第13章__滑動軸承設計

1、第第9 9章章 滑動軸承設計滑動軸承設計9.1 概概 述述9.2 滑動軸承的結構形式滑動軸承的結構形式9.3 軸瓦的材料和結構軸瓦的材料和結構9.4 非液體摩擦滑動軸承的設計非液體摩擦滑動軸承的設計9.5 液體摩擦動壓向心滑動軸承的設計液體摩擦動壓向心滑動軸承的設計本本 章章 目目 錄錄1、了解滑動軸承的類型、特點和應用場合。、了解滑動軸承的類型、特點和應用場合。2、掌握整體式和剖分式滑動軸承的結構特點，了解、掌握整體式和剖分式滑動軸承的結構特點，了解自動調心軸承的結構特點。自動調心軸承的結構特點。3、了解滑動軸承對軸瓦材料的基本要求，掌握軸承、了解滑動軸承對軸瓦材料的基本要求，掌握軸承合金和

2、軸承青銅的特點和性能。合金和軸承青銅的特點和性能。4、設計軸瓦結構時應注意的問題。、設計軸瓦結構時應注意的問題。5、滑動軸承潤滑的主要目的，要求掌握潤滑油的選、滑動軸承潤滑的主要目的，要求掌握潤滑油的選擇原則。擇原則。6、了解各種潤滑方法及其特點，掌握潤滑方法的選、了解各種潤滑方法及其特點，掌握潤滑方法的選擇計算。擇計算。7、掌握非液體摩擦滑動軸承的設計計算。、掌握非液體摩擦滑動軸承的設計計算。8、掌握液體動壓潤滑的基本概念及其基本方程。、掌握液體動壓潤滑的基本概念及其基本方程。9、掌握液體摩擦動壓徑向滑動軸承的設計。、掌握液體摩擦動壓徑向滑動軸承的設計?；疽蠡疽?、滑動軸承的結構、類

3、型、特點及軸瓦的材料和選用、滑動軸承的結構、類型、特點及軸瓦的材料和選用原則。原則。主要內容主要內容2、非液體摩擦和液體摩擦徑向滑動軸承的設計準則和、非液體摩擦和液體摩擦徑向滑動軸承的設計準則和設計方法。設計方法。3、液體摩擦動壓潤滑單油楔徑向滑動軸承的參數(shù)對軸、液體摩擦動壓潤滑單油楔徑向滑動軸承的參數(shù)對軸承承載能力的影響。承承載能力的影響。1、軸瓦材料及其應用。、軸瓦材料及其應用。2、軸承的設計準則及設計方法。、軸承的設計準則及設計方法。3、液體動壓潤滑的基本方程式。、液體動壓潤滑的基本方程式。4、液體摩擦動壓徑向滑動軸承的設計及主要參數(shù)選擇。、液體摩擦動壓徑向滑動軸承的設計及主要參數(shù)選擇。

4、重點、難點重點、難點 軸承的作用是軸承的作用是支承軸支承軸。軸在工作時可以是旋轉的，。軸在工作時可以是旋轉的，也可以是靜止的。也可以是靜止的。1能承擔一定的載荷，具有一定的強度和剛度。能承擔一定的載荷，具有一定的強度和剛度。2具有小的摩擦力矩，使回轉件轉動靈活。具有小的摩擦力矩，使回轉件轉動靈活。3具有一定的支承精度，保證被支承零件的回轉精度。具有一定的支承精度，保證被支承零件的回轉精度。一、軸承應滿足如下基本要求：一、軸承應滿足如下基本要求：9.1 概概 述述分分類類滾動軸承滾動軸承滑動軸承滑動軸承優(yōu)點多，應用廣優(yōu)點多，應用廣用于高速、高精度、重載、用于高速、高精度、重載、結構上要求剖分等場

5、合。結構上要求剖分等場合。按摩擦按摩擦性質分性質分按受載按受載方向分方向分按潤滑按潤滑狀態(tài)分狀態(tài)分向心推力向心推力(徑向止推徑向止推)軸承軸承向心向心(徑向徑向)軸承軸承 推力推力(止推止推)軸承軸承非液體摩擦滑動軸承非液體摩擦滑動軸承液體摩擦滑動軸承液體摩擦滑動軸承動壓潤滑動壓潤滑靜壓潤滑靜壓潤滑二、軸承的分類二、軸承的分類在動壓軸承中，滑動表面間的摩擦狀態(tài)：在動壓軸承中，滑動表面間的摩擦狀態(tài)：1、干摩擦、干摩擦 摩擦表面間無潤滑介質摩擦表面間無潤滑介質 摩擦系數(shù)在摩擦系數(shù)在10-1量級量級干磨擦干磨擦邊界磨擦邊界磨擦2、邊界摩擦、邊界摩擦 表面間形成較薄邊界油膜（吸表面間形成較薄邊界油膜（

