第13章 滑動(dòng)軸承

1、第第13章章 滑動(dòng)軸承滑動(dòng)軸承 13-1 滑動(dòng)軸承類型與結(jié)構(gòu) 13-2 滑動(dòng)軸承的失效形式常用材料和軸瓦結(jié)構(gòu) 13-3 混合摩擦滑動(dòng)軸承的設(shè)計(jì)計(jì)算 13-4 液體動(dòng)壓潤(rùn)滑徑向滑動(dòng)軸承的設(shè)計(jì)計(jì)算 13-5 徑向動(dòng)壓滑動(dòng)軸承設(shè)計(jì)分析 13-6 其它形式滑動(dòng)軸承簡(jiǎn)介 機(jī)械設(shè)計(jì) Machine design 軸承的作用是支承軸。軸在工作時(shí)可以是旋轉(zhuǎn)的，也可以是靜止的。軸承的作用是支承軸。軸在工作時(shí)可以是旋轉(zhuǎn)的，也可以是靜止的。 1 1能承擔(dān)一定的載荷，具有一定的強(qiáng)度和剛度。能承擔(dān)一定的載荷，具有一定的強(qiáng)度和剛度。 2 2具有小的摩擦力矩，使回轉(zhuǎn)件轉(zhuǎn)動(dòng)靈活。具有小的摩擦力矩，使回轉(zhuǎn)件轉(zhuǎn)動(dòng)靈活。 3 3具

2、有一定的支承精度，保證被支承零件的回轉(zhuǎn)精度。具有一定的支承精度，保證被支承零件的回轉(zhuǎn)精度。 根據(jù)軸承中摩擦的性質(zhì)，可分為根據(jù)軸承中摩擦的性質(zhì)，可分為滑動(dòng)軸承滑動(dòng)軸承和和滾動(dòng)軸承滾動(dòng)軸承。 一、軸承應(yīng)滿足如下基本要求：一、軸承應(yīng)滿足如下基本要求： 二、軸承的分類二、軸承的分類 根據(jù)能承受載荷的方向，可分為向心軸承、推力軸承、向心推力軸承。根據(jù)能承受載荷的方向，可分為向心軸承、推力軸承、向心推力軸承。 ( (或稱為徑向軸承、止推軸承、徑向止推軸承）?；蚍Q為徑向軸承、止推軸承、徑向止推軸承）。 根據(jù)潤(rùn)滑狀態(tài)，滑動(dòng)軸承可分為：不完全液體潤(rùn)滑滑動(dòng)軸承。根據(jù)潤(rùn)滑狀態(tài)，滑動(dòng)軸承可分為：不完全液體潤(rùn)滑滑動(dòng)軸承

3、。 完全液體潤(rùn)滑滑動(dòng)軸承。完全液體潤(rùn)滑滑動(dòng)軸承。 軸承簡(jiǎn)介軸承簡(jiǎn)介 機(jī)械設(shè)計(jì) Machine design 四、滑動(dòng)軸承設(shè)計(jì)內(nèi)容四、滑動(dòng)軸承設(shè)計(jì)內(nèi)容 三、滑動(dòng)軸承的特點(diǎn)三、滑動(dòng)軸承的特點(diǎn) 滾動(dòng)軸承滾動(dòng)軸承絕大多數(shù)都已標(biāo)準(zhǔn)化，故得到廣泛的應(yīng)用。但是在以下場(chǎng)合，則主要絕大多數(shù)都已標(biāo)準(zhǔn)化，故得到廣泛的應(yīng)用。但是在以下場(chǎng)合，則主要 使用滑動(dòng)軸承：使用滑動(dòng)軸承： 工作轉(zhuǎn)速很高，如汽輪發(fā)電機(jī)。工作轉(zhuǎn)速很高，如汽輪發(fā)電機(jī)。 要求對(duì)軸的支承位置特別精確，如精密磨床。要求對(duì)軸的支承位置特別精確，如精密磨床。 承受巨大的沖擊與振動(dòng)載荷，如軋鋼機(jī)。承受巨大的沖擊與振動(dòng)載荷，如軋鋼機(jī)。 特重型的載荷，如水輪發(fā)電機(jī)。特

