第12章軸系零、部件(滑動軸承)

1、第四篇第四篇 軸系零、部件軸系零、部件 軸承的功用軸承的功用: :1.1.用來支承軸及軸上的零件，并保證軸的旋用來支承軸及軸上的零件，并保證軸的旋 轉(zhuǎn)精度。轉(zhuǎn)精度。 2.2.減少軸與支承面間的摩擦與磨損。減少軸與支承面間的摩擦與磨損。 . .（軸承的反力與軸中心線的位置）：（軸承的反力與軸中心線的位置）： 徑向軸承（軸承的支承反力與軸中心線垂直）；徑向軸承（軸承的支承反力與軸中心線垂直）； 推力軸承（軸承的支承反力與軸中心線重合）；推力軸承（軸承的支承反力與軸中心線重合）； 向心推力軸承（軸承的支承反力與軸中心線有一夾角）向心推力軸承（軸承的支承反力與軸中心線有一夾角） . .按摩擦性質(zhì)分：滑

2、動摩擦軸承；滾動摩擦軸承按摩擦性質(zhì)分：滑動摩擦軸承；滾動摩擦軸承。 分類：分類： 軸承軸承 離合器、聯(lián)軸器離合器、聯(lián)軸器 軸軸 第十二章第十二章 滑動軸承滑動軸承 基本要求：基本要求： 1.1. 掌握滑動軸承的結(jié)構(gòu)和材料；掌握滑動軸承的結(jié)構(gòu)和材料； 2.2. 掌握非液體潤滑滑動軸承的設(shè)計計算；掌握非液體潤滑滑動軸承的設(shè)計計算； 3.3. 了解液體潤滑工作原理；了解液體潤滑工作原理； 4.4. 掌握雷諾方程及其求解結(jié)果分析；掌握雷諾方程及其求解結(jié)果分析； 5.5. 掌握軸承參數(shù)對軸承靜動特性的影響；掌握軸承參數(shù)對軸承靜動特性的影響； 6.6. 理解軸承的設(shè)計步驟。理解軸承的設(shè)計步驟。 由于結(jié)構(gòu)與

3、制造的原因，一般說來：滾動軸承摩阻小、起由于結(jié)構(gòu)與制造的原因，一般說來：滾動軸承摩阻小、起 動靈敏；標準化程度高，質(zhì)優(yōu)價廉；便于使用與維護；故廣泛動靈敏；標準化程度高，質(zhì)優(yōu)價廉；便于使用與維護；故廣泛 應(yīng)用于一般尺寸、中速、中載的一般工作條件下和運動機械中。應(yīng)用于一般尺寸、中速、中載的一般工作條件下和運動機械中。 但是，在下列情況：但是，在下列情況： 載荷特重載荷特重, ,如水輪發(fā)電機； 承受巨大沖擊載荷和振動載荷承受巨大沖擊載荷和振動載荷如軋鋼機； 回轉(zhuǎn)精度要求特高；回轉(zhuǎn)精度要求特高； 轉(zhuǎn)速特大轉(zhuǎn)速特大, ,如汽輪發(fā)電機； 尺寸很大或很??；尺寸很大或很小； 結(jié)構(gòu)上要求軸承剖分時；結(jié)構(gòu)上要求軸

4、承剖分時； 特殊工作條件下（如水、腐蝕介質(zhì)中）。特殊工作條件下（如水、腐蝕介質(zhì)中）。 滑動軸承滑動軸承更有優(yōu)勢。更有優(yōu)勢。 一一. . 滑動軸承的特點及其應(yīng)用場合滑動軸承的特點及其應(yīng)用場合 1 2 - 1 概 述概 述 按承載分按承載分 按摩擦狀態(tài)分按摩擦狀態(tài)分 向心滑動軸承向心滑動軸承(徑向軸承徑向軸承) 推力滑動軸承推力滑動軸承(止推軸承止推軸承) 液體摩擦滑動軸承液體摩擦滑動軸承 非液體摩擦滑動軸承非液體摩擦滑動軸承 動壓軸承動壓軸承 靜壓軸承靜壓軸承 二二. .類型類型 12-2 12-2 徑向滑動軸承的的主要結(jié)構(gòu)徑向滑動軸承的的主要結(jié)構(gòu) 一一. .整體式徑向滑動軸承整體式徑向滑動軸承

5、 整體式整體式 結(jié)構(gòu)簡單結(jié)構(gòu)簡單 安裝困難安裝困難 間隙不可調(diào)間隙不可調(diào) 二二. .剖分式徑向滑動軸承剖分式徑向滑動軸承 剖分式：剖分式：結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu) 較繁、間隙可較繁、間隙可 調(diào)、廣泛采用調(diào)、廣泛采用 結(jié)構(gòu)上可作成水平剖分、傾斜剖分、可調(diào)心的以適合不同結(jié)構(gòu)上可作成水平剖分、傾斜剖分、可調(diào)心的以適合不同 的用途。的用途。軸套是整體的，而軸瓦是分片的。軸套是整體的，而軸瓦是分片的。還可以通過增減剖還可以通過增減剖 分面上的調(diào)整墊片的厚度來調(diào)整間隙。分面上的調(diào)整墊片的厚度來調(diào)整間隙。 三、推力滑動軸承三、推力滑動軸承 由軸承座和推力軸頸組成由軸承座和推力軸頸組成; 空心式，單環(huán)式，多環(huán)式空心式，單環(huán)式

