孫第10章滑動軸承

1、102 徑向滑動軸承的主要結(jié)構型式 一、整體式徑向滑動軸承 特點：1）結(jié)構簡單、成本低 2）軸套磨損后，間隙無法調(diào)整 3）裝拆不便（只能從軸端裝拆）適于低速、輕載或間隙工作的機器。動畫演示二、剖分式徑向滑動軸承 動畫演示由軸承蓋、軸承座、剖分軸瓦、螺栓組成。軸承蓋和軸承座的剖分面做成階梯形目的安裝時易對中軸承剖分面最好與載荷方向垂直，以防出現(xiàn)泄露，降低承載能力軸承按照剖分面的位置不同分：正剖分、斜剖分特點：軸承裝拆比較方便，軸承間隙可通過在剖分面上增減墊片實現(xiàn)。三、自動調(diào)心式 動畫演示 當軸彎曲變形或軸承孔傾斜時，軸瓦和軸頸會造成局部接觸，引起劇烈的發(fā)熱和磨損。 采用自動調(diào)心式，可實現(xiàn)軸瓦的自

2、動調(diào)心，使軸頸和軸瓦均勻接觸。 軸瓦外表面做成球面形狀，與內(nèi)表面相配合。四、調(diào)隙式徑向滑動軸承 調(diào)整兩端的螺母可使軸瓦沿軸向移動，從而實現(xiàn)軸頸與軸瓦之間的間隙調(diào)整。五、推力滑動軸承的結(jié)構形式 實心式單環(huán)式多環(huán)式空心式承受軸向載荷103 滑動軸承的失效形式及常用材料 一、滑動軸承的主要失效形式 1 磨磨 粒粒 磨磨 損損 進入軸承間隙間的硬顆粒（如灰塵、砂粒等）有的嵌入軸承表面，有的游離于間隙中并隨軸一起轉(zhuǎn)動，它們都將對軸頸和軸承表面起研磨作用。在起動、停車或軸頸發(fā)生邊緣接觸時，它們都加劇軸承磨損，導致幾何形狀改變、精度喪失，軸間隙加大，使軸承性能在預期壽命前急劇惡化。 2 咬粘（膠合）咬粘（膠

3、合）當軸承溫升過高，載荷過大，油膜破裂時，在潤滑油供應不足條件下，軸頸和軸的相對運動表面材料發(fā)生粘附和遷移，從而造成軸承損壞。咬粘有時甚至可能導致相對運動中止。3 疲勞剝落疲勞剝落在載荷反復作用下，軸承表面出現(xiàn)與滑動方向垂直的疲勞裂紋，當裂紋向軸承襯與襯背結(jié)合面擴展后，造成軸承襯材料的剝落。它與軸承襯和襯背因結(jié)合不良或結(jié)合力不足造成軸承襯的剝離有些相似，但疲勞剝落周邊不規(guī)則，結(jié)合不良造成的剝離則周邊比較光滑。4 腐蝕腐蝕潤滑劑在使用中不斷氧化，所生成的酸性物質(zhì)對軸承材料有腐蝕性，特別是對鑄造銅鉛合金中的鉛，易受腐蝕而形成點狀的脫落。氧對錫基巴氏合金的腐蝕，會使軸承表面形成一層由SnO2和SnO

4、混合組成的黑色硬質(zhì)覆蓋層，它能擦傷軸頸表面，并使軸承間隙變小。此外，硫?qū)y或含銅的軸承材料的腐蝕，潤滑油中水分對銅鉛合金的腐蝕，都應予以注意。 此外，由于工作條件不同，滑動軸承還可能出現(xiàn)氣蝕、流體侵蝕、電侵蝕和微動磨損等損傷。 二、軸瓦的材料 對軸瓦材料的基本要求是： 有足夠的抗壓強度和疲勞強度；低摩擦系數(shù)，有良好的耐磨性、抗膠合性、跑合性、嵌藏性；熱膨脹系數(shù)小，有良好的導熱性和潤滑性以及耐腐蝕性；有良好的工藝性。 現(xiàn)有的軸瓦材料尚不能滿足上述全部要求，因此設計時只能根據(jù)最主要的要求，選擇材料。2. 常用的軸瓦材料有三大類： 金屬材料 軸承合金(白合金、巴氏合金)：減摩性能最好，易跑合，具有