4、重型的載荷，如水輪發(fā)電機(jī)。 根據(jù)裝配要求必須制成剖分式的軸承，如曲軸軸承。根據(jù)裝配要求必須制成剖分式的軸承，如曲軸軸承。 在特殊條件下工作的軸承，如軍艦推進(jìn)器的軸承。在特殊條件下工作的軸承，如軍艦推進(jìn)器的軸承。 徑向尺寸受限制時(shí)，如多輥軋鋼機(jī)。徑向尺寸受限制時(shí)，如多輥軋鋼機(jī)。 軸承的型式和結(jié)構(gòu)選擇；軸瓦的結(jié)構(gòu)和材料選擇；軸承的結(jié)構(gòu)參數(shù)設(shè)計(jì)；軸承的型式和結(jié)構(gòu)選擇；軸瓦的結(jié)構(gòu)和材料選擇；軸承的結(jié)構(gòu)參數(shù)設(shè)計(jì)； 潤(rùn)滑劑及其供應(yīng)量的確定；軸承工作能力及熱平衡計(jì)算。潤(rùn)滑劑及其供應(yīng)量的確定；軸承工作能力及熱平衡計(jì)算。 滑動(dòng)軸承概述滑動(dòng)軸承概述 機(jī)械設(shè)計(jì) Machine design 整體式徑向滑動(dòng)軸承整體式

5、徑向滑動(dòng)軸承 特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低廉。特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低廉。 應(yīng)用：低速、輕載或間歇性工作的機(jī)器中。應(yīng)用：低速、輕載或間歇性工作的機(jī)器中。 軸承座 整體軸套 螺紋孔 油杯孔 因磨損而造成的間隙無法調(diào)整。因磨損而造成的間隙無法調(diào)整。 只能從沿軸向裝入或拆出。只能從沿軸向裝入或拆出。 徑向滑動(dòng)軸承徑向滑動(dòng)軸承 機(jī)械設(shè)計(jì) Machine design 對(duì)開式徑向滑動(dòng)軸承對(duì)開式徑向滑動(dòng)軸承 特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)復(fù)雜、可以調(diào)整磨損而造成的特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)復(fù)雜、可以調(diào)整磨損而造成的 間隙、安裝方便。間隙、安裝方便。 應(yīng)用場(chǎng)合：低速、輕載或間歇性工作的機(jī)器中。應(yīng)用場(chǎng)合：低速、輕載或間歇性工作的機(jī)器中。 對(duì)開式軸承對(duì)開

6、式軸承( (整體軸套整體軸套) ) 螺栓 軸承蓋 軸承座 油杯座孔螺母 套管 上軸瓦 下軸瓦 對(duì)開式軸承(剖分軸套) 徑向滑動(dòng)軸承徑向滑動(dòng)軸承 機(jī)械設(shè)計(jì) Machine design Fa Fa FaFa 止推滑動(dòng)軸承由軸承座和止推軸頸組成。常用的軸頸結(jié)構(gòu)形式有止推滑動(dòng)軸承由軸承座和止推軸頸組成。常用的軸頸結(jié)構(gòu)形式有： 空心式：軸頸接觸面上壓力分布較均勻，潤(rùn)滑條件較實(shí)心式的改善?？招氖剑狠S頸接觸面上壓力分布較均勻，潤(rùn)滑條件較實(shí)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(jiǎn)單，潤(rùn)滑方便，廣泛用單環(huán)式：利用軸頸的環(huán)形端面止推，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，潤(rùn)滑方便，廣泛用 于低速、輕載的場(chǎng)合。于低速、輕載的場(chǎng)合

7、。 多環(huán)式：不僅能承受較大的軸向載荷，有時(shí)還可承受雙向軸向載荷。多環(huán)式：不僅能承受較大的軸向載荷，有時(shí)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%50%。 空心式空心式單環(huán)式單環(huán)式多環(huán)式多環(huán)式 止推滑動(dòng)軸承止推滑動(dòng)軸承 機(jī)械設(shè)計(jì) Machine design 汽車用滑動(dòng)軸承故障原因的平均比率汽車用滑動(dòng)軸承故障原因的平均比率 軸承表面的磨粒磨損、刮傷、咬粘軸承表面的磨粒磨損、刮傷、咬粘( (膠合膠合) )、疲勞剝落和腐蝕。、疲勞剝落和腐蝕。 一、滑動(dòng)軸承常見失效形式有：一、滑動(dòng)軸承常見失效形式有： 滑動(dòng)

8、軸承還可能出現(xiàn)氣蝕、電侵蝕、流體侵蝕和微動(dòng)磨損等失效形式。滑動(dòng)軸承還可能出現(xiàn)氣蝕、電侵蝕、流體侵蝕和微動(dòng)磨損等失效形式。 故障原因故障原因不干凈不干凈潤(rùn)滑油不足潤(rùn)滑油不足安裝誤差安裝誤差對(duì)中不良對(duì)中不良超載超載 比率比率38.338.311.111.115.915.98.18.16.06.0 故障原因故障原因腐蝕腐蝕制造精度低制造精度低氣蝕氣蝕其它其它 比率比率5.65.65.55.52.82.86.76.7 詳細(xì)說明 滑動(dòng)軸承的失效形式滑動(dòng)軸承的失效形式 機(jī)械設(shè)計(jì) Machine design 二、滑動(dòng)軸承的材料二、滑動(dòng)軸承的材料 軸承材料是指在軸承結(jié)構(gòu)中直接參與摩擦部分的材料，如軸瓦和軸承