6、，多環(huán)式 1 空心式：軸頸接觸面上壓力分布較均勻，潤滑條件較實心式的改善。 單環(huán)式：利用軸頸的環(huán)形端面止推，結(jié)構(gòu)簡單，潤滑方便，廣泛用 于低速、輕載的場合。 多環(huán)式：不僅能承受較大的軸向載荷，有時還可承受雙向軸向載荷。 由于各環(huán)間載荷分布不均，其單位面積的承載能力比單環(huán)式低50%。 Fa Fa FaFa 空心式單環(huán)式 多環(huán)式 一一. .滑動軸承的失效形式滑動軸承的失效形式 1.1.磨粒磨損磨粒磨損: : 硬顆粒進入軸承間隙或嵌入軸承表面硬顆粒進入軸承間隙或嵌入軸承表面( (研研 磨作用）磨作用），沿旋轉(zhuǎn)方向出現(xiàn)細微磨痕。，沿旋轉(zhuǎn)方向出現(xiàn)細微磨痕。 2.2.刮傷：刮傷：軸承間隙中的硬顆粒或表面粗

7、糙的輪廓峰頂，在軸承間隙中的硬顆?；虮砻娲植诘妮喞屙?，在 軸瓦傷劃出線狀傷痕軸瓦傷劃出線狀傷痕。 3.3.膠合膠合（粘著磨損粘著磨損）：高溫和過載使得材料發(fā)生粘附和遷高溫和過載使得材料發(fā)生粘附和遷 移；出現(xiàn)粘附移；出現(xiàn)粘附- -撕脫撕脫- -粘附，惡性循環(huán)。粘附，惡性循環(huán)。 12-3 滑動軸承的失效形式及常用材料滑動軸承的失效形式及常用材料 5.5.腐蝕（腐蝕（化學磨損化學磨損）：）： 潤滑劑在使用中不斷氧化，生成酸性物質(zhì)潤滑劑在使用中不斷氧化，生成酸性物質(zhì)； 氧對巴氏合金的腐蝕，硫?qū)y或銅軸承材料的腐蝕、氧對巴氏合金的腐蝕，硫?qū)y或銅軸承材料的腐蝕、 潤滑油中的水分對銅鉛合金的腐蝕，形

8、成凹坑，影響油潤滑油中的水分對銅鉛合金的腐蝕，形成凹坑，影響油 膜建立，凹坑容易形成疲勞源。膜建立，凹坑容易形成疲勞源。 4.4.疲勞剝落（疲勞剝落（疲勞磨損疲勞磨損）：）：產(chǎn)生與滑動方向垂直的不產(chǎn)生與滑動方向垂直的不 規(guī)規(guī) 則疲勞裂紋則疲勞裂紋 磨 粒 磨 損 咬粘（膠合） 疲勞剝落 腐蝕 1.1.對軸承材料的要求對軸承材料的要求 基本要求基本要求 耐磨性耐磨性 磨損少磨損少 減摩性減摩性摩擦系數(shù)小摩擦系數(shù)小 其他要求：其他要求：抗膠合性抗膠合性 耐腐蝕性耐腐蝕性 強度強度順應(yīng)性、嵌入性、跑合性順應(yīng)性、嵌入性、跑合性 導熱性導熱性工藝性工藝性經(jīng)濟性經(jīng)濟性 2.2.常用材料常用材料 軸承合金軸

9、承合金 ( (巴氏合金巴氏合金) ) 錫基錫基 鉛基鉛基 銻錫、銅錫金屬硬晶粒銻錫、銅錫金屬硬晶粒 錫基體或鉛基體錫基體或鉛基體 綜合性能好綜合性能好 機械強度較低機械強度較低 價昂價昂 軸承合金澆鑄在鋼或軸承合金澆鑄在鋼或 鑄鐵的軸瓦基體上鑄鐵的軸瓦基體上 軸瓦和軸承襯材料統(tǒng)稱為軸承材料。軸瓦和軸承襯材料統(tǒng)稱為軸承材料。 二二. .軸瓦及軸承襯材料軸瓦及軸承襯材料 應(yīng)用于重載，中高速場合，作為軸承襯材料應(yīng)用于重載，中高速場合，作為軸承襯材料 輕載、低速的軸瓦材料輕載、低速的軸瓦材料 錫青銅錫青銅 中速、中載或重載中速、中載或重載 鋁青銅鋁青銅 低速重載低速重載 鉛青銅鉛青銅 高速重載高速重載

10、 鐵或銅粉末混入石墨壓制燒結(jié)而成多孔質(zhì)結(jié)構(gòu)，鐵或銅粉末混入石墨壓制燒結(jié)而成多孔質(zhì)結(jié)構(gòu)， 能存油具有能存油具有自潤滑自潤滑作用，用于載荷平穩(wěn)、低速作用，用于載荷平穩(wěn)、低速 和加油不便的場合。和加油不便的場合。 石墨、塑料、橡膠、尼龍等石墨、塑料、橡膠、尼龍等 摩擦系數(shù)小、耐磨、耐腐蝕、承載低、熱變形大摩擦系數(shù)小、耐磨、耐腐蝕、承載低、熱變形大 鑄鐵鑄鐵 銅合金銅合金 粉末冶金粉末冶金 （含油軸承）（含油軸承） 非金屬材料非金屬材料 強度高，承載能力大，耐磨性和導熱性優(yōu)于軸承合金。強度高，承載能力大，耐磨性和導熱性優(yōu)于軸承合金。 但其可塑性、嵌入性差，不易跑合，與之相配的但其可塑性、嵌入性差，不易

11、跑合，與之相配的軸頸須淬軸頸須淬 硬硬。 常用軸瓦及軸承材料的性能見常用軸瓦及軸承材料的性能見P280表表12-2 pvvp 雙金屬軸瓦，三金屬軸瓦，厚瓦，薄瓦。雙金屬軸瓦，三金屬軸瓦，厚瓦，薄瓦。 12-4 12-4 軸瓦結(jié)構(gòu)軸瓦結(jié)構(gòu) 一一. .軸瓦的形式和構(gòu)造：軸瓦的形式和構(gòu)造： 結(jié)構(gòu)型式：結(jié)構(gòu)型式：整體式整體式剖分式剖分式 整體軸套 卷制軸套 厚壁軸瓦薄壁軸瓦 厚瓦對孔的要求低，但瓦強度大； 薄瓦對孔的要求高，但瓦強度??； 單金屬軸瓦：單金屬軸瓦：結(jié)構(gòu)簡單，制造成結(jié)構(gòu)簡單，制造成 本低本低 雙金屬軸瓦：雙金屬軸瓦：節(jié)省貴重金屬節(jié)省貴重金屬 軸瓦內(nèi)表面結(jié)構(gòu) 為使軸承合金與軸瓦貼附得好為使軸