5、良好的抗膠合性和耐腐蝕性，但彈性模量和機械強度相對較小一般用來作軸承襯。 銅合金：具有較高的疲勞強度，良好的耐磨，但是塑性差，不易跑合，與之相配的軸頸必須淬硬。適用于中速重載、低速重載的場合。 粉末冶金材料 含油軸承：將不同的金屬粉末壓制燒結(jié)而成的多孔結(jié)構材料，孔隙占1035%，可存儲潤滑油。適用于載荷平穩(wěn)、低速和加油不方便的場合。 非金屬材料 塑料、橡膠、尼龍、硬木和石墨等。軸 瓦 結(jié) 構 一、軸瓦的型式和構造 整體式軸瓦 剖分式軸瓦二、軸瓦的定位 雙金屬軸瓦 為了提高軸瓦的減摩性，常在軸瓦內(nèi)表面加一層或兩層減摩材料，稱為軸承襯，軸瓦即成為雙金屬結(jié)構或三金屬結(jié)構。三、油孔及油槽 為了把潤滑油

6、導入整個摩擦面間，軸瓦或軸頸上須開設油孔或油槽。油孔、油槽開設原則 ：1、潤滑油應從油膜壓力最小處輸入軸承 2、油槽（溝）開在非承載區(qū)，否則會降低油膜的承載能力 3、油槽軸向不能開通，以免油從油槽端部大量流失 常用的油槽形狀如下：104 滑動軸承的潤滑 潤滑劑對滑動軸承的工作性能與壽命影響極大，在設計時，應注意根據(jù)軸承的工況，選擇合適的潤滑劑。 常用的潤滑劑為潤滑脂和潤滑油，其中以潤滑油應用最廣。1、潤滑油 壓力大、溫度高、載荷沖擊變動大宜選擇粘度大的潤滑油 滑動速度大宜選擇粘度較低的潤滑油 粗糙或未經(jīng)跑合的表面宜選擇粘度較高的潤滑油 10.4 2、潤滑脂 一、潤滑劑的選用 10.3二、潤滑方

7、式及供油裝置 1、油潤滑 連續(xù)供油: 間歇供油:油壺或油槍1) 滴油潤滑 2) 繩芯潤滑3) 油環(huán)潤滑 4) 浸油潤滑 5) 飛濺潤滑 6) 壓力循環(huán)潤滑 2、脂潤滑 旋蓋式油脂杯、黃油槍 10.5105非液體潤滑滑動軸承的設計計算 （1）限制軸承的平均壓強 限制軸承的平均壓強p，以保證潤滑油不被擠出，避免工作表面的過度磨損，即 pp徑向軸承：p=Fr/dBpMPa推力軸承：p=4Fa/（Z(d2-d20)k）pMPa一、失效形式 非液體摩擦滑動軸承的工作表面不能被潤滑油完全隔開，只能形成邊界油膜，存在局部金屬表面的直接接觸。因此，表面磨損和因邊界油膜破裂導致的表面膠合（或燒瓦）是其主要失效形

8、式。因此設計準則應是：維持邊界油膜不遭破裂。但由于邊界油膜的機理尚未完全弄清，目前的設計計算只能是間接的、條件性的。二、設計準則 （2）限制軸承的pv值 由于pv值與摩擦功率損耗成正比，它間接地表征了軸承的發(fā)熱程度。限制pv值，以防止軸承溫升過高，出現(xiàn)膠合破壞。即： pvpv徑向軸承：pv= Frn/19 100BpvMPam/s推力軸承：上式v應取平均線速度，即 v=dmn/（601 000），dm=d+d0/2（3）限制軸承的滑動速度v 當壓強p較小時，即使p與pv都在許用范圍內(nèi)，也可能因滑動速度v過大而加劇磨損，故要求： vvm/sp、pv、v的值見常用金屬軸承材料性能表 106 液體動

9、力潤滑徑向滑動軸承的設計計算 一、流體動力潤滑的基本方程 流體動力潤滑理論的基本方程是流體膜壓力分布的微分方程。它是從粘性流體動力學的基本方程出發(fā)，作了一些假設條件后得出的，這些假設條件是：流體為牛頓流體；流體膜中流體的流動是層流；忽略壓力對流體粘度的影響；略去慣性力及重力的影響；認為流體不可壓縮；流體膜中的壓力沿膜厚方向不變。 設兩平板被潤滑油隔開，板A沿x軸方向以速度v移動；另一板B為靜止。再假定油在兩平板間沿 z軸方向沒有流動(可視此運動副在z軸方向的尺寸為無限大)?，F(xiàn)從層流運動的油膜中取一微單元體進行分析。 根據(jù)x方向的平衡條件,得整理后得根據(jù)牛頓流體摩擦定律,得代入上式得上式表示了壓