9、襯的材料。軸承材料是指在軸承結(jié)構(gòu)中直接參與摩擦部分的材料，如軸瓦和軸承襯的材料。 軸承材料性能應(yīng)滿足以下要求：軸承材料性能應(yīng)滿足以下要求： 減摩性：材料副具有較低的摩擦系數(shù)。減摩性：材料副具有較低的摩擦系數(shù)。 耐磨性：材料的抗磨性能，通常以磨損率表示。耐磨性：材料的抗磨性能，通常以磨損率表示。 抗咬粘性：材料的耐熱性與抗粘附性?？挂д承裕翰牧系哪蜔嵝耘c抗粘附性。 摩擦順應(yīng)性：材料通過表層彈塑性變形來補(bǔ)償軸承滑動(dòng)表面初始配合不摩擦順應(yīng)性：材料通過表層彈塑性變形來補(bǔ)償軸承滑動(dòng)表面初始配合不 良的能力。良的能力。 嵌入性：材料容納硬質(zhì)顆粒嵌入，從而減輕軸承滑動(dòng)表面發(fā)生刮傷或磨嵌入性：材料容納硬質(zhì)顆粒

10、嵌入，從而減輕軸承滑動(dòng)表面發(fā)生刮傷或磨 粒磨損的性能。粒磨損的性能。 此外還應(yīng)有足夠的強(qiáng)度和抗腐蝕能力、良好的導(dǎo)熱性、工藝性和經(jīng)濟(jì)性。此外還應(yīng)有足夠的強(qiáng)度和抗腐蝕能力、良好的導(dǎo)熱性、工藝性和經(jīng)濟(jì)性。 磨合性：軸瓦與軸頸表面經(jīng)短期輕載運(yùn)行后，形成相互吻合的表面形狀磨合性：軸瓦與軸頸表面經(jīng)短期輕載運(yùn)行后，形成相互吻合的表面形狀 和粗糙度的能力（或性質(zhì)）。和粗糙度的能力（或性質(zhì)）。 滑動(dòng)軸承材料性能要求滑動(dòng)軸承材料性能要求 機(jī)械設(shè)計(jì) Machine design 滑動(dòng)軸承的常用材料滑動(dòng)軸承的常用材料 （1 1）軸承合金）軸承合金( (常稱巴氏合金或白合金常稱巴氏合金或白合金) )。 軸承合金有錫基、

11、鉛基和鋁基等。軸承合金有錫基、鉛基和鋁基等。 （2 2）銅合金。）銅合金。 錫青銅、鉛青銅和鋁青銅等銅合金是常用的軸瓦材料。錫青銅、鉛青銅和鋁青銅等銅合金是常用的軸瓦材料。 （3 3）鋁合金。）鋁合金。 （4 4）多孔質(zhì)金屬材料。）多孔質(zhì)金屬材料。 （5 5）灰鑄鐵。）灰鑄鐵。 （6 6）非金屬材料。）非金屬材料。 石墨、橡膠、工程塑料和硬木都可作為軸承材料。石墨、橡膠、工程塑料和硬木都可作為軸承材料。 常用滑動(dòng)軸承材料性能見表常用滑動(dòng)軸承材料性能見表13-113-1 機(jī)械設(shè)計(jì) Machine design 一、軸瓦的形式和結(jié)構(gòu)一、軸瓦的形式和結(jié)構(gòu) 按構(gòu)造按構(gòu)造 分類分類 整體式整體式 對(duì)開式

12、對(duì)開式 按加工按加工 分類分類 鑄造鑄造 軋制軋制 按尺寸按尺寸 分類分類 厚壁厚壁 薄壁薄壁 按材料按材料 分類分類 單材料單材料 多材料多材料 需從軸端安裝和拆卸，可修復(fù)性差。需從軸端安裝和拆卸，可修復(fù)性差。 可以直接從軸的中部安裝和拆卸，可修復(fù)?？梢灾苯訌妮S的中部安裝和拆卸，可修復(fù)。 節(jié)省材料，但剛度不足，故對(duì)軸承座孔的加工精度要求高節(jié)省材料，但剛度不足，故對(duì)軸承座孔的加工精度要求高 。 具有足夠的強(qiáng)度和剛度，可降低對(duì)軸承座孔的加工精度要求。具有足夠的強(qiáng)度和剛度，可降低對(duì)軸承座孔的加工精度要求。 強(qiáng)度足夠的材料可以直接作成軸瓦，如黃銅，灰鑄鐵。強(qiáng)度足夠的材料可以直接作成軸瓦，如黃銅，灰鑄