12、承合金與軸瓦貼附得好,常在軸瓦表面常在軸瓦表面 加工出各種形式的加工出各種形式的榫頭、凹溝或螺紋榫頭、凹溝或螺紋等。等。 雙金屬軸瓦的瓦背和軸承襯的聯(lián)接形式見下表雙金屬軸瓦的瓦背和軸承襯的聯(lián)接形式見下表 瓦背 材料 軸承襯 材料 應(yīng)用場合 軸承襯厚度 溝槽形狀 軸承合 金或 鉛青銅 用于高速重載 有沖擊的軸承 0.01sd 鋼 或 鑄 鐵 軸承 合金 用于振動及沖擊 載荷下的軸承 0.01sd 鑄 鐵 軸承 合金 用于平穩(wěn)載荷下 工作的軸承 0.01sd 青 銅 軸承 合金 用于高速重載的 重要軸承 0.01sd 二二. .軸瓦的定位及軸瓦的定位及 油孔、油槽油孔、油槽 定位唇：定位唇：防止軸

13、瓦在軸承中移動、轉(zhuǎn)動防止軸瓦在軸承中移動、轉(zhuǎn)動 油孔油孔 油油槽槽 壁厚壁厚定位唇定位唇 油室油室 油孔和油槽：油孔和油槽：將油引入軸承將油引入軸承 油室：油室：存油存油 凸緣等凸緣等 雙軸向油槽雙軸向油槽 油槽的油槽的 尺寸可尺寸可 查相關(guān)查相關(guān) 的手冊的手冊 油槽（溝）的位置設(shè)置油槽（溝）的位置設(shè)置（軸向油槽和周向油槽軸向油槽和周向油槽） 不要開在軸承的承載區(qū)內(nèi)，否則將急劇降低軸承的承載能力。不要開在軸承的承載區(qū)內(nèi)，否則將急劇降低軸承的承載能力。 雙斜向油槽（用于不完全雙斜向油槽（用于不完全 液體潤滑軸承）液體潤滑軸承） 油溝、油孔油溝、油孔：，盡量不要降低或少降低盡量不要降低或少降低 承

14、載區(qū)油膜的承載能力。承載區(qū)油膜的承載能力。 油槽長度油槽長度0.8B0.8B（軸瓦寬度），（軸瓦寬度），即 。 對開式徑向軸承，常把軸向油槽開在剖分面處（剖分面對開式徑向軸承，常把軸向油槽開在剖分面處（剖分面 與載荷作用線成與載荷作用線成9090度），如果軸頸雙向轉(zhuǎn)動，則在剖分度），如果軸頸雙向轉(zhuǎn)動，則在剖分 面開雙軸向油槽。面開雙軸向油槽。 0.8B 雙軸向油槽雙軸向油槽 油封面 12-5 12-5 滑動軸承潤滑劑的選用滑動軸承潤滑劑的選用 潤滑目的：潤滑目的：減小摩擦，降低磨損，冷卻，防銹，防塵和吸振。減小摩擦，降低磨損，冷卻，防銹，防塵和吸振。 潤滑劑分類：潤滑劑分類：流體（液體為主），

15、脂，固體。潤滑油為常用。流體（液體為主），脂，固體。潤滑油為常用。 一一. .潤滑脂的選擇潤滑脂的選擇 潤滑脂潤滑脂：的主要指標是針入度針入度和滴點滴點。 潤滑脂是潤滑油與金屬皂的混合物，呈半固體形態(tài)。潤滑脂是潤滑油與金屬皂的混合物，呈半固體形態(tài)。 其稠度大，不易流失，其稠度大，不易流失，無冷卻效果無冷卻效果，摩阻大，有緩沖、，摩阻大，有緩沖、 吸振作用、承載能力大吸振作用、承載能力大，故只適合低速（ ）重 載、難以經(jīng)常供油的場合。 smv/2 針入度：針入度：重1.5N的錐體，于25C恒溫下5s后刺入的深度； 潤滑脂越稠潤滑脂越稠 流動性差流動性差 針入度針入度 承載 摩擦阻力 表征潤滑脂稀

16、稠程度表征潤滑脂稀稠程度 滴點：滴點：在規(guī)定的加熱條件下，潤滑脂從標準測量杯的孔口 滴下第一滴時的溫度。表征了潤滑脂耐高溫的能力。 潤滑脂工作溫度一般應(yīng)潤滑脂工作溫度一般應(yīng)低于滴點低于滴點20 20 30 30 C C 潤滑脂有鈣基、鈉基和鋰基之分，一般說來：潤滑脂有鈣基、鈉基和鋰基之分，一般說來： 鈣基鈣基抗水性好、耐熱性差、價廉 鈉基鈉基抗水性差、耐熱性好、防腐性較好 鋰基鋰基抗水性和耐熱性好 鋁基鋁基抗水性好、有防銹作用、耐熱性差 潤滑脂牌號參潤滑脂牌號參 看看P284P284表表12-312-3 選擇原則選擇原則 1.1.壓力高、速度低時，選針入度小一些的；反之壓力高、速度低時，選針入

