《滑动轴承的原理与应用》课件

滑动轴承的原理与应用欢迎参加本次关于滑动轴承的精彩课程！滑动轴承作为机械设备中重要的组成部分，其原理、设计、应用以及维护都至关重要。本次课程将深入探讨滑动轴承的各个方面，旨在帮助大家全面掌握相关知识和技能，提升在实际工程应用中的能力。让我们一起进入滑动轴承的世界，探索其中的奥秘！课程介绍：滑动轴承的重要性支撑旋转部件滑动轴承在各种机械设备中起着支撑旋转部件的关键作用，确保其平稳运行，减少摩擦和磨损。例如，在大型电机中，滑动轴承支撑着转子，使其能够高速旋转，从而产生动力。降低摩擦滑动轴承通过润滑油膜将滑动摩擦转化为液体摩擦，显著降低摩擦系数，提高机械效率。在汽车发动机中，滑动轴承减少了曲轴和连杆之间的摩擦，提高了燃油效率，延长了发动机寿命。承受载荷滑动轴承能够承受较大的径向载荷和一定的轴向载荷，保证机械设备在各种工况下的稳定运行。在重型机械设备如轧钢机中，滑动轴承承受着巨大的轧制力，确保钢材的精确成型。滑动轴承的定义与分类1定义滑动轴承是一种通过滑动摩擦来支撑旋转轴的轴承。它由轴颈、轴瓦和润滑剂组成，利用润滑油膜将轴颈和轴瓦隔开，减少摩擦和磨损。2按润滑方式分类液体润滑轴承：依靠润滑油的压力形成油膜，实现完全液体摩擦。适用于高速、重载的场合，如汽轮机、大型电机等。3按结构形式分类整体式轴承：轴瓦与轴承座一体化，结构简单，适用于载荷较小的场合。剖分式轴承：轴瓦可拆卸，便于安装和维护，适用于载荷较大的场合。滑动轴承的基本结构轴颈轴颈是与轴瓦直接接触的轴的表面部分，通常经过精密加工和热处理，以保证其表面粗糙度和硬度。轴颈的质量直接影响轴承的摩擦性能和寿命。轴瓦轴瓦是滑动轴承的关键部件，通常由耐磨材料制成，如巴氏合金、青铜、铝合金等。轴瓦的内表面与轴颈配合，形成润滑油膜，支撑旋转轴。润滑剂润滑剂在滑动轴承中起着至关重要的作用，它在轴颈和轴瓦之间形成油膜，减少摩擦和磨损，并带走摩擦产生的热量。常用的润滑剂包括润滑油和润滑脂。轴颈与轴瓦的材料选择轴颈材料轴颈材料通常选用中碳钢或合金钢，经过调质或表面淬火处理，以提高其强度、硬度和耐磨性。常用的材料包括45钢、40Cr等。在选择轴颈材料时，需要考虑其与轴瓦材料的配合性，避免出现咬合现象。轴瓦材料轴瓦材料的选择需要综合考虑其减摩性、耐磨性、顺应性、嵌入性和抗蚀性等。常用的轴瓦材料包括巴氏合金、青铜、铝合金、塑料等。巴氏合金具有良好的减摩性和顺应性，适用于高速、轻载的场合；青铜具有较高的强度和耐磨性，适用于重载、低速的场合；铝合金具有较好的导热性和抗蚀性，适用于高速、高负荷的场合；塑料具有自润滑性，适用于无油润滑的场合。滑动轴承的工作原理：润滑摩擦在没有润滑的情况下，轴颈和轴瓦直接接触，产生干摩擦，摩擦系数大，磨损严重。润滑剂介入润滑剂进入轴颈和轴瓦之间，形成润滑油膜，将滑动摩擦转化为液体摩擦，摩擦系数显著降低。油膜形成在一定的转速和载荷下，润滑油膜能够完全将轴颈和轴瓦隔开，实现完全液体摩擦，磨损几乎为零。液体润滑的原理粘性润滑油具有一定的粘性，能够附着在轴颈和轴瓦表面，形成油膜。1压力轴颈的旋转带动润滑油，产生动压力，使油膜具有一定的承载能力。2间隙轴颈和轴瓦之间存在一定的间隙，为润滑油的流动和油膜的形成提供空间。3边界润滑与混合润滑边界润滑在低速、重载或启动、停止等工况下，润滑油膜较薄，不能完全将轴颈和轴瓦隔开，部分表面直接接触，产生边界摩擦。