13、鐵。 軸瓦襯強(qiáng)度不足，故采用多材料制作軸瓦。軸瓦襯強(qiáng)度不足，故采用多材料制作軸瓦。 鑄造工藝性好，單件、大批生產(chǎn)均可，適用于厚壁軸瓦。鑄造工藝性好，單件、大批生產(chǎn)均可，適用于厚壁軸瓦。 只適用于薄壁軸瓦，具有很高的生產(chǎn)率只適用于薄壁軸瓦，具有很高的生產(chǎn)率。 滑動(dòng)軸承的軸瓦結(jié)構(gòu)滑動(dòng)軸承的軸瓦結(jié)構(gòu) 機(jī)械設(shè)計(jì) Machine design 單材料、整體式 厚壁鑄造軸瓦 多材料、整體式、薄壁軋制軸瓦多材料、對(duì)開式厚壁鑄造軸瓦 多材料、對(duì)開式薄壁軋制軸瓦 滑動(dòng)軸承的軸瓦結(jié)構(gòu)滑動(dòng)軸承的軸瓦結(jié)構(gòu) 機(jī)械設(shè)計(jì) Machine design 二、軸瓦的定位二、軸瓦的定位 目的：防止軸瓦相對(duì)于軸承座產(chǎn)生軸向和周向的

14、相對(duì)移動(dòng)。目的：防止軸瓦相對(duì)于軸承座產(chǎn)生軸向和周向的相對(duì)移動(dòng)。 方法：對(duì)于軸向定位有方法：對(duì)于軸向定位有： 對(duì)于周向定位有對(duì)于周向定位有： 凸緣 軸瓦一端或兩端做凸緣 定位唇 定位唇（凸耳） 緊定螺釘 緊定螺釘 （也可做軸向定位） 軸 瓦 圓柱銷 軸承座 銷釘 （也可做軸向定位） 滑動(dòng)軸承的軸瓦結(jié)構(gòu)滑動(dòng)軸承的軸瓦結(jié)構(gòu) 機(jī)械設(shè)計(jì) Machine design 三、軸瓦的油孔及油槽三、軸瓦的油孔及油槽 目的：把潤(rùn)滑油導(dǎo)入軸頸和軸承所構(gòu)成的運(yùn)動(dòng)副表面。目的：把潤(rùn)滑油導(dǎo)入軸頸和軸承所構(gòu)成的運(yùn)動(dòng)副表面。 原則：盡量開在非承載區(qū)，盡量不要降低或少降低承載區(qū)油膜的承載原則：盡量開在非承載區(qū)，盡量不要降低或少

15、降低承載區(qū)油膜的承載 能力；軸向油槽不能開通至軸承端部，應(yīng)留有適當(dāng)?shù)挠头饷?。能力；軸向油槽不能開通至軸承端部，應(yīng)留有適當(dāng)?shù)挠头饷妗?形式：按油槽走向分形式：按油槽走向分沿軸向、繞周向、斜向、螺旋線等。沿軸向、繞周向、斜向、螺旋線等。 按油槽數(shù)量分按油槽數(shù)量分單油槽、多油槽等。單油槽、多油槽等。 單軸向油槽開在非承載區(qū)單軸向油槽開在非承載區(qū) （在最大油膜厚度處）（在最大油膜厚度處） F 雙軸向油槽開在非承載區(qū)雙軸向油槽開在非承載區(qū) （在軸承剖分面上）（在軸承剖分面上） 雙斜向油槽雙斜向油槽 （用于不完全液體潤(rùn)滑軸承）（用于不完全液體潤(rùn)滑軸承） 滑動(dòng)軸承的軸瓦結(jié)構(gòu)滑動(dòng)軸承的軸瓦結(jié)構(gòu) 機(jī)械設(shè)計(jì) Ma