17、度小一些的；反之。 2.2.軸承的工作溫度應(yīng)低于滴點溫度約軸承的工作溫度應(yīng)低于滴點溫度約 2020 30 30 。 3.3.鈣基耐水不耐高溫，工作溫度低于鈣基耐水不耐高溫，工作溫度低于6060，鈉基耐溫，鈉基耐溫 不耐水，工作溫度低于不耐水，工作溫度低于120120。鋰基最好（耐水且抗。鋰基最好（耐水且抗 高溫），但價格稍貴，工作溫度在高溫），但價格稍貴，工作溫度在-20-20 145 145 。 潤滑油的物理和化學指標主要有潤滑油的物理和化學指標主要有：粘度、油性粘度、油性、凝點、凝點、 閃點、酸值和殘?zhí)剂块W點、酸值和殘?zhí)剂康?。對于大多?shù)滑動軸承來講，粘度等。對于大多數(shù)滑動軸承來講，粘度 是

18、最主要的指標，也是選擇軸承用油的主要依據(jù)；對混合是最主要的指標，也是選擇軸承用油的主要依據(jù)；對混合 摩擦狀態(tài)的滑動軸承來講，則油性也是很重要的指標。摩擦狀態(tài)的滑動軸承來講，則油性也是很重要的指標。 二二. .潤滑油的選擇潤滑油的選擇 1 1）外載大）外載大 難形成油膜難形成油膜 選粘度高的油選粘度高的油 2 2）速度高）速度高 摩擦大摩擦大 選粘度低的油選粘度低的油 3 3）溫度高）溫度高 油變稀油變稀 選粘度高的油選粘度高的油 4 4）比壓大）比壓大 油易擠出油易擠出 選粘度高的油選粘度高的油 潤滑油選擇原則潤滑油選擇原則 石墨、石墨、MoS2 、聚四氟乙烯樹脂等。聚四氟乙烯樹脂等。 f 小

19、小，用于特殊場合，如高溫介質(zhì)中、或低速重載條件下。用于特殊場合，如高溫介質(zhì)中、或低速重載條件下。 1. 水：水：主要用于橡膠軸承、酚醛膠布軸承的潤滑。主要用于橡膠軸承、酚醛膠布軸承的潤滑。 2. 液態(tài)金屬：液態(tài)金屬：汞、液態(tài)鈉、鋰、鉀等。主要用于宇宙飛行汞、液態(tài)鈉、鋰、鉀等。主要用于宇宙飛行 器中的某些軸承。器中的某些軸承。 3.氣體：氣體：只能用于特別高速輕載之處。只能用于特別高速輕載之處。 三三. 固體潤滑劑固體潤滑劑 四四. 其它潤滑劑其它潤滑劑 附：潤滑方式與潤滑裝置附：潤滑方式與潤滑裝置 潤滑方式可根據(jù) 選擇， 可用潤滑脂或油 杯潤滑， 可用針閥式油杯潤滑， 可用油 環(huán)或飛濺潤滑，

20、宜用壓力循環(huán)潤滑。 2k 162k3216k 32k 3 pvk 12-6 12-6 不完全液體摩擦滑動軸承設(shè)計計算不完全液體摩擦滑動軸承設(shè)計計算 工作狀態(tài)：工作狀態(tài)：因采用潤滑脂、油繩或滴油潤滑，軸承得不到足因采用潤滑脂、油繩或滴油潤滑，軸承得不到足 夠的潤滑劑，故無法形成完全的承載油膜，工作狀態(tài)為夠的潤滑劑，故無法形成完全的承載油膜，工作狀態(tài)為 邊界潤滑或混合摩擦狀態(tài)。邊界潤滑或混合摩擦狀態(tài)。 一一. . 徑向滑動軸承徑向滑動軸承 1. 1. 限制平均壓力限制平均壓力 ：p MPap dB F p 是避免壓力過大使是避免壓力過大使邊界膜破裂邊界膜破裂從而導致金屬直接從而導致金屬直接 接觸產(chǎn)

21、生的接觸產(chǎn)生的劇烈磨損劇烈磨損。對于轉(zhuǎn)速很低或間歇轉(zhuǎn)動的軸，。對于轉(zhuǎn)速很低或間歇轉(zhuǎn)動的軸， 只需進行這項計算。只需進行這項計算。 軸頸直徑，軸頸直徑，mmmm 軸承所承受的徑向載荷，軸承所承受的徑向載荷，N N 軸承寬度，軸承寬度，mm,mm,由由B/dB/d定定 軸瓦材料的許用壓力，軸瓦材料的許用壓力， 見見P280表表12-2 目的目的 設(shè)計的最低要求設(shè)計的最低要求: :維持邊界油膜不被破壞（簡化的條件性維持邊界油膜不被破壞（簡化的條件性 計算）計算） F d n pv 值與軸承單位面積的摩擦功耗（ ）成正比，因 此限制 值也就是限制軸承的溫升溫升，從而避免溫度過高使?jié)?滑失效。對于連續(xù)運

22、轉(zhuǎn)軸承連續(xù)運轉(zhuǎn)軸承，通常都應(yīng)進行這項計算。 fpv pv smMPapv B Fndn dB F pv/ 19100100060 2. 2. 限制值限制值 ：pv 軸頸的圓周速度，軸頸的圓周速度，m/sm/s軸承材料的軸承材料的 許用值，許用值， 見見P280表表12-2 pv 軸頸的轉(zhuǎn)速，軸頸的轉(zhuǎn)速，r/minr/min 3. 3. 限制速度限制速度 ：v 當 過大，即使 和 值都在允許的范圍內(nèi)，軸 承也可能很快磨損，故還必須限制滑動速度。 pvpv smv dn v/ 100060 見見P280P280表表12-212-2 6 7 7 8 9 9 f H f H d H 滑動軸承常用配合滑

