滑動軸承原理

1、第十五章第十五章 滑動軸承滑動軸承 概述概述 1、支承軸及軸上零件，保持軸的旋轉(zhuǎn)精度、支承軸及軸上零件，保持軸的旋轉(zhuǎn)精度 2、減少轉(zhuǎn)軸與支承之間的摩擦與磨損、減少轉(zhuǎn)軸與支承之間的摩擦與磨損 對于高速、重載、高精度、結(jié)構(gòu)上需要剖分的場合，需采對于高速、重載、高精度、結(jié)構(gòu)上需要剖分的場合，需采 用滑動軸承，如汽輪機、離心式壓縮機、內(nèi)燃機、大型電機等。用滑動軸承，如汽輪機、離心式壓縮機、內(nèi)燃機、大型電機等。 在低速受沖擊載荷作用的機器中，也采用滑動軸承，如水在低速受沖擊載荷作用的機器中，也采用滑動軸承，如水 泥攪拌機、滾筒清砂機、破碎機等泥攪拌機、滾筒清砂機、破碎機等。 一、軸承的功用：一、軸承的功

2、用： 軸承分為軸承分為滑動軸承滑動軸承和和滾動軸承滾動軸承兩大類。兩大類。二、軸承分類：二、軸承分類： 滾動軸承是標準件，它具有一系列優(yōu)點，在一般機器中得滾動軸承是標準件，它具有一系列優(yōu)點，在一般機器中得 到廣泛應(yīng)用。到廣泛應(yīng)用。 軸承工作時會產(chǎn)生摩擦磨損，下面介紹有關(guān)這方面的知識。軸承工作時會產(chǎn)生摩擦磨損，下面介紹有關(guān)這方面的知識。 滑動軸承滑動軸承滾動軸承滾動軸承 一、摩擦磨損的基本知識：一、摩擦磨損的基本知識： 151 摩擦狀態(tài)摩擦狀態(tài) 有相對運動的零件，工作時都會有摩擦和磨損。有相對運動的零件，工作時都會有摩擦和磨損。 摩擦是機械運動中的物理現(xiàn)象。摩擦是機械運動中的物理現(xiàn)象。 在一般機

3、械中因各種形式的表面損壞而失效的在一般機械中因各種形式的表面損壞而失效的 零件占全部零部件報廢零部件的零件占全部零部件報廢零部件的80%。 采用潤滑是減少摩擦磨損的有效手段采用潤滑是減少摩擦磨損的有效手段。 二、摩擦狀態(tài)二、摩擦狀態(tài) 按表面潤滑情況，摩擦可分為：按表面潤滑情況，摩擦可分為：干摩擦、邊干摩擦、邊 界摩擦、流體摩擦和混合摩擦界摩擦、流體摩擦和混合摩擦。 因此在滑動軸承中不允許出現(xiàn)干摩擦。因此在滑動軸承中不允許出現(xiàn)干摩擦。 兩摩擦表面間無潤滑劑，兩固體表面直接接觸兩摩擦表面間無潤滑劑，兩固體表面直接接觸 的摩擦。這種摩擦功率損失大，磨損嚴重。使得軸的摩擦。這種摩擦功率損失大，磨損嚴重

4、。使得軸 承工作時溫升強烈，嚴重時導(dǎo)致軸瓦燒毀。承工作時溫升強烈，嚴重時導(dǎo)致軸瓦燒毀。 干摩擦的摩擦阻力最大，干摩擦的摩擦阻力最大，f0.3f0.3， 磨損最嚴重，零件的使用壽命最短磨損最嚴重，零件的使用壽命最短 1 1、干摩擦、干摩擦 摩擦表面間有潤滑油存在，由于潤滑油與金屬表摩擦表面間有潤滑油存在，由于潤滑油與金屬表 面的吸附作用，在金屬表面上形成了一層極薄的邊界面的吸附作用，在金屬表面上形成了一層極薄的邊界 油膜。因為油膜厚度小于油膜。因為油膜厚度小于1 m，不足以將兩金屬表面，不足以將兩金屬表面 分隔開，運動時兩零件分隔開，運動時兩零件尖峰部分仍直接接觸。這種摩尖峰部分仍直接接觸。這種