16、chine design 一、一、失效形式與設(shè)計(jì)準(zhǔn)則失效形式與設(shè)計(jì)準(zhǔn)則 工作狀態(tài)：因采用潤(rùn)滑脂、油繩或滴油潤(rùn)滑，故無法形成完全的承載油工作狀態(tài)：因采用潤(rùn)滑脂、油繩或滴油潤(rùn)滑，故無法形成完全的承載油 膜，工作狀態(tài)為邊界潤(rùn)滑或混合摩擦潤(rùn)滑。膜，工作狀態(tài)為邊界潤(rùn)滑或混合摩擦潤(rùn)滑。 失效形式：磨粒磨損失效形式：磨粒磨損 、粘著和膠合、粘著和膠合 、疲勞剝落、疲勞剝落 、腐蝕、腐蝕 。 設(shè)計(jì)準(zhǔn)則：保證邊界膜不破裂。設(shè)計(jì)準(zhǔn)則：保證邊界膜不破裂。 校核內(nèi)容：校核內(nèi)容： 驗(yàn)算平均壓力驗(yàn)算平均壓力 p p p p ，控制潤(rùn)滑油不被擠出，軸承不產(chǎn)生過度磨損，控制潤(rùn)滑油不被擠出，軸承不產(chǎn)生過度磨損 。 驗(yàn)算摩擦發(fā)熱

17、驗(yàn)算摩擦發(fā)熱pvpvpvpv ，防止軸承溫升過高，使油膜破裂而導(dǎo)致膠合，防止軸承溫升過高，使油膜破裂而導(dǎo)致膠合 。 驗(yàn)算滑動(dòng)速度驗(yàn)算滑動(dòng)速度v vv v ，因滑動(dòng)速度，因滑動(dòng)速度v v過高而使軸承加速磨損或刮傷過高而使軸承加速磨損或刮傷 。 混合摩擦滑動(dòng)軸承的設(shè)計(jì)計(jì)算混合摩擦滑動(dòng)軸承的設(shè)計(jì)計(jì)算 機(jī)械設(shè)計(jì) Machine design 二、二、徑向滑動(dòng)軸承的設(shè)計(jì)計(jì)算徑向滑動(dòng)軸承的設(shè)計(jì)計(jì)算 已知條件：外加徑向載荷已知條件：外加徑向載荷F (N)、軸頸轉(zhuǎn)速、軸頸轉(zhuǎn)速n(r/mm)及軸頸直徑及軸頸直徑d (mm) 驗(yàn)算及設(shè)計(jì)驗(yàn)算及設(shè)計(jì) ： 驗(yàn)算軸承的平均壓力驗(yàn)算軸承的平均壓力p (MPa) p dB

18、F p B軸承寬度，mm（根據(jù)寬徑比B/d確定） p軸瓦材料的許用壓力，MPa。 驗(yàn)算摩擦熱驗(yàn)算摩擦熱 19100100060 pv B Fndn Bd F pv v軸頸圓周速度，m/s； pv軸承材料的pv許用值，MPam/s 驗(yàn)算滑動(dòng)速度驗(yàn)算滑動(dòng)速度v (m/s) vv v材料的許用滑動(dòng)速度 選擇配合 p、v、 pv 的選擇的選擇 止推滑動(dòng)軸承的設(shè)計(jì)計(jì)算 一般可選一般可選H9/d9或或H8/f7、H7/f6 混合摩擦滑動(dòng)軸承的設(shè)計(jì)計(jì)算混合摩擦滑動(dòng)軸承的設(shè)計(jì)計(jì)算 機(jī)械設(shè)計(jì) Machine design 一、流體動(dòng)力潤(rùn)滑基本方程的建立一、流體動(dòng)力潤(rùn)滑基本方程的建立 動(dòng)壓液體潤(rùn)滑滑動(dòng)軸承的設(shè)計(jì)計(jì)

19、算動(dòng)壓液體潤(rùn)滑滑動(dòng)軸承的設(shè)計(jì)計(jì)算 流體動(dòng)力潤(rùn)滑的必要條件是：流體動(dòng)力潤(rùn)滑的必要條件是： 相對(duì)運(yùn)動(dòng)的兩表面間構(gòu)成楔形空間。相對(duì)運(yùn)動(dòng)的兩表面間構(gòu)成楔形空間。 楔形空間中充滿具有粘性的液體楔形空間中充滿具有粘性的液體。 兩板相對(duì)運(yùn)動(dòng)的結(jié)果，應(yīng)使液體在兩板相對(duì)運(yùn)動(dòng)的結(jié)果，應(yīng)使液體在 粘性力的作用下由楔形空間的大端粘性力的作用下由楔形空間的大端 流向楔形空間的小端流向楔形空間的小端 。 假設(shè)：潤(rùn)滑油為牛頓流體（即粘度為常數(shù)，潤(rùn)滑油的流動(dòng)為層流），潤(rùn)滑油不可壓縮，假設(shè)：潤(rùn)滑油為牛頓流體（即粘度為常數(shù)，潤(rùn)滑油的流動(dòng)為層流），潤(rùn)滑油不可壓縮， 潤(rùn)滑油不產(chǎn)生端泄?jié)櫥筒划a(chǎn)生端泄, ,潤(rùn)滑油與工作表面吸附牢固，表