23、動軸承常用配合 推力軸承止推面多采用環(huán)形止推面（很少用實心的）， 采用多環(huán)軸頸可承受較大的載荷，同時能承受雙向載荷。 但這種軸承必須作成沿軸線剖分的。計算內(nèi)容為： MPap zdd F p a )( 4 2 1 2 2 - 2 2 1 1 d1 d2 d d d d2 2 d d1 1 d d 1.1.限制平均壓強限制平均壓強 ： p 環(huán)的數(shù)目環(huán)的數(shù)目 軸環(huán)直徑，軸環(huán)直徑，mmmm 軸孔直徑，軸孔直徑，mmmm 二二. . 推力軸承推力軸承 sm ddn vv m / 2100060 21 smMPapv zdd nF ddn zdd F pv a a / )(30000 260000)( 4

24、 12 21 2 1 2 2 - - 2.2.限制限制 值值 ：pv 軸承材料的軸承材料的 許用值，見許用值，見P287P287表表12-512-5pvp、 MPap zdd F p a )( 4 2 1 2 2 - d d2 2 d d1 1 d d 限制限制pv是為了防止軸承溫度過高而發(fā)生膠合是為了防止軸承溫度過高而發(fā)生膠合 2 2）在一定條件下，利用軸頸轉(zhuǎn)動起來后把油帶入摩擦表面，形）在一定條件下，利用軸頸轉(zhuǎn)動起來后把油帶入摩擦表面，形 成壓力油膜將兩摩擦表面分開。這種滑動軸承稱為液體成壓力油膜將兩摩擦表面分開。這種滑動軸承稱為液體動壓動壓 軸承。軸承。 12-7 12-7 液體動壓潤滑

25、徑向滑動軸承設(shè)計液體動壓潤滑徑向滑動軸承設(shè)計 計算計算 潤滑油把兩個相對運動表面完全分隔開時的摩擦稱為液潤滑油把兩個相對運動表面完全分隔開時的摩擦稱為液 體摩擦，由于兩固體表面并不接觸，因此理論上不存在磨損，體摩擦，由于兩固體表面并不接觸，因此理論上不存在磨損， 摩擦阻力的大小也僅僅取決于潤滑油的性質(zhì)（主要是粘度）。摩擦阻力的大小也僅僅取決于潤滑油的性質(zhì)（主要是粘度）。 1 1）輸入壓力油以平衡載荷，由于可在軸承未工作時就將兩）輸入壓力油以平衡載荷，由于可在軸承未工作時就將兩 表面分開，故稱為表面分開，故稱為靜壓軸承靜壓軸承。 靜壓軸承本身價廉，但附屬液壓系統(tǒng)昂貴，故應(yīng)用受限；靜壓軸承本身價廉

26、，但附屬液壓系統(tǒng)昂貴，故應(yīng)用受限； 液體動壓應(yīng)用要廣泛得多，但應(yīng)注意，由于存在液體動壓應(yīng)用要廣泛得多，但應(yīng)注意，由于存在起動起動和和停車停車， 所以液體動壓軸承還是存在固體間的摩擦和磨損。所以液體動壓軸承還是存在固體間的摩擦和磨損。 實現(xiàn)液體摩擦有兩種方法：實現(xiàn)液體摩擦有兩種方法： 軸頸和軸瓦同心時軸頸和軸瓦同心時兩平行板的摩擦狀況兩平行板的摩擦狀況 軸頸和軸瓦偏心時軸頸和軸瓦偏心時兩傾斜板的摩擦狀況兩傾斜板的摩擦狀況 層與層間靠內(nèi)摩擦阻層與層間靠內(nèi)摩擦阻 力力( (粘性粘性) )帶動前進帶動前進 油層間壓力無變化，平行板間潤滑油不產(chǎn)生壓力油層間壓力無變化，平行板間潤滑油不產(chǎn)生壓力 v y 沿

27、 方向按線性變化 vhqq OUTIN 2 1 vabqIN 2 1 vcdq OUT 2 1 OUTIN qq 潤滑油不可壓縮潤滑油不可壓縮 “擁擠擁擠”形成壓力形成壓力 一一. . 壓力油膜形成的原理壓力油膜形成的原理 a b c d y y 靜止板靜止板B B 0 0 移動板移動板A A v h h dx dy dz 二二. . 液體動壓潤滑的基本方程：液體動壓潤滑的基本方程： 假設(shè)：假設(shè)：1 1）粘度與壓力和粘度與壓力和Y Y值無關(guān)。值無關(guān)。 2 2）潤滑油沿潤滑油沿Z Z向無流動。向無流動。 4 4）潤滑油是牛頓流體。潤滑油是牛頓流體。 5 5）潤滑油無質(zhì)量。潤滑油無質(zhì)量。 6 6）

28、潤滑油不可壓縮。潤滑油不可壓縮。 取截面x處的一個單元體 分析，存在如下靜力平衡條件： dydzdx x p p)( dxdzdy y )( dxdz 0)()( - -dxdzdy y dxdzdydzdx x p ppdydz pdydz 3 3）潤滑油油性良好，與固潤滑油油性良好，與固 體表面吸附牢固。體表面吸附牢固。 y y 0 0 靜止板靜止板B B 移動板移動板A A h h b b v 化簡后得：化簡后得： yx p - 考慮到假設(shè) 4）有： y u - 于是：于是： 2 2 y u x p 帶入邊界條件：帶入邊界條件： 。，；，00uhyvuy 解得：解得： h v h x p

29、 CvC- - 2 1 12 ， 21 2 2 1 CyCy x p u 即：即： x pyyh yh h v u - - 2 )( )( 1.1.油層的速度分布油層的速度分布 x p y u 1 2 2 積分得：積分得： 表示壓力沿表示壓力沿X X方向的變化與速度沿方向的變化與速度沿 Y Y軸方向的變化關(guān)系軸方向的變化關(guān)系 2.2.潤滑油的流量潤滑油的流量 假設(shè)：假設(shè)：無側(cè)漏，無側(cè)漏，z z方向尺寸無限大，則通過間隙高度為方向尺寸無限大，則通過間隙高度為 的的 任意截面上單位寬度任意截面上單位寬度( z( z方向為方向為1)1)的流量的流量 為為： h q h h x yhy x py hy