6、吸附、反應），有局部表面直接接觸附、反應），有局部表面直接接觸 摩擦系數(shù)在摩擦系數(shù)在10-2量級量級 潤滑效果取決于油的油性和極潤滑效果取決于油的油性和極壓性壓性(粘度起次要作用粘度起次要作用)液體磨擦液體磨擦混合磨擦混合磨擦3、液體摩擦、液體摩擦4、混合摩擦、混合摩擦摩擦表面間有足夠的潤滑油摩擦表面間有足夠的潤滑油摩擦系數(shù)很小摩擦系數(shù)很小10-3量級，量級，摩擦阻力為油膜剪切阻力摩擦阻力為油膜剪切阻力潤滑效果取決于油的粘度潤滑效果取決于油的粘度表面間邊界摩擦、液體摩擦狀態(tài)共存表面間邊界摩擦、液體摩擦狀態(tài)共存摩擦系數(shù)在摩擦系數(shù)在10-210-3量級量級潤滑效果取決于油的粘度和極壓性潤滑效果取決

7、于油的粘度和極壓性邊界摩擦、混合摩擦通稱為非液體摩擦狀態(tài)。邊界摩擦、混合摩擦通稱為非液體摩擦狀態(tài)。四、滑動軸承的設計內容四、滑動軸承的設計內容 軸承工作能力及熱平衡計算。軸承工作能力及熱平衡計算。軸承的型式和結構選擇；軸承的型式和結構選擇；軸瓦的結構和材料選擇；軸瓦的結構和材料選擇；軸承的結構參數(shù)設計，潤滑劑及其供應量的確定；軸承的結構參數(shù)設計，潤滑劑及其供應量的確定；三、滑動軸承的特點三、滑動軸承的特點1承載能力大，耐沖擊；承載能力大，耐沖擊；2工作平穩(wěn)，噪音低；工作平穩(wěn)，噪音低；3結構簡單，徑向尺寸小。結構簡單，徑向尺寸小。9.2 滑動軸承的結構形式滑動軸承的結構形式向心滑動軸承向心滑動軸

8、承承受徑向載荷承受徑向載荷推力滑動軸承推力滑動軸承承受軸向載荷承受軸向載荷向心滑動軸承向心滑動軸承推力滑動軸承推力滑動軸承 常用的滑動軸承已經(jīng)標準化，可根據(jù)使用要求從常用的滑動軸承已經(jīng)標準化，可根據(jù)使用要求從有關手冊中合理選用。有關手冊中合理選用?；瑒虞S承按承載方式：滑動軸承按承載方式：一、一、 向心滑動軸承向心滑動軸承組成：組成：軸承座、軸套或軸瓦等。軸承座、軸套或軸瓦等。1) 結構簡單，成本低廉。結構簡單，成本低廉。應用：應用： 低速、輕載或間歇性工作的機器中。低速、輕載或間歇性工作的機器中。2) 因磨損而造成的間隙無法調整。因磨損而造成的間隙無法調整。3) 只能從沿軸向裝入或拆。只能從沿

9、軸向裝入或拆。1. 整體式向心滑動軸承整體式向心滑動軸承 特點：特點：軸承座整體軸套螺紋孔油杯孔油杯孔油杯孔軸套軸套軸承座軸承座2剖分式（對開式）徑向滑動軸承剖分式（對開式）徑向滑動軸承對開式軸承(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開式軸承(剖分軸套)一、一、 向心滑動軸承向心滑動軸承將軸承座或軸瓦分離制造，兩部分用聯(lián)接螺栓。將軸承座或軸瓦分離制造，兩部分用聯(lián)接螺栓。軸承蓋與軸承座剖軸承蓋與軸承座剖分面做成分面做成階梯形階梯形對中和防止橫向錯動。對中和防止橫向錯動。特點：特點：便于軸的安裝，間隙可調整，但結構復雜。便于軸的安裝，間隙可調整，但結構復雜。注：注：剖分面的垂線

