。因此,需要对滑动轴承的热平衡特性进行分析和控制,确保轴承在最佳的温度范围内稳定工作。滑动轴承的动力学分析1振动分析滑动轴承的动力学分析关注其振动特性,以评估轴承的稳定性和磨损情况。2稳定性评估通过分析轴承在高速旋转时的动力响应,可以预测轴承的临界速度和振动模态。3载荷分析动力学模型可以计算轴承在各种工况下承受的动态载荷,为轴承设计提供依据。滑动轴承的疲劳寿命载荷因素滑动轴承的疲劳寿命静态载荷疲劳寿命长，可达数十年动态载荷疲劳寿命短，可能导致早期失效冲击载荷疲劳寿命极短，可能导致瞬时损坏滑动轴承的疲劳寿命受多种因素影响,包括静态载荷、动态载荷以及冲击载荷。静态载荷下滑动轴承可达数十年的疲劳寿命,而动态载荷和冲击载荷会大大降低其疲劳寿命,甚至导致早期失效。设计时需充分考虑各种载荷条件,选用合适的材料和结构参数,以确保滑动轴承具有足够的疲劳寿命。滑动轴承的温度计算180°C最高温度滑动轴承在正常运转时,轴承表面最高温度可达180°C。30°C环境温度滑动轴承的环境温度通常保持在30°C左右。150°C温度上升滑动轴承在运转过程中,温度可上升150°C。滑动轴承的温度计算需要考虑几个关键因素,包括环境温度、摩擦热、热传导等。通过分析轴承系统的热平衡特性,可以预测轴承的温度分布和最高温度值。滑动轴承的压力分布滑动轴承在工作过程中会产生不均匀的压力分布。轴承中心区域压力最高,随着位置变化压力逐渐减小。合理的压力分布有利于提高轴承的承载能力和使用寿命。滑动轴承的流体润滑流体润滑的特点流体润滑是指在滑动轴承表面形成连续的液体润滑膜,完全分隔了轴承表面和轴承腔内的两个接触面。这种润滑方式可以有效降低摩擦,防止磨损,提高轴承的使用寿命。流体润滑的条件要实现流体润滑,需要满足一定的工作条件,如轴承的转速、负荷、润滑油的粘度等。合理设计这些参数对于保证流体润滑膜的稳定性至关重要。流体润滑的原理流体润滑的工作原理是利用流体挤压作用产生的润滑膜压力来支撑轴承负荷。润滑油膜的压力分布和厚度分布决定了轴承的承载能力和摩擦特性。流体润滑的优势与其他润滑方式相比,流体润滑具有更低的摩擦系数、更高的承载能力和更长的使用寿命等优势,因此被广泛应用于工业机械设备中。滑动轴承的边界润滑润滑机理在边界润滑状态下,轴承表面直接接触,产生摩擦力。需要选用具有优良抗磨损性能的润滑油脂。材料选择滑动轴承表面材料需要具有良好的抗腐蚀、抗氧化和抗磨损性能,以确保良好的边界润滑效果。表面处理通过表面处理如镀层等,可以改善轴承表面的润滑性能,降低摩擦系数,提高抗磨损能力。滑动轴承的混合润滑混合润滑概念混合润滑是润滑状态的一种，既有流体润滑的特点，又有边界润滑的特点。它介于二者之间，既有载荷分担的能力，又能降低摩擦。这种润滑状态在高载荷和低速条件下经常出现。混合润滑特点在混合润滑状态下，润滑油膜会部分断裂,形成局部接触区。因此,既有流体摩擦,也有固体表面接触摩擦,两种摩擦机制共存。滑动轴承的润滑油膜厚度润滑油膜厚度h该参数决定了轴承的承载能力和摩擦因数。太薄的油膜会导致金属接触和过大的摩擦力,而太厚的油膜会增加功耗。最小油膜厚度hmin这是设计中最关键的参数,需要确保在任何工况下都高于金属接触的临界值。平均油膜厚度havg该值反映了整个油膜的平均情况,有利于分析温度和压力分布。滑动轴承的油膜压力分布滑动轴承的油膜压力分布随着位置的变化而不同。一般来说，压力最大值出现在轴承顶端区域，随后逐渐降低到轴承下端。这种压力分布特性会影响轴承的承载能力和润滑性能。滑动轴承的油膜温度分布50℃轴承最高温度轴承油膜内部可达最高温度10℃油膜温差油膜内部到轴承外表面的温差3%温度上升率轴承温度每秒的上升幅度滑动轴承的油膜温度分布是评估轴承性能和可靠性的重要指标。通过计算和分析轴承油膜内部的温度分布,我们可以了解轴承的热平衡特性,优化润滑方案,预防过热和损坏。滑动轴承的轴向稳定性轴向负荷滑动轴承在运行过程中会受到轴向负荷的作用,这种力会影响轴承的稳定性。合理设计轴向导向结构可以确保轴承的轴向稳定。结构布置合理布置滑动轴承的支撑形式和间隙大小,是确保轴向稳定的重要因素。