30、 h v udyq 0 322 0 ) 32 ( 2 1 ) 2 ( - - 2 0 max vh qmax qqx 流體是連續(xù)的流體是連續(xù)的(各截面的流量相等各截面的流量相等) 3 0 12 1 22 h x pvhvh - 3 0 6 h hh v x p- 一維雷諾方程一維雷諾方程 當當 時，時，p有極大值有極大值 ，此時，此時 ，該截面的流量為，該截面的流量為： 0 hh 0 x p max p 3 12 1 2 h x pvh - 0 hh 0 hh v 靜止板靜止板 移動板移動板 b max p 0 h a c 討論討論 對平行板對平行板 平行板間油膜壓力沿平行板間油膜壓力沿 x

31、x 方向無方向無 變化，等于入口處壓力變化，等于入口處壓力 kyu 0 2 2 y u 0 x p 對傾斜板對傾斜板 0 2 2 y u 0 x p 入口處速度圖形為凹形入口處速度圖形為凹形 在 處 0 x p 0 h油膜厚度為油膜厚度為 u u沿沿y y方向線性分布方向線性分布 油膜壓力達油膜壓力達 max p 0 x p 0 2 2 y u 0 x p 出口處速度圖形為凸形出口處速度圖形為凸形 0 x p 0 x p 由由 x p y u 1 2 2 1 1）油膜壓力沿）油膜壓力沿 x x 方向變化規(guī)律方向變化規(guī)律 y y 0 0 靜止板靜止板B B 移動板移動板A A v 討論討論 由由

32、 3 0 6 h hh v x p- 1 1）兩工作表面必須形成收斂的楔兩工作表面必須形成收斂的楔 形間隙；形間隙； 2 2）液體摩擦形成的必要條件）液體摩擦形成的必要條件 0 hh 若若0 x p 則則 2 2）兩工作表面必須有足夠的兩工作表面必須有足夠的 相對滑動運動，且相對滑動運動，且v v方向是方向是 從大口到小口；從大口到小口； 無粘度無粘度各油層無速度各油層無速度兩板間油無流動兩板間油無流動 不能形成油膜壓力不能形成油膜壓力 3 3）間隙中必須連續(xù)充滿具有一定）間隙中必須連續(xù)充滿具有一定 粘度的潤滑油。粘度的潤滑油。 (1) (1) 停車停車(2) (2) 啟動啟動 0n0n 金屬

33、直金屬直 接接觸接接觸 摩擦力使摩擦力使 軸頸左移軸頸左移 油膜壓力將油膜壓力將 軸頸托起，其合軸頸托起，其合 力將軸頸右推力將軸頸右推 n(3)(3)隨著隨著 油膜壓力油膜壓力 將軸頸完全托將軸頸完全托 起其合力與外起其合力與外 載平衡載平衡 (4)(4)n為工作轉(zhuǎn)速為工作轉(zhuǎn)速 n 油膜壓力油膜壓力 偏心距偏心距e e 三三. .向心滑動軸承動壓油膜形成過程向心滑動軸承動壓油膜形成過程 潘存云教授研制 F Fy =F Fx 0 Fy =F Fx = 0 應(yīng)用實例應(yīng)用實例向心滑動軸承動壓油膜的形成過程：向心滑動軸承動壓油膜的形成過程： 靜止靜止 爬升爬升將軸抬起將軸抬起 轉(zhuǎn)速繼續(xù)升高轉(zhuǎn)速繼續(xù)升

34、高 質(zhì)心質(zhì)心左移左移 穩(wěn)定運轉(zhuǎn)穩(wěn)定運轉(zhuǎn)達到工作轉(zhuǎn)速達到工作轉(zhuǎn)速 e 偏心距。偏心距。 e F1. 1. 轉(zhuǎn)換為極坐標系轉(zhuǎn)換為極坐標系 取連線為極坐標軸連線為極坐標軸 1 OO 1 OOe -dD dr e 偏心距偏心距 直徑間隙直徑間隙 相對間隙相對間隙 偏心率偏心率 -rR半徑間隙半徑間隙 cos2 2 22 hrehreR- 2 2 sin1cos - R e Rehr )cos1 (coseh 任意任意處處( A( A點點 ) )的油膜厚度：的油膜厚度： rddx 四四. .徑向滑動軸承的幾何關(guān)系和承載量系數(shù)徑向滑動軸承的幾何關(guān)系和承載量系數(shù) )1 ( min -h )( 最小油膜厚度最

35、小油膜厚度 )( 0 最大油膜壓力處的厚度最大油膜壓力處的厚度 )cos1 ( 00 h 2. 2. 承載能力的推導過程承載能力的推導過程 rddx )cos1 ( 00 h 代入雷諾方程代入雷諾方程 3 0 6 h hh v dx dp- 承載區(qū)任意點承載區(qū)任意點 A A 的油膜壓力的油膜壓力 1 dp 沿沿y y方向的分壓力方向的分壓力)cos( - ay pp 沿沿z z方向單位寬度上油膜壓力的合力方向單位寬度上油膜壓力的合力 2 1 dpp yy 考慮端泄考慮端泄) 2 (1 2 B z Cpp yy - 油膜總壓力與外載油膜總壓力與外載F F平衡平衡 - 2 2 B B y dzpF