此时，润滑剂中的添加剂起着重要的作用，通过化学或物理作用在摩擦表面形成保护膜，减少磨损。混合润滑介于液体润滑和边界润滑之间的一种润滑状态，部分区域为液体润滑，部分区域为边界润滑。此时，润滑油膜的承载能力不足，轴颈和轴瓦之间存在一定的接触，摩擦系数介于液体摩擦和干摩擦之间。流体动力润滑的形成轴颈旋转轴颈开始旋转，带动润滑油一起运动。楔形间隙由于轴颈和轴瓦之间的间隙不均匀，形成楔形间隙。压力升高润滑油在楔形间隙中流动，产生动压力，压力逐渐升高。油膜形成当压力达到一定值时，润滑油膜能够完全将轴颈和轴瓦隔开，形成稳定的油膜。润滑油的种类与特性矿物油由石油提炼而成，价格低廉，应用广泛，但高温性能和抗氧化性能较差。合成油通过化学合成方法制成，具有优异的高低温性能、抗氧化性能和抗磨性能，但价格较高。植物油由植物种子提炼而成，具有良好的生物降解性，但易氧化变质，适用范围较窄。润滑油的粘度与温度关系Temperature(°C)Viscosity(cSt)润滑油的粘度是其重要的物理特性，它随着温度的升高而降低。因此，在选择润滑油时，需要考虑其在工作温度下的粘度，以保证其具有良好的润滑性能。通常采用粘度指数来表征润滑油粘度随温度变化的程度，粘度指数越高，粘度随温度变化越小。润滑油的添加剂抗氧化剂防止润滑油氧化变质，延长使用寿命。抗磨剂减少摩擦表面的磨损，提高轴承的承载能力。防锈剂防止金属表面生锈腐蚀，保护轴承。润滑方式：油浴润滑原理将轴承部分浸入油槽中，轴颈旋转时，将润滑油带起，形成油膜。适用于低速、轻载的场合。优点结构简单，成本低廉，维护方便。缺点润滑效果较差，易受污染，散热能力弱。润滑方式：压力供油润滑油泵油泵将润滑油从油箱中抽出，并加压。油路加压后的润滑油通过油路输送到轴承。油膜润滑油在轴颈和轴瓦之间形成油膜，实现润滑。回油润滑后的润滑油流回油箱，循环使用。润滑方式：油环润滑原理利用悬挂在轴上的油环，将油槽中的润滑油带起，润滑轴颈和轴瓦。适用于中速、中载的场合。优点结构简单，可靠性高，无需外部动力。缺点润滑油量有限，散热能力较差，易受油环磨损的影响。润滑方式：飞溅润滑原理利用旋转部件（如曲轴连杆）的飞溅作用，将油槽中的润滑油溅到轴颈和轴瓦上，实现润滑。适用于低速、轻载的场合。优点结构简单，成本低廉，维护方便。缺点润滑效果较差，易受油面高度和旋转速度的影响，适用范围较窄。滑动轴承的设计：轴瓦尺寸确定1载荷2转速3润滑4材料轴瓦尺寸的确定需要综合考虑载荷、转速、润滑方式和材料等因素。通常先根据载荷和转速确定轴瓦的长度和直径，然后根据润滑方式和材料选择合适的间隙和油槽形式。在设计过程中，需要进行强度校核和温度校核，以保证轴瓦的安全可靠。滑动轴承的设计：间隙选择1间隙过小油膜难以形成，摩擦增大，易发热，甚至导致烧瓦。2间隙过大油膜不稳定，承载能力下降，易产生振动和噪声。3合理间隙应根据载荷、转速、润滑方式和材料等因素综合考虑，选择合适的间隙，以保证轴承具有良好的润滑性能和承载能力。滑动轴承的设计：承载能力计算计算公式滑动轴承的承载能力计算涉及复杂的流体力学和热力学理论，通常采用有限元分析或经验公式进行计算。计算公式中需要考虑载荷、转速、润滑油的粘度、间隙、轴瓦的几何尺寸等因素。安全系数在实际设计中，为了保证轴承的安全可靠，通常需要设置一定的安全系数。