20、面油分子隨工作表面一同運(yùn)動(dòng)或靜止，潤(rùn)滑油與工作表面吸附牢固，表面油分子隨工作表面一同運(yùn)動(dòng)或靜止， 不計(jì)油的慣性和重力影響等。不計(jì)油的慣性和重力影響等。 )( 6 0 3 hh h v x p 在以上假設(shè)下，對(duì)兩平板所構(gòu)成的楔形空間流體，可得一維雷諾方程：在以上假設(shè)下，對(duì)兩平板所構(gòu)成的楔形空間流體，可得一維雷諾方程： F v x y ab c o ho 由雷諾動(dòng)壓潤(rùn)滑方程式可知，油膜壓力隨潤(rùn)滑油的粘度由雷諾動(dòng)壓潤(rùn)滑方程式可知，油膜壓力隨潤(rùn)滑油的粘度 、表面滑動(dòng)速度、表面滑動(dòng)速度v v和油膜厚度和油膜厚度 h h的變化而變化。應(yīng)用雷諾方程可以求得油膜的總壓力即承載能力。的變化而變化。應(yīng)用雷諾方程可

21、以求得油膜的總壓力即承載能力。 機(jī)械設(shè)計(jì) Machine design 二、動(dòng)壓潤(rùn)滑徑向滑動(dòng)軸承計(jì)算二、動(dòng)壓潤(rùn)滑徑向滑動(dòng)軸承計(jì)算 軸承的孔徑軸承的孔徑D D和軸頸的直徑和軸頸的直徑d d名義尺寸相等；直徑間隙名義尺寸相等；直徑間隙 是公差形成的。是公差形成的。 軸頸上作用的液體壓力與軸頸上作用的液體壓力與F F相平衡，在與相平衡，在與F F垂直的方向，合力為零。垂直的方向，合力為零。 軸頸中心與軸承孔中心不可能同心，軸頸最終的平衡位置可用軸頸中心與軸承孔中心不可能同心，軸頸最終的平衡位置可用 a a和偏心距和偏心距e e來表示。來表示。 軸承工作能力取決于軸承工作能力取決于h hlim lim

22、，它與 ，它與 、 、 和和F F等有關(guān)，應(yīng)保證等有關(guān)，應(yīng)保證h hlim lim h h 。 F FF hmin o o1 o o1o1 o a e d D 初始狀態(tài)初始狀態(tài) 穩(wěn)定工作狀態(tài)穩(wěn)定工作狀態(tài) 演示 動(dòng)壓液體潤(rùn)滑滑動(dòng)軸承的設(shè)計(jì)計(jì)算動(dòng)壓液體潤(rùn)滑滑動(dòng)軸承的設(shè)計(jì)計(jì)算 滑動(dòng)軸承在軸頸起動(dòng)階段，不可能達(dá)到液體潤(rùn)滑。所以，在設(shè)計(jì)動(dòng)壓液體潤(rùn)滑軸承時(shí)，也還滑動(dòng)軸承在軸頸起動(dòng)階段，不可能達(dá)到液體潤(rùn)滑。所以，在設(shè)計(jì)動(dòng)壓液體潤(rùn)滑軸承時(shí)，也還 需要按不完全液體潤(rùn)滑軸承進(jìn)行其承載能力的計(jì)算，并選擇有良好減摩性的軸瓦材料。需要按不完全液體潤(rùn)滑軸承進(jìn)行其承載能力的計(jì)算，并選擇有良好減摩性的軸瓦材料。 1 1、動(dòng)壓

23、潤(rùn)滑的形成過程、動(dòng)壓潤(rùn)滑的形成過程 機(jī)械設(shè)計(jì) Machine design 2 2、徑向滑動(dòng)軸承的幾何關(guān)系、徑向滑動(dòng)軸承的幾何關(guān)系 最小油膜厚度：最小油膜厚度：hmin= e r(1- ) 偏心率， e / 為直徑間隙， D d 為半徑間隙， R R r r / / 2 r 和 d 分別為軸頸的半徑和直徑。 R 和 D 分別為軸承的半徑和直徑。 e 為偏心距 相對(duì)間隙， / r / d 其中：其中： 動(dòng)壓液體潤(rùn)滑滑動(dòng)軸承的設(shè)計(jì)計(jì)算動(dòng)壓液體潤(rùn)滑滑動(dòng)軸承的設(shè)計(jì)計(jì)算 機(jī)械設(shè)計(jì) Machine design 液體動(dòng)力潤(rùn)滑徑向滑動(dòng)軸承的設(shè)計(jì)計(jì)算4 3 3、軸承承載能力計(jì)算、軸承承載能力計(jì)算 So 索莫菲