需要根据具体工况选择最佳的结构设计。动态调整滑动轴承在运行过程中会因为热膨胀、磨损等原因导致轴向位置的变化,需要通过动态调整来保持轴向稳定。滑动轴承的径向稳定性1载荷分布合理的载荷分布对于保证轴承的径向稳定性至关重要。2结构设计轴承的结构设计需要考虑径向力的平衡,以避免轴承发生静止或动态不稳定。3材料特性选用合适的轴承材料,如耐压性和耐摩擦性良好的材料,可提高径向稳定性。4润滑状态良好的润滑状态能确保轴承表面有足够的油膜,降低摩擦损耗,提高径向稳定性。滑动轴承的振动特性自然频率滑动轴承系统会产生自然振动频率,需要设计以避免共振对轴承造成损坏。动平衡轴承表面粗糙度、润滑状态以及轴系的动平衡都会影响振动特性。稳定性合理的轴承参数设计和油膜稳定性能可确保轴承的振动处于安全范围。工况因素载荷、转速和温度等工作条件的变化会导致振动特性发生改变。滑动轴承的动平衡设计1分析振动源识别导致振动的主要原因2测量振动水平利用仪器装置评估振动情况3动平衡校正通过调整轴承结构达到动平衡滑动轴承的动平衡设计是一个系统的过程。首先需要分析导致振动的源头,了解振动的原因。然后测量振动水平,掌握振动的具体情况。最后采取针对性的动平衡校正措施,通过调整轴承结构等方式达到动态平衡,从而消除振动问题。滑动轴承的润滑装置设计循环供油系统精确控制轴承润滑油的流量和压力,确保获得稳定的油膜。温度控制装置监测并调节润滑油温度,确保轴承在最佳工作温度范围内运行。过滤净化系统持续过滤并清洁润滑油,避免杂质对轴承造成磨损损坏。滑动轴承的安装与维护1选择合适位置根据设备的使用环境和工作条件,选择适当的位置安装轴承。2正确安装方法使用专用工具小心安装,避免损坏轴承表面。3定期检查维护定期检查润滑、振动、温度等指标,及时发现问题。滑动轴承的正确安装和定期维护是确保其长期稳定运行的关键。选择合适的安装位置,采用专业工具进行安装,并定期检查轴承的各项指标,可以最大限度地延长轴承的使用寿命。滑动轴承的故障诊断故障信号检测通过监测轴承的振动、温度、噪音等特征参数,及时发现异常信号,对故障进行诊断。故障原因分析结合故障特征,分析产生故障的可能原因,如磨损、腐蚀、错配等,以采取针对性的措施。状态监测与预警建立健全的状态监测体系,实时监控轴承状态,为故障预警和预防性维护提供依据。维修与更换根据故障程度,采取修理或更换的维修策略,确保轴承安全稳定运行。滑动轴承的性能试验对滑动轴承进行全面的性能测试是确保其可靠性和使用寿命的关键。主要包括以下方面:温度特性测试评估轴承在不同负荷和转速下的温升特性,确保其热稳定性。耐磨性测试模拟长期运行条件,测试轴承的磨损行为和负载承载能力。振动噪音测试检测轴承在工作状态下的动力学特性,确保其平稳可靠运行。润滑性能测试评估不同润滑状态下轴承的摩擦特性和油膜稳定性。通过全面的性能测试,可以充分了解滑动轴承的设计是否合理,为后续优化提供依据。滑动轴承的选型计算确定轴承尺寸根据机械设备的尺寸和承载要求,选择合适的轴承内径、外径和宽度。计算载荷要求根据设备的工作条件,计算轴承所承受的径向力和轴向力。选择材料根据载荷要求和工作环境,选择合适的轴承材料,如青铜、白口铁等。确定润滑方式根据轴承的工作条件和转速,选择最佳的润滑方式,如油脂、油膜或混合润滑。计算承载能力根据轴承的尺寸、材料和润滑情况,计算其动静态承载能力是否满足要求。检查失效模式分析轴承可能出现的失效模式,如磨损、腐蚀、疲劳等,并采取相应的预防措施。滑动轴承的应用案例滑动轴承广泛应用于各种机械设备,如发电机、压缩机、汽车、飞机等。它们具有结构简单、成本低、噪声小等优势,广泛应用于各行各业。以汽车行业为例,滑动轴承用于曲轴轴承、连杆轴承、凸轮轴轴承等。在航空航天领域,滑动轴承用于涡轮机、液压系统等关键部件,其安全可靠性至关重要。在工业领域,滑动轴承应用于风电、水电等大型设备的轴承系统,其耐久性和低维护要求是关键指标。滑动轴承的未来发展智能化发展未来的滑动轴承将更加智能化,配备传感器和控制系统,能够实时监测工作状态,自动