安全系数的大小取决于工况的恶劣程度和对可靠性的要求。滑动轴承的设计：温度计算摩擦热滑动轴承在工作过程中，由于摩擦产生大量的热量。散热这些热量需要通过各种方式散发出去，如润滑油的循环、轴瓦的导热等。温度控制如果散热不足，轴承温度过高，会导致润滑油变质、轴瓦材料强度下降，甚至导致烧瓦。因此，在设计过程中，需要进行温度计算，采取有效的散热措施，保证轴承温度在允许范围内。滑动轴承的材料：巴氏合金成分锡基巴氏合金、铅基巴氏合金。特点减摩性好，顺应性好，嵌入性好，但强度较低，耐热性较差。应用适用于高速、轻载的场合，如汽轮机、精密机床等。滑动轴承的材料：青铜特点强度高，耐磨性好，耐蚀性好，但减摩性较差，顺应性较差。应用适用于重载、低速的场合，如轧钢机、重型机械等。种类锡青铜、铝青铜、锰青铜等。滑动轴承的材料：铝合金特点导热性好，耐蚀性好，强度较高，但减摩性较差，易产生咬合。应用适用于高速、高负荷的场合，如内燃机、压缩机等。种类铸造铝合金、变形铝合金。滑动轴承的材料：塑料自润滑性具有良好的自润滑性，无需外部润滑。耐腐蚀性耐腐蚀性好，可在恶劣环境下工作。低噪音运行噪音低，适用于对噪音有要求的场合。强度限制强度较低，耐热性较差，承载能力有限。滑动轴承的特点：优点1承载能力强能够承受较大的载荷，适用于重型机械。2减振性好能够吸收振动，降低噪声。3结构简单结构简单，易于制造和维护。4成本较低成本相对较低，经济性好。滑动轴承的特点：缺点摩擦损失大摩擦损失相对较大，效率较低。启动摩擦大启动摩擦较大，需要额外的启动力矩。对润滑要求高对润滑要求较高，需要定期维护和更换润滑油。滑动轴承的应用领域：内燃机曲轴轴承支撑曲轴，承受燃烧爆发力，保证曲轴平稳旋转。连杆轴承连接连杆和曲轴，传递动力，承受往复惯性力。凸轮轴轴承支撑凸轮轴，控制气门开闭，保证发动机正常工作。滑动轴承的应用领域：汽轮机1高速2重载3稳定汽轮机主轴轴承承受高速旋转和巨大蒸汽力的作用，要求轴承具有高承载能力、高稳定性和良好的散热性能。通常采用液体动压滑动轴承，并配备完善的润滑和冷却系统，以保证汽轮机的安全可靠运行。滑动轴承的应用领域：压缩机支撑支撑压缩机转子，保证其平稳旋转。润滑提供润滑，减少摩擦，降低能量损耗。密封实现密封，防止气体泄漏。滑动轴承的应用领域：水泵轴承类型通常采用滚动轴承或滑动轴承。滑动轴承特点滑动轴承具有承载能力强、耐冲击、寿命长等优点，适用于大型水泵。润滑方式水润滑或油润滑。滑动轴承的应用领域：轧钢机重载承受巨大的轧制力。冲击承受频繁的冲击载荷。恶劣环境工作环境恶劣，粉尘多，温度高。滑动轴承的应用领域：船舶螺旋桨轴承支撑螺旋桨轴，承受推进力和海水腐蚀。舵轴轴承支撑舵轴，承受转向力和海水腐蚀。主机轴承支撑主机曲轴，承受燃烧爆发力。滑动轴承的维护：润滑油更换定期更换定期更换润滑油，清除油中的杂质和磨损颗粒，保证润滑油的清洁度和润滑性能。选择合适润滑油根据设备工况和环境温度，选择合适的润滑油，保证润滑效果。注意事项更换润滑油时，应彻底清洗油箱和油路，避免新油受到污染。滑动轴承的维护：间隙检查定期检查定期检查轴承间隙，判断轴承磨损程度。方法可采用塞尺、千分表等工具进行测量。调整或更换如果间隙超过允许范围，应及时调整或更换轴承。滑动轴承的维护：异响分析润滑不良缺油、油质变质，导致干摩擦，产生尖锐的金属摩擦声。杂质油中混入杂质，导致磨损，产生不规则的摩擦声。