10、與徑向力的夾角不得大于剖分面的垂線與徑向力的夾角不得大于35，否則，采用否則，采用45傾斜剖分式傾斜剖分式 。 通過增減剖分面上的調整墊片的厚度來調整軸承間隙。通過增減剖分面上的調整墊片的厚度來調整軸承間隙。應用比較廣泛。應用比較廣泛。 軸瓦直接支承軸頸軸瓦直接支承軸頸, 因而軸承蓋應適度壓緊因而軸承蓋應適度壓緊軸瓦軸瓦,以使軸瓦不能在軸承孔中轉動。軸承蓋頂以使軸瓦不能在軸承孔中轉動。軸承蓋頂端制有螺紋孔端制有螺紋孔,以便安裝油杯或油管。以便安裝油杯或油管。3調心式徑向滑動軸承（自位軸承）調心式徑向滑動軸承（自位軸承）特點：軸瓦能自動調整位置，以適特點：軸瓦能自動調整位置，以適應軸的偏斜。應軸

11、的偏斜。一、一、 向心滑動軸承向心滑動軸承 軸瓦與軸承之間不是柱面配合，而是球面配合，軸瓦與軸承之間不是柱面配合，而是球面配合，軸瓦可隨著軸的彎曲而轉動，適應軸徑的偏斜，從而軸瓦可隨著軸的彎曲而轉動，適應軸徑的偏斜，從而避免軸瓦發(fā)生急劇磨損。避免軸瓦發(fā)生急劇磨損。 通常的滑動軸承要限制軸徑的通常的滑動軸承要限制軸徑的長度，長度，用寬徑比來表示用寬徑比來表示L/d，一般，一般L/d=0.5-1.5。當。當L/d1.5時，常用時，常用調心式滑動軸承。調心式滑動軸承。4調隙式徑向滑動軸承調隙式徑向滑動軸承特點：便于調整間隙，但結構復雜。特點：便于調整間隙，但結構復雜。一、一、 向心滑動軸承向心滑動軸

12、承 轉動軸套兩端的圓螺母使軸套作軸向移動，可以轉動軸套兩端的圓螺母使軸套作軸向移動，可以容易地調整軸承間隙的大小，保證運行和支承精確性容易地調整軸承間隙的大小，保證運行和支承精確性，一般用于機床。，一般用于機床。二、推力滑動軸承二、推力滑動軸承 軸上的軸上的軸向力軸向力應采用應采用止推軸承止推軸承來承受。止推面來承受。止推面可以利用軸的端面，或在軸的中段做出凸肩或裝上可以利用軸的端面，或在軸的中段做出凸肩或裝上止推圓盤。止推圓盤。套筒套筒軸承座軸承座徑向軸瓦徑向軸瓦止推軸瓦止推軸瓦防轉銷防轉銷空心式空心式-軸頸接觸面上壓力分布較均勻，潤滑條件比軸頸接觸面上壓力分布較均勻，潤滑條件比 實心式要好

13、。實心式要好。單環(huán)式單環(huán)式-利用軸頸的環(huán)形端面止推，結構簡單，潤滑利用軸頸的環(huán)形端面止推，結構簡單，潤滑 方便，廣泛用于低速、輕載的場合。方便，廣泛用于低速、輕載的場合。多環(huán)式多環(huán)式-不僅能承受較大的軸向載荷，有時還可承受不僅能承受較大的軸向載荷，有時還可承受 雙向軸向載荷。雙向軸向載荷。實心式實心式-工作時軸心與邊緣磨損不均勻工作時軸心與邊緣磨損不均勻, 以致軸心部分以致軸心部分 壓強極高壓強極高, 所以很少采用所以很少采用。9.3 軸瓦的材料和結構軸瓦的材料和結構 滑動軸承材料指的是滑動軸承材料指的是軸瓦材料。軸瓦材料。 滑動軸承的失效形式主要是軸瓦的膠合、磨損和疲勞滑動軸承的失效形式主要

14、是軸瓦的膠合、磨損和疲勞破壞等。破壞等。一、對軸瓦材料的要求一、對軸瓦材料的要求（1）有足夠的疲勞強度，保證足夠的疲勞壽命；）有足夠的疲勞強度，保證足夠的疲勞壽命；（2）有足夠的抗壓強度，防止產(chǎn)生塑性變形；）有足夠的抗壓強度，防止產(chǎn)生塑性變形；（3）有良好的減摩性和耐磨性，提高效率、減小磨損；）有良好的減摩性和耐磨性，提高效率、減小磨損；（4）具有較好的抗膠合性，防止粘著磨損；）具有較好的抗膠合性，防止粘著磨損；（5）對潤滑油要有較好的吸附能力，易形成邊界膜；）對潤滑油要有較好的吸附能力，易形成邊界膜；（6）有較好的適應性和嵌藏性，容納固體顆粒、避免劃傷；）有較好的適應性和嵌藏性，容納固體顆粒