5、摩 擦稱為邊界摩擦。擦稱為邊界摩擦。 多數(shù)滑動軸承都是這種摩擦狀態(tài)。多數(shù)滑動軸承都是這種摩擦狀態(tài)。 2、邊界摩擦、邊界摩擦 金屬表面覆蓋一層油膜后，金屬表面覆蓋一層油膜后， 雖然不能絕對消除表面磨損，但雖然不能絕對消除表面磨損，但 可以起著減輕磨損的作用?？梢云鹬鴾p輕磨損的作用。 這種摩擦的摩擦系數(shù)，這種摩擦的摩擦系數(shù)，f f 0.10.10.30.3 當兩摩擦表面間有當兩摩擦表面間有充足的潤滑油充足的潤滑油，并，并滿足一定滿足一定 的條件的條件時，兩摩擦表面完全被潤滑油分隔開，形成時，兩摩擦表面完全被潤滑油分隔開，形成 厚度達幾十微米的壓力油膜。這時只有液體之間的厚度達幾十微米的壓力油膜。這

6、時只有液體之間的 摩擦，這種摩擦稱為液體摩擦。摩擦，這種摩擦稱為液體摩擦。 重要軸承采用這種摩擦。重要軸承采用這種摩擦。 3、液體摩擦、液體摩擦 由于兩摩擦表面被油隔開由于兩摩擦表面被油隔開 而不直接接觸，摩擦系數(shù)極小而不直接接觸，摩擦系數(shù)極小 （f f 0.0010.0010.010.01） 。可以顯?？梢燥@ 著的減少摩擦和磨損。著的減少摩擦和磨損。 混合摩擦介于干摩擦、邊界摩擦與液體摩擦之混合摩擦介于干摩擦、邊界摩擦與液體摩擦之 間，在一般機器中最常見。間，在一般機器中最常見。 由實驗得到摩擦特性曲線：由實驗得到摩擦特性曲線： 滑動軸承的摩擦特性曲線滑動軸承的摩擦特性曲線 圖示的縱坐標表示

7、摩圖示的縱坐標表示摩 擦系數(shù)。橫坐標表示軸承擦系數(shù)。橫坐標表示軸承 特性數(shù)，其中特性數(shù)，其中n n是軸的轉(zhuǎn)是軸的轉(zhuǎn) 速；速；是潤滑劑的動力粘是潤滑劑的動力粘 度；度；p p是軸承的壓強。是軸承的壓強。 4. 4. 混合摩擦（也稱為非液體摩擦）混合摩擦（也稱為非液體摩擦） 152 滑動滑動軸承的結(jié)構(gòu)型式軸承的結(jié)構(gòu)型式 向心滑動軸承向心滑動軸承 徑向滑動軸承徑向滑動軸承，主要承受徑向載荷主要承受徑向載荷FrFr。 推力滑動軸承推力滑動軸承 主要承受軸向載荷主要承受軸向載荷FaFa。 滑動軸承按承受載荷方向：滑動軸承按承受載荷方向： 1 軸承蓋軸承蓋 2 軸承座軸承座 3 剖分軸瓦剖分軸瓦 4 聯(lián)接

8、螺栓聯(lián)接螺栓 1 1、向心滑動軸承、向心滑動軸承（主要介紹剖分式滑動軸承）（主要介紹剖分式滑動軸承） 剖分式滑動軸承剖分式滑動軸承 軸承中起支承軸頸作用的零件是軸瓦，因此軸承中起支承軸頸作用的零件是軸瓦，因此 軸瓦是滑動軸承中的重要零件。軸瓦是滑動軸承中的重要零件。 向心滑動軸承的軸瓦內(nèi)孔是圓柱形。向心滑動軸承的軸瓦內(nèi)孔是圓柱形。 潤滑油由非承載區(qū)引入軸頸；潤滑油由非承載區(qū)引入軸頸； 為了便于潤滑油均勻分布在軸頸上，進油口為了便于潤滑油均勻分布在軸頸上，進油口 開有油溝。開有油溝。 載荷是垂直向下或略有偏斜時，軸承中分面載荷是垂直向下或略有偏斜時，軸承中分面 為水平面；為水平面； 若載荷方向有