36、 NC Bd F P 2 采用國際單位： NF sPa smv mB . / 承載量系數(shù)承載量系數(shù) 292頁頁12-16 當軸承結(jié)構(gòu)確定),(vBd P C d B 由 則可計算承受多大的徑向載荷 F F vBdB F CP 2 22 計算 P C d B 由 則可計算承受外載 F 時要多大的)1 ( min -rh 公式公式 的用途：的用途： P C Bd F 2 min hh )( 21ZZ RRSh 軸頸表面粗糙度十點高度軸頸表面粗糙度十點高度 軸承表面粗糙度軸承表面粗糙度十點高度十點高度 （動壓潤滑充分條件）（動壓潤滑充分條件） 安全系數(shù)，安全系數(shù)，S=2S=2 3 3 五五. .最小

37、油膜厚度最小油膜厚度 表12-6， NC Bd F P 2 1 1）nF 2 2） 3 3） 4 4） 5 5） F BF 配合精度 d F 粗糙度 h p CF )( 21ZZ RRSh min hh )1 ( min -h 表12-6 P293 討論各參數(shù)的關(guān)系討論各參數(shù)的關(guān)系 dr 21 QQQ單位時間軸承所單位時間軸承所 產(chǎn)生的熱量產(chǎn)生的熱量 流出的油帶走的熱量流出的油帶走的熱量 QfFv W io ttqcQ- 1 ioSioS ttBdttAQ- 2 軸承散發(fā)的熱量軸承散發(fā)的熱量 KkgJc./20901675比容 3 /900850mkg密度 出口溫度Cto 入口溫度Cti 40

38、35 耗油量 ，按耗油量系數(shù)求，sm 3 q 六六. .軸承的熱平衡計算軸承的熱平衡計算 KmJ S 2 /140,80,50軸承表面的散熱系數(shù) oiSoi fFvc q ttdB tt - oi S fFv ttt c qdB - 溫升溫升 C vvBd q c p f S 摩擦系數(shù)摩擦系數(shù) 流量系數(shù)，由 查P295圖12-16 、 d B 摩擦系數(shù)摩擦系數(shù) ：f 55. 0 p f 5 . 1 11 1 時， 時， dB B d dB 軸頸的角速度，srad / 軸承的平均壓力， Pa 平均溫度差平均溫度差 vBd 1 上下同時乘以 C t tt im 7050 2 潤滑油的平均溫度：潤滑

39、油的平均溫度： （不超過（不超過7575度）度） 定得過高、粘度下降定得過高、粘度下降 若若 ，表示熱平衡易于建立，軸承的承載能，表示熱平衡易于建立，軸承的承載能 力力 未用盡。此時應(yīng)降低平均溫度，并適當?shù)丶哟筝S承及軸未用盡。此時應(yīng)降低平均溫度，并適當?shù)丶哟筝S承及軸 頸的粗糙度，再作計算。頸的粗糙度，再作計算。 Cti 4035 若若 ，表示不易建立熱平衡狀態(tài)。此時須加大，表示不易建立熱平衡狀態(tài)。此時須加大 間隙，并適當?shù)亟档洼S承及軸頸的粗糙度，再作計算。間隙，并適當?shù)亟档洼S承及軸頸的粗糙度，再作計算。 Cti 4035 C t tt mi 4035 2 - 入口溫度：入口溫度： 以上講的適用

40、于一般用途的液體動壓潤滑徑向軸承 的熱平衡計算。 在計算軸承的承載能力時，可以采用潤滑油平均溫度時的粘度在計算軸承的承載能力時，可以采用潤滑油平均溫度時的粘度 2 P dB FC 七七. .主要參數(shù)的選擇主要參數(shù)的選擇 1.1.寬徑比寬徑比 d B d B d B 油膜壓力承載 散熱溫升 承載 端泄 溫升 5 . 13 . 0 d B 高速重載時，寬徑比取小值；高速重載時，寬徑比取小值； 低速重載時，寬徑比取大值；低速重載時，寬徑比取大值； 高速輕載，若對軸承剛性要求不高，取小值，否則，高速輕載，若對軸承剛性要求不高，取小值，否則， 取取 大值。大值。 軸承寬度 、軸承剛性 誤差敏感性 汽輪機

41、、鼓風機13 . 0 d B 電動機、發(fā)電機、離心泵、齒 輪變速器 5 . 16 . 0 d B 機床、拖拉機2 . 18 . 0 d B 扎鋼機 9 . 06 . 0 d B 2.2.相對間隙相對間隙 r rR- 載荷大，載荷大， 應(yīng)取小一些，提高承載能力；應(yīng)取小一些，提高承載能力； 速度大，速度大， 應(yīng)取大一些應(yīng)取大一些, ,潤滑油流量增大，減少發(fā)熱。潤滑油流量增大，減少發(fā)熱。 承載回轉(zhuǎn)精度 摩擦阻力溫度 9 31 9 4 10 60n 經(jīng)驗公式經(jīng)驗公式選軸承配合選軸承配合計算計算 dr或 最小油膜厚度最小油膜厚度受表面粗糙度、幾何形狀誤差、軸變 形、安裝誤差等的限制。 3.3.最小油膜厚

42、度最小油膜厚度)1 ()1 ( min -rh 油膜壓力油膜壓力承載（即 ） min h 不可能無限小不可能無限小 min h NC Bd F P 2 55. 0 p f 一般：一般：)(32 ( 21minZZ RRh 軸頸軸頸表面粗糙度表面粗糙度十點高度十點高度軸承孔軸承孔表面粗糙度十點高度表面粗糙度十點高度 動壓潤滑條件：動壓潤滑條件： min hh 4.4.潤滑油的粘度潤滑油的粘度 2 P dB FC 影響承載能力、功耗、溫升。影響承載能力、功耗、溫升。 - MPa n 6 7 10 60 3 1 在在P54P54圖圖4-74-7，潤滑油的粘度隨溫度變化而變化。，潤滑油的粘度隨溫度變化