松动轴承松动，导致振动，产生撞击声。滑动轴承的常见故障：磨损原因润滑不良、油中杂质、超载等。影响间隙增大、振动加剧、承载能力下降。预防改善润滑、定期更换润滑油、避免超载。滑动轴承的常见故障：烧瓦1过热2缺油3咬死烧瓦是指轴瓦材料因过热而熔化或软化，导致轴承失效的现象。烧瓦通常是由于润滑不良、超载、间隙过小等原因引起的。一旦发生烧瓦，轴承将无法正常工作，需要及时更换轴瓦。滑动轴承的常见故障：疲劳原因长期承受交变载荷，导致材料内部产生裂纹，最终断裂。影响轴瓦表面出现剥落、裂纹，承载能力下降。预防选择合适的轴瓦材料、控制载荷、改善润滑。滑动轴承的常见故障：腐蚀原因润滑油中含有酸性物质或水分，腐蚀轴瓦材料。影响轴瓦表面出现麻点、锈蚀，承载能力下降。预防选择抗腐蚀的轴瓦材料、定期更换润滑油、防止水分进入。滑动轴承故障分析案例一设备某大型电机故障现象轴承温度过高，有异响。分析润滑油不足，导致摩擦增大，温度升高。滑动轴承故障分析案例二设备某水泵故障现象轴承振动大，噪声大。分析轴承间隙过大，导致油膜不稳定，产生振动和噪声。滑动轴承故障分析案例三设备某压缩机故障现象轴瓦表面出现剥落。分析长期承受交变载荷，导致疲劳失效。滑动轴承的安装：注意事项清洁安装前应彻底清洁轴承和相关部件，清除杂质和油污。检查检查轴承间隙、配合尺寸等是否符合要求。润滑安装时应涂抹适量的润滑油，减少摩擦。滑动轴承的安装：对中目的保证轴承在工作过程中受力均匀，避免偏载。方法采用百分表、激光对中仪等工具进行测量和调整。重要性对中不良会导致轴承过早失效，严重时会损坏设备。滑动轴承的安装：预紧目的提高轴承刚度，减少振动和噪声。方法采用调整螺钉、垫片等方式施加预紧力。注意预紧力不宜过大，否则会导致轴承过热。滑动轴承的密封：目的防止泄漏防止润滑油泄漏，保证润滑效果。防止污染防止外界杂质进入轴承内部，延长轴承寿命。安全保证设备安全可靠运行。滑动轴承的密封：形式毡圈密封结构简单，成本低廉，适用于低速、低压的场合。油封密封密封效果好，应用广泛，适用于中速、中压的场合。机械密封密封效果最好，但成本较高，适用于高速、高压的场合。滑动轴承的密封：材料橡胶丁腈橡胶、氟橡胶等，具有良好的耐油性和耐磨性。塑料聚四氟乙烯、聚酰亚胺等，具有良好的耐腐蚀性和自润滑性。金属铸铁、钢等，用于制造机械密封的摩擦副。新型滑动轴承技术：自润滑轴承特点无需外部润滑，减少维护工作量。材料采用复合材料，如金属基自润滑材料、塑料基自润滑材料等。应用适用于难以润滑或不宜润滑的场合，如食品机械、纺织机械等。新型滑动轴承技术：磁力轴承1无接触2高速3精密磁力轴承利用磁力悬浮转子，实现无接触支承，具有摩擦损失小、转速高、精度高等优点。但结构复杂，成本高昂，适用于高转速、高精度的场合，如高速电机、精密机床等。新型滑动轴承技术：空气轴承原理利用压缩空气在轴颈和轴瓦之间形成气膜，实现无接触支承。优点摩擦损失小、精度高、无污染。缺点承载能力低、对气源要求高。滑动轴承的发展趋势高性能材料开发具有更高强度、耐磨性、耐腐蚀性的新型轴瓦材料。智能化采用传感器和控制系统，实现轴承状态监测和智能润滑。绿色化开发环保型润滑剂和自润滑材料，减少环境污染。滑动轴承的未来展望应用领域拓展随着科技的进步，滑动轴承将在更多领域得到应用，如航空航天、新能源等。性能不断提升通过新材料、新工艺和新技术的