15、、避免劃傷；（7）良好的導熱性，散熱好、防止燒瓦；）良好的導熱性，散熱好、防止燒瓦；（8）經(jīng)濟性、加工工藝性好。）經(jīng)濟性、加工工藝性好。 工程上常用澆鑄或壓合的方法將兩種不同的金屬組工程上常用澆鑄或壓合的方法將兩種不同的金屬組合在一起，性能上取長補短。合在一起，性能上取長補短。軸承襯軸承襯滑滑動動軸軸承承材材料料 金屬材料金屬材料 非金屬材料非金屬材料 軸承合金軸承合金銅合金銅合金鋁基軸承合金鋁基軸承合金鑄鐵鑄鐵多孔質金屬材料多孔質金屬材料 工程塑料工程塑料碳碳石墨石墨橡膠橡膠木材木材二、二、 常用軸承材料常用軸承材料1) 軸承合金（白合金、巴氏合金）軸承合金（白合金、巴氏合金）是錫、鉛、銻、

16、銅等金屬的合金，是錫、鉛、銻、銅等金屬的合金， 錫或鉛為基體。錫或鉛為基體。 優(yōu)點：優(yōu)點： f 小，抗膠合性能好、對油的吸附性強、耐腐小，抗膠合性能好、對油的吸附性強、耐腐蝕性好、容易跑合，是優(yōu)良的軸承材料，常用于高速、蝕性好、容易跑合，是優(yōu)良的軸承材料，常用于高速、重載的軸承。重載的軸承。缺點：價格貴、機械強度較差；缺點：價格貴、機械強度較差；只能作為軸承襯材料澆注在鋼、鑄鐵、或青銅軸瓦上。只能作為軸承襯材料澆注在鋼、鑄鐵、或青銅軸瓦上。工作溫度：工作溫度：t350 才開始氧化，才開始氧化， 可在水中工作?？稍谒泄ぷ鳌?摩擦系數(shù)低，使用溫度范圍廣摩擦系數(shù)低，使用溫度范圍廣 (-60300

17、)，但遇水性能下降。，但遇水性能下降。-摩擦系數(shù)低，只有石墨的一半。摩擦系數(shù)低，只有石墨的一半。u 適用場合：用于潤滑油不能勝任工作的場合，如高適用場合：用于潤滑油不能勝任工作的場合，如高 溫、低速重載、有環(huán)境清潔要求。溫、低速重載、有環(huán)境清潔要求。u 使用方式：使用方式：1.調和在潤滑油中；調和在潤滑油中；2.涂覆、燒結在摩擦表面形成覆蓋膜；涂覆、燒結在摩擦表面形成覆蓋膜；3.混入金屬或塑料粉末中燒結成型。混入金屬或塑料粉末中燒結成型。五、滑動軸承的潤滑方式及其選擇五、滑動軸承的潤滑方式及其選擇 是指將潤滑劑送入軸承的方法，主要有：是指將潤滑劑送入軸承的方法，主要有：1）壓力潤滑；）壓力潤滑

18、；2）滴油潤滑；）滴油潤滑；3）油浴飛濺潤滑；）油浴飛濺潤滑；7）旋蓋式注油油杯（用于脂潤滑）；）旋蓋式注油油杯（用于脂潤滑）；4）油環(huán)潤滑；）油環(huán)潤滑；6）油繩潤滑；）油繩潤滑；8）壓注油杯潤滑等。）壓注油杯潤滑等。5）油墊潤滑；）油墊潤滑；連續(xù)潤滑連續(xù)潤滑間歇潤滑。間歇潤滑。供油方式：供油方式：1）連續(xù)供油）連續(xù)供油2）間歇式供油）間歇式供油 可根據(jù)系數(shù)可根據(jù)系數(shù) K 選擇潤滑方法。選擇潤滑方法。2Kp（ p = F / Bd軸承的壓強（MPa）軸頸的圓周速度（軸頸的圓周速度（m/s）BdK2， 脂潤滑或手工潤滑；脂潤滑或手工潤滑；K216， 滴油潤滑；滴油潤滑；K1632，油環(huán)或飛濺潤滑