9、較大偏差時，則軸承的中分面若載荷方向有較大偏差時，則軸承的中分面 也是斜面布置，使中分面垂直或接近垂直于載荷。也是斜面布置，使中分面垂直或接近垂直于載荷。 大型液體潤滑的滑大型液體潤滑的滑 動軸承中，一般采用潤動軸承中，一般采用潤 滑油從兩側(cè)導(dǎo)入的結(jié)構(gòu)?；蛷膬蓚?cè)導(dǎo)入的結(jié)構(gòu)。 為了使?jié)櫥晚樌麨榱耸節(jié)櫥晚樌?進入軸瓦與軸間隙，軸進入軸瓦與軸間隙，軸 瓦兩側(cè)面開有油室。瓦兩側(cè)面開有油室。 2、推力滑動軸承、推力滑動軸承 如圖所示，軸為單向旋如圖所示，軸為單向旋 轉(zhuǎn)，軸向力由推力軸承承受，轉(zhuǎn)，軸向力由推力軸承承受， 止推面是固定瓦式的推力軸止推面是固定瓦式的推力軸 承。承。 止推面上開有單方向的

10、楔止推面上開有單方向的楔 形傾斜角，楔形頂部有平臺。形傾斜角，楔形頂部有平臺。 圖示為可傾式圖示為可傾式 推力軸承，軸瓦能推力軸承，軸瓦能 繞一支點自由擺動，繞一支點自由擺動， 使瓦塊隨工況的變使瓦塊隨工況的變 動而自動調(diào)節(jié)瓦面動而自動調(diào)節(jié)瓦面 的斜率。的斜率。 扇形瓦塊一般是扇形瓦塊一般是6-126-12塊。塊。 15-315-3 軸瓦及軸承襯材料軸瓦及軸承襯材料 根據(jù)軸承的工作情況，對軸瓦的材料要求如下：根據(jù)軸承的工作情況，對軸瓦的材料要求如下： 1）摩擦系數(shù)??；）摩擦系數(shù)小； 2）導(dǎo)熱性好，熱膨脹系數(shù)??；）導(dǎo)熱性好，熱膨脹系數(shù)??； 3）耐磨、耐腐蝕、抗膠合能力強；）耐磨、耐腐蝕、抗膠合能

11、力強； 4）要有足夠的機械強度和可朔性。）要有足夠的機械強度和可朔性。 粘附上去的薄層材料稱為軸承襯。粘附上去的薄層材料稱為軸承襯。 但能同時滿足上述要求的材料是很難找的，所但能同時滿足上述要求的材料是很難找的，所 以較為常見的是采用兩層不同的金屬做成的軸瓦。以較為常見的是采用兩層不同的金屬做成的軸瓦。 這兩種金屬在性能上取長補短。在工藝上通過澆注這兩種金屬在性能上取長補短。在工藝上通過澆注 或壓合的方法，將薄層材料粘附在軸瓦基體上?；驂汉系姆椒?，將薄層材料粘附在軸瓦基體上。 下面介紹軸瓦和軸承襯常用的材料。下面介紹軸瓦和軸承襯常用的材料。 澆注軸承合金的軸瓦澆注軸承合金的軸瓦 一、 軸承合金

12、（又稱白合金、巴氏合金）軸承合金（又稱白合金、巴氏合金） 1、主要成分是：錫、主要成分是：錫SnSn，鉛，鉛PbPb，銻，銻SbSb，銅，銅CuCu的合金。的合金。 2 2、分錫銻軸承合金和鉛銻軸承合金兩大類?；w、分錫銻軸承合金和鉛銻軸承合金兩大類。基體 內(nèi)均勻懸浮銻錫及銅錫的硬晶粒。內(nèi)均勻懸浮銻錫及銅錫的硬晶粒。 3 3、錫銻軸承合金和鉛銻軸承合金的優(yōu)缺點：、錫銻軸承合金和鉛銻軸承合金的優(yōu)缺點： 錫銻軸承合金：錫銻軸承合金： 1）摩擦系數(shù)小，抗膠合性能良好，）摩擦系數(shù)小，抗膠合性能良好， 對油的吸附性強，耐腐蝕性能好，易跑合；對油的吸附性強，耐腐蝕性能好，易跑合；2）常）常 用于高速、重載