24、爾德數(shù)，與軸承包角，寬徑比B/d和偏心率 有關(guān)。 F外載荷，N； 油在平均溫度下的粘度，Pas。 B 軸承寬度，m； d軸頸直徑（m）； 設(shè)計(jì)計(jì)算過程：設(shè)計(jì)計(jì)算過程：1)根據(jù)已知條件計(jì)算求得根據(jù)已知條件計(jì)算求得 So。 2)根據(jù)根據(jù)So- 曲線承載量系數(shù)表查取偏心率曲線承載量系數(shù)表查取偏心率 。 3) 計(jì)算最小油膜厚度計(jì)算最小油膜厚度hmin= r(1- )。 0 2 S dB F 或 vB F dB F So 2 22 動(dòng)壓液體潤(rùn)滑滑動(dòng)軸承的設(shè)計(jì)計(jì)算動(dòng)壓液體潤(rùn)滑滑動(dòng)軸承的設(shè)計(jì)計(jì)算 為方便計(jì)算，圖13-22 . 手冊(cè)給出了So- 曲線 軸頸角速度（rad/s）；相對(duì)間隙 參數(shù)選擇參數(shù)選擇 機(jī)械

25、設(shè)計(jì) Machine design 最小油膜厚度最小油膜厚度 hmin 動(dòng)壓潤(rùn)滑軸承的設(shè)計(jì)應(yīng)保證：動(dòng)壓潤(rùn)滑軸承的設(shè)計(jì)應(yīng)保證：hminh 其中：其中： h=S(Rz1+Rz2) S 安全系數(shù)，考慮表面幾何形狀誤差和軸頸撓曲變形等，常取安全系數(shù)，考慮表面幾何形狀誤差和軸頸撓曲變形等，常取S2。 對(duì)于一般軸承可取為對(duì)于一般軸承可取為3.2m和和6.3m，1.6 m和和3.2m。 對(duì)于重要軸承可取為對(duì)于重要軸承可取為0.8m和和1.6m，或，或0.2m和和0.4m。 Rz1、Rz2 分別為軸頸和軸承孔表面粗糙度十點(diǎn)高度。分別為軸頸和軸承孔表面粗糙度十點(diǎn)高度。 動(dòng)壓液體潤(rùn)滑滑動(dòng)軸承的設(shè)計(jì)計(jì)算動(dòng)壓液體潤(rùn)滑

26、滑動(dòng)軸承的設(shè)計(jì)計(jì)算 機(jī)械設(shè)計(jì) Machine design 4、滑動(dòng)軸承的潤(rùn)滑油流量計(jì)算、滑動(dòng)軸承的潤(rùn)滑油流量計(jì)算 保證動(dòng)壓液體潤(rùn)滑滑動(dòng)軸承工作時(shí)有足夠的供油量，不僅是為了維持必要的保證動(dòng)壓液體潤(rùn)滑滑動(dòng)軸承工作時(shí)有足夠的供油量，不僅是為了維持必要的 油膜壓力，也是進(jìn)行熱平衡計(jì)算，以控制軸承溫升的需要。油膜壓力，也是進(jìn)行熱平衡計(jì)算，以控制軸承溫升的需要。 動(dòng)壓液體潤(rùn)滑滑動(dòng)軸承的設(shè)計(jì)計(jì)算動(dòng)壓液體潤(rùn)滑滑動(dòng)軸承的設(shè)計(jì)計(jì)算 軸承的潤(rùn)滑油流量軸承的潤(rùn)滑油流量q qV V可通過圖可通過圖13-2113-21的無量綱流量因數(shù)與偏心率的無量綱流量因數(shù)與偏心率 關(guān)系曲線，關(guān)系曲線， 查得流量因數(shù)，再由下式計(jì)算而得

27、查得流量因數(shù)，再由下式計(jì)算而得 3 dqq VV 式中式中 q qV V軸承的體積流量（軸承的體積流量（mm3 3/s/s）；）； d d軸頸直徑（軸頸直徑（mm）；）； 軸頸的角速度（軸頸的角速度（rad/srad/s）；）； 軸承的相對(duì)間隙。軸承的相對(duì)間隙。 機(jī)械設(shè)計(jì) Machine design 5、滑動(dòng)軸承的熱平衡計(jì)算、滑動(dòng)軸承的熱平衡計(jì)算 軸承熱平衡計(jì)算的出發(fā)點(diǎn)是：當(dāng)軸承單位時(shí)間的發(fā)熱量與同時(shí)間的散熱量相軸承熱平衡計(jì)算的出發(fā)點(diǎn)是：當(dāng)軸承單位時(shí)間的發(fā)熱量與同時(shí)間的散熱量相 等時(shí)，潤(rùn)滑油和軸承的溫度不超過許用值。等時(shí)，潤(rùn)滑油和軸承的溫度不超過許用值。 動(dòng)壓液體潤(rùn)滑滑動(dòng)軸承的設(shè)計(jì)計(jì)算動(dòng)壓液