19、（需用水冷卻）；，油環(huán)或飛濺潤滑（需用水冷卻）；K32， 壓力循環(huán)潤滑。壓力循環(huán)潤滑。9.4 非液體摩擦滑動軸承的設計非液體摩擦滑動軸承的設計一、失效形式與設計準則一、失效形式與設計準則 工作狀態(tài)：工作狀態(tài)：因采用潤滑脂、油繩或滴油潤滑，由于軸因采用潤滑脂、油繩或滴油潤滑，由于軸承的不到足夠的潤滑劑，故無法形成完全的承載油膜，承的不到足夠的潤滑劑，故無法形成完全的承載油膜，工作狀態(tài)為工作狀態(tài)為邊界摩擦或混合摩擦潤滑邊界摩擦或混合摩擦潤滑。失效形式：失效形式：膠合和磨損。膠合和磨損。設計準則：設計準則：保證邊界膜不破裂。保證邊界膜不破裂。校核內容：校核內容：驗算摩擦發(fā)熱驗算摩擦發(fā)熱pvpv；驗算

20、滑動速度驗算滑動速度vv。p，pv的驗算都是平均值。考慮到軸瓦不同心，受載時軸線彎曲及載的驗算都是平均值?？紤]到軸瓦不同心，受載時軸線彎曲及載荷變化等的因素，局部的荷變化等的因素，局部的p或或pv可能不足，故應校核滑動速度可能不足，故應校核滑動速度v 。 fpv是摩擦力，限制是摩擦力，限制pv 即間接即間接限制摩擦發(fā)熱。限制摩擦發(fā)熱。1驗算平均壓力驗算平均壓力 p p，以保證強度要求；，以保證強度要求；二、向心二、向心(徑向徑向)滑動軸承的設計計算滑動軸承的設計計算已知條件：已知條件：外加徑向載荷外加徑向載荷F (N)、軸頸轉速、軸頸轉速n(r/mm)及及 軸頸直徑軸頸直徑d (mm) 。1.

21、 驗算壓強驗算壓強 p 壓強壓強 p過大可能使軸瓦產(chǎn)生塑性變形破壞邊界膜過大可能使軸瓦產(chǎn)生塑性變形破壞邊界膜,應保證壓強不超過允許值應保證壓強不超過允許值p,即即 FppBdBdF3. 驗算滑動速度驗算滑動速度V vdnv100060 v材料的許用滑動速度，材料的許用滑動速度，見表見表9-1.4選擇配合選擇配合一般可選一般可選: H9/d9或或H8/f7、H7/f6。 2. 驗算驗算pv 值值 值大表明摩擦功大值大表明摩擦功大,溫升大溫升大,邊界膜易破壞邊界膜易破壞,其限其限制條件為制條件為:60 100019100FdnFnpvpvBdBn 非液體摩擦向心滑動軸承的設計步驟：非液體摩擦向心滑

22、動軸承的設計步驟：1）根據(jù)工作和使用條件，確定軸承的結構形式；）根據(jù)工作和使用條件，確定軸承的結構形式；2）選擇軸瓦材料；）選擇軸瓦材料；3）初步確定軸承的工作長度）初步確定軸承的工作長度B，B/d=0.51.5；4）校核軸承的工作能力，包括平均壓強）校核軸承的工作能力，包括平均壓強p、pv值、值、滑動速度滑動速度v；5）選擇軸承的配合；）選擇軸承的配合； 旋轉精度高的軸承，選較高旋轉精度高的軸承，選較高精度、較緊配合，旋轉精度低的軸承，選較低精度、精度、較緊配合，旋轉精度低的軸承，選較低精度、較松配合。較松配合。6）選擇潤滑方式和潤滑劑。）選擇潤滑方式和潤滑劑。三、推力滑動軸承的設計計算三、

23、推力滑動軸承的設計計算已知條件：外加徑向載荷已知條件：外加徑向載荷F (N)、軸頸轉速、軸頸轉速n(r/mm) 。Fad1d22221()4FppddZ1限制平均壓強限制平均壓強 p2. 驗算驗算pvm值值 222160 1000()4mmmd nFppddZ式中：式中：vm止推環(huán)平均直徑止推環(huán)平均直徑 ( ）處的圓周速度。）處的圓周速度。212mdddn 非液體摩擦推力滑動軸承的設計步驟：非液體摩擦推力滑動軸承的設計步驟：1）根據(jù)工作和使用條件，確定軸承的結構形式；）根據(jù)工作和使用條件，確定軸承的結構形式；2）選擇軸瓦材料；）選擇軸瓦材料；3）確定推力軸承的基本尺寸；）確定推力軸承的基本尺寸