13、的軸承；用于高速、重載的軸承；3）價格較貴且高溫時機）價格較貴且高溫時機 械強度較差；械強度較差；4）只能作為軸承襯材料。）只能作為軸承襯材料。 鉛銻軸承合金：鉛銻軸承合金： 性能與錫銻軸承合金相近，但材料性能與錫銻軸承合金相近，但材料 較脆；不宜承受較大的沖擊載荷；一般用于中速、較脆；不宜承受較大的沖擊載荷；一般用于中速、 中載的軸承。中載的軸承。 二、 青銅青銅 主要是銅與錫、鉛、鋅和鋁的合金，是運用最廣主要是銅與錫、鉛、鋅和鋁的合金，是運用最廣 的軸承材料。的軸承材料。 銅與錫的合金稱為錫青銅，鉛青銅和鋁青銅屬于銅與錫的合金稱為錫青銅，鉛青銅和鋁青銅屬于 無錫青銅。無錫青銅。 錫青銅用于

14、高速與重載條件；錫青銅用于高速與重載條件； 中速和中等載荷用錫鋅鉛青銅；中速和中等載荷用錫鋅鉛青銅； 鋁青銅用于重載和低速條件；鋁青銅用于重載和低速條件； 鉛青銅主要用于高速和重的沖擊與變載條件。鉛青銅主要用于高速和重的沖擊與變載條件。 三、具有特殊性能的軸承材料三、具有特殊性能的軸承材料 粉末冶金是將不同金屬粉末再加上石墨、粉末冶金是將不同金屬粉末再加上石墨、 硫、錫或鉛等粉末混合后高壓成型，再經(jīng)硫、錫或鉛等粉末混合后高壓成型，再經(jīng) 過高溫燒結(jié)而成的多孔性結(jié)構(gòu)材料，又稱過高溫燒結(jié)而成的多孔性結(jié)構(gòu)材料，又稱 陶瓷金屬。陶瓷金屬。 使用前需在熱油中浸漬幾小時，使孔隙中充使用前需在熱油中浸漬幾小時

15、，使孔隙中充 滿潤滑油，故也稱為含油軸承。滿潤滑油，故也稱為含油軸承。 在不重要的或低速輕載的軸承中，也常采在不重要的或低速輕載的軸承中，也常采 用灰鑄鐵或耐磨鑄鐵作為軸瓦材料。用灰鑄鐵或耐磨鑄鐵作為軸瓦材料。 15-4 潤滑劑和潤滑裝置潤滑劑和潤滑裝置 一、潤滑劑一、潤滑劑 軸承潤滑的目的在于降低摩擦功耗，減少軸承潤滑的目的在于降低摩擦功耗，減少 磨損，同時還可起到冷卻、吸振、防銹等作用。磨損，同時還可起到冷卻、吸振、防銹等作用。 潤滑對滑動軸承的工作能力和使用壽命有潤滑對滑動軸承的工作能力和使用壽命有 重大影響。重大影響。 潤滑劑可以分為：潤滑劑可以分為： 1.液體潤滑劑液體潤滑劑潤滑油（

16、粘度）潤滑油（粘度） 2.半固體潤滑劑半固體潤滑劑潤滑脂（稠度和針入度）潤滑脂（稠度和針入度） 3.固體潤滑劑固體潤滑劑 1、潤滑油、潤滑油 粘度表示了液體流動的內(nèi)摩擦性能。或者說粘度表示了液體流動的內(nèi)摩擦性能?；蛘哒f 是流體抵抗剪切變形的能力。是流體抵抗剪切變形的能力。 潤滑油沿油層垂直潤滑油沿油層垂直 方向的速度的變化率叫方向的速度的變化率叫 做速度梯度，因此層與做速度梯度，因此層與 層存在的液體內(nèi)部摩擦層存在的液體內(nèi)部摩擦 剪應(yīng)力為：剪應(yīng)力為： dy du 為油層中任一點的速度，為油層中任一點的速度， 是對應(yīng)于一點的速度梯度；是對應(yīng)于一點的速度梯度； 是比例系數(shù)，即液體的是比例系數(shù)，即液