28、體潤(rùn)滑滑動(dòng)軸承的設(shè)計(jì)計(jì)算 軸承穩(wěn)定運(yùn)行時(shí)的溫升為：軸承穩(wěn)定運(yùn)行時(shí)的溫升為： 式中式中 BB軸承寬度（軸承寬度（mm）；）； c c潤(rùn)滑油的比熱容，對(duì)礦物油為潤(rùn)滑油的比熱容，對(duì)礦物油為16802100 J/(kgK)； d d軸頸直徑（軸頸直徑（mm）；）； 軸承的摩擦因數(shù)，由圖軸承的摩擦因數(shù)，由圖13-2213-22查得軸承的摩擦特性因數(shù)；查得軸承的摩擦特性因數(shù)； F Fr r 軸承的徑向載荷（軸承的徑向載荷（N N）；）； t tin in 潤(rùn)滑油進(jìn)入軸承間隙時(shí)的溫度（潤(rùn)滑油進(jìn)入軸承間隙時(shí)的溫度（），通?？扇。?，通常可取 t tin in 3045； t tout out 潤(rùn)滑油從軸承間隙流

29、出時(shí)的溫度（潤(rùn)滑油從軸承間隙流出時(shí)的溫度（），對(duì)于非壓力供油的軸承允許的最高流出油），對(duì)于非壓力供油的軸承允許的最高流出油 溫一般溫一般t tout out maxmax90 ，特殊工況條件下可允許到，特殊工況條件下可允許到110； t t達(dá)到熱平衡時(shí)潤(rùn)滑油的溫升（達(dá)到熱平衡時(shí)潤(rùn)滑油的溫升（）；）； q qv v潤(rùn)滑油的體積流量（潤(rùn)滑油的體積流量（m3/s）；）； v v軸頸的圓周速度（軸頸的圓周速度（m/s）；）； 潤(rùn)滑油的體積質(zhì)量（潤(rùn)滑油的體積質(zhì)量（kg/m3），約為），約為850900 kg/m3； s s 軸承表面的散熱系數(shù)軸承表面的散熱系數(shù) W /（ m2K） ，根據(jù)軸承的結(jié)構(gòu)、尺寸

30、、通風(fēng)條件而定。對(duì)輕，根據(jù)軸承的結(jié)構(gòu)、尺寸、通風(fēng)條件而定。對(duì)輕 型軸承或散熱條件不良的軸承可取型軸承或散熱條件不良的軸承可取 s s50 W /（m2K）；中型軸承及一般通風(fēng)條件可?。恢行洼S承及一般通風(fēng)條件可取 s s80 W/(m2K )；重型軸承及冷卻條件良好的軸承可?。恢匦洼S承及冷卻條件良好的軸承可取 s s140 W/(m2K)。 Bdcq F ttt inout s r V v 機(jī)械設(shè)計(jì) Machine design 五、液體五、液體動(dòng)力潤(rùn)滑徑向滑動(dòng)軸承的設(shè)計(jì)過程動(dòng)力潤(rùn)滑徑向滑動(dòng)軸承的設(shè)計(jì)過程 已知條件：外加徑向載荷已知條件：外加徑向載荷F(N)，軸頸轉(zhuǎn)速，軸頸轉(zhuǎn)速n(r/min)及軸頸直徑及軸頸直徑d(mm)。 設(shè)計(jì)及驗(yàn)算：設(shè)計(jì)及驗(yàn)算： 保證在平均油溫保證在平均油溫tm下下 hmin h 驗(yàn)算溫升驗(yàn)算溫升 選擇軸承材料，驗(yàn)算選擇軸承材料，驗(yàn)算 p、v、pv。 選擇軸承參數(shù)，如軸承寬度選擇軸承參數(shù)，如軸承寬度(B)、相對(duì)間隙、相對(duì)間隙()和潤(rùn)滑油和潤(rùn)滑油() 。 計(jì)算承載量系數(shù)計(jì)算承載量系數(shù)(So)并查表確定偏心率并查表確定偏心率( )。 計(jì)算最小油膜厚度計(jì)算最小油膜厚度(hmin)和許用油膜厚