24、；4）校核軸承的工作能力，包括平均壓強）校核軸承的工作能力，包括平均壓強p、pvm值；值；9.5 液體摩擦動壓向心滑動軸承的設計液體摩擦動壓向心滑動軸承的設計液體摩擦液體摩擦軸承分為軸承分為:流體動壓軸承流體動壓軸承流體靜壓軸承流體靜壓軸承徑向軸承徑向軸承推力軸承推力軸承軸頸和軸承兩軸頸和軸承兩相對運動表面相對運動表面間完全被一層間完全被一層油膜所分開。油膜所分開。 液體靜壓軸承工作原理：依靠液壓系統(tǒng)供給壓力液體靜壓軸承工作原理：依靠液壓系統(tǒng)供給壓力油，壓力油在軸承腔內強制形成壓力油膜，以隔油，壓力油在軸承腔內強制形成壓力油膜，以隔開摩擦表面。開摩擦表面。一、流體動壓潤滑形成原理一、流體動壓潤

25、滑形成原理 如圖如圖9-18a所示，兩平行板間充滿潤滑油，板所示，兩平行板間充滿潤滑油，板B靜靜止不動，板止不動，板A以速度以速度v向左運動。當板上無載荷時兩向左運動。當板上無載荷時兩平行板之間液體各流層的速度呈三角形分布，板平行板之間液體各流層的速度呈三角形分布，板A、B之間帶進的油量等于帶出的油量，因此兩板間油量之間帶進的油量等于帶出的油量，因此兩板間油量保持不變，亦即板保持不變，亦即板A不會下沉。但若板不會下沉。但若板A上承受載荷上承受載荷F時，油向兩側擠出時，油向兩側擠出(圖圖9-18b)，于是板，于是板A逐漸下沉，逐漸下沉，直到與板直到與板B接觸。這就說明兩平行板之間是不可能形接觸。

26、這就說明兩平行板之間是不可能形成壓力油膜的。成壓力油膜的。 如果板如果板A與板與板B不平行，板間的間隙沿運動方向由不平行，板間的間隙沿運動方向由大到小呈收斂的楔形，并且板大到小呈收斂的楔形，并且板A上承受載荷上承受載荷F，如圖，如圖9-18c所示。所示。圖圖9-18 當板當板A運動時，兩端的速度若按照虛線所示的三角運動時，兩端的速度若按照虛線所示的三角形分布，則必然進油多而出油少。由于液體實際上是形分布，則必然進油多而出油少。由于液體實際上是不可壓縮的，必將在間隙內不可壓縮的，必將在間隙內“擁擠擁擠”而形成壓力，迫而形成壓力，迫使進口端的速度曲線向內凹，出口端的速度曲線向外使進口端的速度曲線向

27、內凹，出口端的速度曲線向外凸，不會再是三角形分布。凸，不會再是三角形分布。 進口端間隙進口端間隙h1大而速度曲線內凹，出口端大而速度曲線內凹，出口端h2小而小而速度曲線外凸，于是有可能使帶進油量等于帶出速度曲線外凸，于是有可能使帶進油量等于帶出油量。同時，油量。同時，間隙內形成的液體壓力將與外載荷間隙內形成的液體壓力將與外載荷F平衡平衡。這就說明在間隙內形成了壓力油膜。這種。這就說明在間隙內形成了壓力油膜。這種借助相對運動而在軸承間隙中形成的壓力油膜稱借助相對運動而在軸承間隙中形成的壓力油膜稱為動壓油膜。圖為動壓油膜。圖c還表明從截面還表明從截面a-a到到c-c之間，各之間，各截面的速度圖是各

28、不相同的，但必有一截面截面的速度圖是各不相同的，但必有一截面b-b，油的速度呈三角形分布。油的速度呈三角形分布。二、液體動壓潤滑的基本方程二、液體動壓潤滑的基本方程-雷諾方程雷諾方程2. 基本假設基本假設:(1) 兩板間流體作層流運動；兩板間流體作層流運動；(2) 兩板間流體是牛頓流體，兩板間流體是牛頓流體，其粘度只隨溫度的變化而改其粘度只隨溫度的變化而改變變,忽略壓力對粘度的影響，忽略壓力對粘度的影響，而且流體是不可壓縮的；而且流體是不可壓縮的；1. 模型建立：模型建立：相互傾斜相互傾斜AB板，板， B 靜止、靜止、 A板速度為板速度為v(3) 與兩板與兩板M、N相接觸的流體層與板間無滑動出