43、而變化。 按潤滑油的平均溫度初選粘度按潤滑油的平均溫度初選粘度初步計算初步計算 最后驗算入口溫度最后驗算入口溫度 經(jīng)驗公式初選：經(jīng)驗公式初選： 滑動軸承摩擦特性曲線滑動軸承摩擦特性曲線 潤滑油的內(nèi)摩擦力與軸承的摩擦特性系數(shù)潤滑油的內(nèi)摩擦力與軸承的摩擦特性系數(shù) 有關(guān)。有關(guān)。摩擦系 數(shù)f的大小是和轉(zhuǎn)速有關(guān)的,主軸剛啟動時,軸與軸瓦為半干摩擦, 此時摩擦系數(shù)是很大的.隨著轉(zhuǎn)速的增加,壓力油膜使軸與軸瓦的 接觸面積不斷減小,摩擦系數(shù)明顯下降,當達到臨界a0后為液體摩 擦區(qū),即為滑動軸承的正常工作區(qū)域 pV / 1、液體摩擦狀態(tài)、液體摩擦狀態(tài) 速度與載荷的變化引起粘速度與載荷的變化引起粘 度與摩擦系數(shù)的

44、變化，使度與摩擦系數(shù)的變化，使 軸承處于某一平衡狀態(tài)軸承處于某一平衡狀態(tài) 2、混合摩擦狀態(tài)、混合摩擦狀態(tài) 當載荷增大時，進入部當載荷增大時，進入部 分膜狀態(tài)分膜狀態(tài) 3、邊界摩擦狀態(tài)、邊界摩擦狀態(tài) 當速度變小時，邊界膜當速度變小時，邊界膜 潤滑潤滑 21 R 12-8其它形式滑動軸承簡介其它形式滑動軸承簡介 一、無潤滑一、無潤滑軸承軸承 又稱干摩擦又稱干摩擦軸承軸承 無潤滑無潤滑軸承軸承 工作時外界不提供潤滑劑。工作時外界不提供潤滑劑。 自潤滑自潤滑軸承軸承 軸承材料本身就是固體潤滑劑，軸承材料本身就是固體潤滑劑， 或軸瓦內(nèi)含有潤滑劑或軸瓦內(nèi)含有潤滑劑。 1. 軸承材料及軸頸材料軸承材料及軸頸

45、材料 軸承材料軸承材料為降低磨損，常用工程塑料和碳為降低磨損，常用工程塑料和碳石墨；石墨； 軸軸頸頸材料材料為防止銹蝕或降低摩擦系數(shù)，常用不銹為防止銹蝕或降低摩擦系數(shù)，常用不銹 鋼、碳鋼鍍硬鉻，使軸承和軸頸兩者表鋼、碳鋼鍍硬鉻，使軸承和軸頸兩者表 面硬度差加大。面硬度差加大。 軸承材料軸承材料 輻射輻射 真空真空 水水 油油 磨粒磨粒 耐酸、堿耐酸、堿 有填料熱性塑料有填料熱性塑料 少數(shù)可用少數(shù)可用 通常好通常好 通常差通常差 有填料有填料 尚好尚好 很好很好 很差很差 大多數(shù)可用，大多數(shù)可用， 避免用石墨避免用石墨 作填充物作填充物 通常差，注通常差，注 意配合表面意配合表面 的粗糙度的粗糙

46、度 尚好或好尚好或好 很好很好 部分好部分好 一般一般 尚好尚好 通常好通常好 有填料有填料 部分可用部分可用 好好 部分尚好部分尚好 碳碳-石墨石墨 很好很好 很好很好 極差極差 尚好或好尚好或好 好好 不好不好 好好(除強酸外除強酸外) 很好、不很好、不 要加塑料要加塑料 高溫高溫 200 低溫低溫 -50 （2）軸瓦厚度）軸瓦厚度 對于完全塑料的軸瓦，對于完全塑料的軸瓦，=d/(1220), 以金屬軸瓦作瓦背時，可適當減薄。以金屬軸瓦作瓦背時，可適當減薄。 （4）表面粗糙度）表面粗糙度 Ra=0.20.4m 。 3. 軸承承載能力軸承承載能力 失效形式主要是磨損，設(shè)計條件是：失效形式主要

47、是磨損，設(shè)計條件是： p p 以及以及 pv pv （3）直徑間隙）直徑間隙 0.05d ，且不小于且不小于 0.1 mm 。 2. 主要設(shè)計參數(shù)主要設(shè)計參數(shù) （1）寬徑比：）寬徑比：B/d=0.351.5 潘存云教授研制 潘存云教授研制 將軸瓦內(nèi)孔做成特殊形狀，以產(chǎn)生多個動壓油膜，將軸瓦內(nèi)孔做成特殊形狀，以產(chǎn)生多個動壓油膜， 提高軸承的提高軸承的工作穩(wěn)定性工作穩(wěn)定性和和旋轉(zhuǎn)精度旋轉(zhuǎn)精度。 1.1. 橢圓軸承橢圓軸承 特點：特點：形成兩個動壓油膜，提高了穩(wěn)定性。摩擦損耗加形成兩個動壓油膜，提高了穩(wěn)定性。摩擦損耗加 大、供油量增大、承載能力降低大、供油量增大、承載能力降低。矢量之合 2.2. 三油楔軸承三油楔軸承 特點：形成三個動壓油膜，提高了旋轉(zhuǎn)精度和穩(wěn)定性。特點：形成三個動壓油膜，提高了旋轉(zhuǎn)精度和穩(wěn)定性。 摩擦損耗加大、承載能力降低，制造困難。摩擦損耗加大、承載能力降低，制造困難。 固定式固定式 可傾式可傾式 O O1 1 O O3 3 O O2 2 O O1 1 O O2 2 制造時兩半之間加墊片，鏜出圓孔，使用時拆去墊片即可。制造時兩半之間加墊片，鏜出圓孔，使用時拆去墊片即可。 潘存云教授研