10、力沿x 軸方向的變化與速度沿y軸方向的變化關系。下面進一步介紹流體動力潤滑理論的基本方程。 1、油層的速度分布將上式改寫成 根據(jù)邊界條件決定積分常數(shù)C1及C2:當y=0時,v= V; y=h(h為相應于所取單元體處的油膜厚度)時,v=0,對y 積分整理后得 由上可見,v由兩部分組成：式中前一項表示速度呈線性分布，這是直接由剪切流引起的；后一項表示速度呈拋物線分布，這是由油流沿x方向的變化所產(chǎn)生的壓力流所引起的。2、潤滑油流量當無側(cè)漏時,潤滑油在單位時間內(nèi)流經(jīng)任意截面上單位寬度面積的流量為將油層速度代入并積分得該式為一維雷諾方程。當潤滑油連續(xù)流動時,各截面的流量相等,由此得 306hhhvxp形

11、成流體動力潤滑(即形成動力油膜)的必要條件是： 相對運動的兩表面間必須形成收斂的楔形間隙。被油膜分開的兩表面必須有一定的相對滑動速度，運動方向為使油從大口流進,小口流出。 潤滑油必須有一定的粘度，供油要充分。 動畫演示二、徑向滑動軸承形成流體動力潤滑的過程 當軸頸靜止時，軸頸處于軸承孔的最低位置，并與軸瓦接觸。此時，兩表面間自然形成一收斂的楔形空間。當軸頸開始轉(zhuǎn)動時，速度極低，帶入軸承間隙中的油量較少，這時軸瓦對軸頸摩擦力的方向與軸頸表面圓周速度方向相反，迫使軸頸在摩擦力作用下沿孔壁向右爬升(圖b)。隨著轉(zhuǎn)速的增大，軸頸表面的圓周速度增大，帶入楔形空間的油量也逐漸加多。這時，右側(cè)楔形油膜產(chǎn)生了

12、一定的動壓力，將軸頸向左浮起。當軸頸達到穩(wěn)定運轉(zhuǎn)時，軸頸便穩(wěn)定在一定的偏心位置上(圖c)。這時，軸承處于流體動力潤滑狀態(tài)，油膜產(chǎn)生的動壓力與外載荷F相平衡。此時，由于軸承內(nèi)的摩擦阻力僅為液體的內(nèi)阻力，故摩擦系數(shù)達到最小值。 動畫演示三、徑向滑動軸承的幾何關系和承載能力 1、幾何關系 直徑間隙： dD半徑間隙： rR偏心率： rd偏心距： 1ooe 相對間隙： /ex 最小油膜厚度：hmin=-e=(1-)=r(1-) hminhmin=S(Rz1+Rz2)寬徑比=B/dFCdBF2 2/2/3212113BBFdZfdfdfBCCF承載量系數(shù)hmin越?。▁越大），B/d越大，CF越大，軸承的

13、承載能力F越大。2、油膜承載能力 dDFz=1Bd=1413=12動畫演示四、軸承的熱平衡計算 軸承工作時，摩擦功耗將轉(zhuǎn)變?yōu)闊崃?，使?jié)櫥蜏囟壬摺Ｈ绻偷钠骄鶞囟瘸^計算承載能力時所假定的數(shù)值，則軸承承載能力就要降低。因此要計算油的溫升t，并將其限制在允許的范圍內(nèi)。 為了保證軸承的承載能力，建議平均溫度不超過75。設計時，通常先給定tm，再求出t，然后校核油的入口溫度ti 若t1(3545), 熱平衡易建立，則應降低tm，再行計算。 若t180易過熱失效，改變相對間隙和油的粘度重新計算五、軸承參數(shù)選擇 相對間隙：相對間隙是影響軸承工作性能的一個主要參數(shù)。寬徑比B/d：寬徑比對軸承承載能力、耗油量和軸承溫升影響很大。 潤滑油粘度：粘度大，則軸承承載能力高，但摩擦功耗大，油流量小，軸承溫升高。軸承表面粗糙度：軸承最小油膜厚度hmin受軸承表面粗糙度的限制。六、設計方法 1）初步確定設計方案 根據(jù)軸頸直徑d、轉(zhuǎn)速n及軸上外載荷F等工作條件，參考有關經(jīng)