29、現(xiàn)；相接觸的流體層與板間無滑動出現(xiàn)；（4）流體的重力和流動過程中產(chǎn)生的慣性力可以略去；）流體的重力和流動過程中產(chǎn)生的慣性力可以略去；（5）由于間隙很小，壓力）由于間隙很小，壓力p沿沿y方向大小不變；方向大小不變；（6）平板沿）平板沿Z方向無限長，所以流體沿方向無限長，所以流體沿Z方向無流動。方向無流動。在油膜中取出一微單元體它承受油壓在油膜中取出一微單元體它承受油壓p和內摩擦切和內摩擦切應力應力。根據(jù)平衡條件，。根據(jù)平衡條件， ,得：得：3. 液體動力潤滑的基本方程液體動力潤滑的基本方程雷諾方程雷諾方程0 dxdzdyydydzdxxppdxdzpdydz0 Xddddpxy整理后，得整理后，

30、得 :vy 由牛頓粘由牛頓粘性定律知：性定律知：壓力沿方向與速度沿壓力沿方向與速度沿y方向變化關系方向變化關系22pvxy036hhpxh 此式稱為一維流體動壓基本方此式稱為一維流體動壓基本方程，也叫程，也叫一維雷諾方程一維雷諾方程。22pvxy變形并積分變形并積分將將得得它描述了兩平板間油膜壓力它描述了兩平板間油膜壓力p的變化與潤滑油的動力的變化與潤滑油的動力粘度粘度、相對滑動速度、相對滑動速度v及油膜厚度及油膜厚度h之間的關系。之間的關系。Fvxyabcoho油壓油壓p分分布曲線布曲線分析分析 000000,0,0,0pxxhhxpxxhhxpxxhhx，油壓漸大，油壓極值，油壓漸小 兩摩

31、擦表面間必須有楔形間隙兩摩擦表面間必須有楔形間隙; 兩摩擦表面間必須有相對速度，且相對速度方向兩摩擦表面間必須有相對速度，且相對速度方向 使?jié)櫥褪節(jié)櫥蛷拇蠼孛孢M從小截面出從大截面進從小截面出; 潤滑油有一定的粘度，且供油充分。潤滑油有一定的粘度，且供油充分。形成流體動壓潤滑必要條件：形成流體動壓潤滑必要條件：三、液體摩擦動壓向心滑動軸承的工作過程三、液體摩擦動壓向心滑動軸承的工作過程a、n=0時，軸頸處于最低位置，軸與瓦間形成楔形間隙；時，軸頸處于最低位置，軸與瓦間形成楔形間隙；b、n0時，軸徑旋轉將油帶入間隙時，軸徑旋轉將油帶入間隙 當當n很小時：帶入油量少，軸頸沿孔壁向上爬行；很小時：

32、帶入油量少，軸頸沿孔壁向上爬行； 當當n增大時：帶油量增加，楔形油膜產(chǎn)生動壓力把軸徑托起增大時：帶油量增加，楔形油膜產(chǎn)生動壓力把軸徑托起c、n=nw時：軸頸穩(wěn)定在一個偏心位置上，油膜壓力與外時：軸頸穩(wěn)定在一個偏心位置上，油膜壓力與外載荷平衡。載荷平衡。d、軸心的位置是外載荷、轉速、潤滑油粘度的函數(shù)。、軸心的位置是外載荷、轉速、潤滑油粘度的函數(shù)。 n=0n=0n0n0n=nn=nw w保證動壓軸承完全在液體摩擦狀態(tài)下工作，軸承工作保證動壓軸承完全在液體摩擦狀態(tài)下工作，軸承工作時的時的最小油膜厚度最小油膜厚度hmin必須大于油膜允許值必須大于油膜允許值。同時，。同時，考慮到軸承工作時，不可避免存在

33、摩擦，引起軸承升考慮到軸承工作時，不可避免存在摩擦，引起軸承升溫，因此，還必須控制溫，因此，還必須控制軸承的溫升不超過允許值軸承的溫升不超過允許值。另。另外，動壓軸承在起動和停車時，處于為非液體摩擦狀外，動壓軸承在起動和停車時，處于為非液體摩擦狀態(tài)，受到平均壓強態(tài)，受到平均壓強p、滑動速度、滑動速度v及及pv的約束。的約束。這些約束條件分別為：這些約束條件分別為：pppvmpvmvvhminhmintt102/d/ r 相對間隙eOOmm偏心距，/e相對偏心距（偏心率）液體動壓向心滑動軸承的幾何參數(shù)如下：液體動壓向心滑動軸承的幾何參數(shù)如下：D、d分別為軸承孔和軸分別為軸承孔和軸徑的直徑，徑的直