17、體的動力粘度動力粘度，簡稱粘度。，簡稱粘度。 u dy du 動力粘度的量綱是：力時間/長度2，國際單 位為：Ns/m2（Pas）動力粘度的物理單位是P（泊） 或cP（厘泊），1P=100cP。 動力粘度又稱為絕對粘度，主要用于流體動力學計算。 1Pas= 1Ns/m2 = 10P=1000cP 運動粘度 等于動力粘度與液體密度 的比值： v 的國際單位是m2/s，常采用物理單位St（斯）或cSt （厘斯），1St=100cSt 1St=100cSt=10-4 m2/s 潤滑油的粘度是隨潤滑油的粘度是隨溫度的溫度的 升高而降低升高而降低的。的。 潤滑油的粘度潤滑油的粘度隨壓力的升隨壓力的升 高

18、而增大高而增大，當壓力不高時（小，當壓力不高時（小 于于100個大氣壓），變化極小。個大氣壓），變化極小。 潤滑油的運動粘度通常潤滑油的運動粘度通常 是用毛細管粘度計測量的。是用毛細管粘度計測量的。 工業(yè)上廣泛應(yīng)用的礦物油，是從石油中工業(yè)上廣泛應(yīng)用的礦物油，是從石油中 經(jīng)過提取燃油后剩下的重油，再經(jīng)過減壓蒸餾經(jīng)過提取燃油后剩下的重油，再經(jīng)過減壓蒸餾 精制而成。精制而成。 國家標準中按用途不同分有機械油、汽輪國家標準中按用途不同分有機械油、汽輪 機油及齒輪油等。機油及齒輪油等。 根據(jù)粘度的不同，每種油又分為不同的牌根據(jù)粘度的不同，每種油又分為不同的牌 號，油號越大粘度越高。號，油號越大粘度越高。

19、 2、 潤滑脂潤滑脂 潤滑脂是由潤滑油和各種稠化劑（如鈣、鈉、潤滑脂是由潤滑油和各種稠化劑（如鈣、鈉、 鋁、鋰等金屬皂）混合稠化而成的。鋁、鋰等金屬皂）混合稠化而成的。 作為基礎(chǔ)油的大多數(shù)是礦物油，也有合成油。作為基礎(chǔ)油的大多數(shù)是礦物油，也有合成油。 稠化劑大多數(shù)是金屬皂類，也有非金屬皂類。稠化劑大多數(shù)是金屬皂類，也有非金屬皂類。 根據(jù)皂類的不同，有鈣基、鈉基、鋰基和鋁基潤滑脂。根據(jù)皂類的不同，有鈣基、鈉基、鋰基和鋁基潤滑脂。 鈉基脂不耐水而耐高溫；鈉基脂不耐水而耐高溫； 鈣基脂耐水但不耐高溫；鈣基脂耐水但不耐高溫； 鋰基脂既耐水又耐高溫。鋰基脂既耐水又耐高溫。 1） 針入度：針入度：用質(zhì)量為

20、用質(zhì)量為150g的標準圓錐體在的標準圓錐體在250C的的 恒溫下，由脂表面經(jīng)恒溫下，由脂表面經(jīng)5秒鐘后沉入脂內(nèi)的深度。秒鐘后沉入脂內(nèi)的深度。 潤滑脂的主要性能是：潤滑脂的主要性能是： 2）滴點：滴點：在規(guī)定的加熱條件下，潤滑脂從標準量杯在規(guī)定的加熱條件下，潤滑脂從標準量杯 的孔口滴下第一滴時的溫度。的孔口滴下第一滴時的溫度。 3 、固體潤滑劑、固體潤滑劑 在摩擦表面間加入固體粉末代替流體膜來在摩擦表面間加入固體粉末代替流體膜來 潤滑，稱為固體潤滑劑。潤滑，稱為固體潤滑劑。 常用的固體潤滑劑有：石墨、二硫化鉬和常用的固體潤滑劑有：石墨、二硫化鉬和 聚四氟乙烯，另外還有二硫化鎢等。聚四氟乙烯，另外還有二硫化鎢等。 一般在超出潤滑油使用范圍之外才考慮使用。一般在超出潤滑油使用范圍之外才考慮使用。 來潤滑，稱為固體潤滑劑。來潤滑，稱為固體潤滑劑。