34、徑，mm；=D-d直徑間隙，直徑間隙，mm；=R-r半徑間隙，半徑間隙，mm；l軸承長度，軸承長度，mm;l/d軸承長徑比軸承長徑比;h沿圓周方向任意位置的沿圓周方向任意位置的間隙間隙(油膜厚度油膜厚度) mm；OO1A，余弦定律：，余弦定律：102cos1cos(1cos )herh0相應于最大壓力處的油膜相應于最大壓力處的油膜厚度，厚度，mm；001cosh0相應于最大壓力處的極角。相應于最大壓力處的極角。hmin最小油膜厚度，最小油膜厚度，mm；相應極角相應極角=。min1(1)herhmin越小，偏心率越小，偏心率 越大，越大，軸承的承載能力越大。軸承的承載能力越大。 min1(1)h

35、er1. 最小油膜厚度最小油膜厚度hmin但為保證軸承能處于液體摩擦狀態(tài)，應滿足但為保證軸承能處于液體摩擦狀態(tài)，應滿足hminhmin2. 承載量系數(shù)承載量系數(shù)Cp一維雷諾方程的極坐標形式：一維雷諾方程的極坐標形式：0 v h hdxrdr將、帶入雷諾方程：036hhpxh 032coscos16 v1cosdpdrhmin越小，偏心率越小，偏心率 越大，軸承的承載能力越大。越大，軸承的承載能力越大。 2p2 vlFCCp為承載量系數(shù)，無量綱系數(shù)，為承載量系數(shù)，無量綱系數(shù)，計算很困難，工程上可查表確定。計算很困難，工程上可查表確定。2lpdFC 在外載荷在外載荷 F 作用下，徑向滑動軸承形成穩(wěn)

36、定的動作用下，徑向滑動軸承形成穩(wěn)定的動壓油膜后，油壓沿軸向近似拋物線分布。壓油膜后，油壓沿軸向近似拋物線分布。 根據(jù)雷諾方程，利用三重積分可以計算整個動根據(jù)雷諾方程，利用三重積分可以計算整個動壓油膜在外載荷壓油膜在外載荷 F 方向上產(chǎn)生的合力。方向上產(chǎn)生的合力。動壓潤滑軸承的設計應保證：動壓潤滑軸承的設計應保證：hminh=S(Rz1+Rz2)其中：其中： h=S(Rz1+Rz2)S 安全系數(shù)，常取安全系數(shù)，常取S2。一般軸承可取為一般軸承可取為3.2m和和6.3m，1.6 m和和3.2m。重要軸承可取為重要軸承可取為0.8m和和1.6m，或，或0.2m和和0.4m。Rz1、Rz2 分別為軸頸

37、和軸承孔表面粗糙度十點高度。分別為軸頸和軸承孔表面粗糙度十點高度。3. 熱平衡計算熱平衡計算為了控制潤滑油的溫升，需進行熱平衡計算。為了控制潤滑油的溫升，需進行熱平衡計算。熱平衡條件為：熱平衡條件為： 摩擦生熱量摩擦生熱量H潤滑油帶走的熱量潤滑油帶走的熱量H1軸承散發(fā)的熱量軸承散發(fā)的熱量H2sclFQt dt 式中：式中：摩擦因數(shù)；摩擦因數(shù)；c潤滑油的比定壓熱容，一般為潤滑油的比定壓熱容，一般為16802100 J/(kg.K)Q潤滑油的耗油量（潤滑油的耗油量（m3/s）。）。t出油平均溫度出油平均溫度 t2 與進油溫度與進油溫度 t1 之差（之差（）；）；潤滑油的密度，一般為潤滑油的密度，一

38、般為850900 （kgm3）。）。s軸承的表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)。軸承的表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)。v lvvfssQfpCpQccCdt=fCf式中：式中：軸承的摩擦特性系數(shù)軸承的摩擦特性系數(shù)由圖由圖9-21查得。查得。v lQQCd軸承的耗油量系數(shù)，由軸承的耗油量系數(shù)，由圖圖9-22查得。查得。Cf、CQ是無量綱參數(shù)，是相對偏心距是無量綱參數(shù)，是相對偏心距 和長徑比和長徑比l/d的函數(shù)的函數(shù)為了保證軸承能正常，其平均溫度為了保證軸承能正常，其平均溫度: tm 7080 設計時，應使進油溫度設計時，應使進油溫度: t1= =tm- -t/2 t/2 3540 當當t1 3540時，表明軸承的承載能力不足，可時，表明軸承的承載