滑動軸承(第17章)2

1、1機械設計第1章 滑動軸承217-1 概述17-2 滑動軸承的主要類型17-3 滑動軸承的材料17-4 潤滑材料和潤滑方法17-5 滑動軸承的條件性計算17-7 液體動力潤滑徑向滑動軸承的計算17-8 其它形式滑動軸承簡介第十七章 滑動軸承17-6 流體動壓潤滑方程式3滑動軸承滾動軸承417-1 滑動軸承概述軸承的作用是支承軸。二、分類按潤滑狀態(tài)不同分混合潤滑滑動軸承。液體潤滑滑動軸承動壓潤滑靜壓潤滑一.作用1、根據(jù)軸承工作的摩擦性質分滑動(摩擦)軸承滾動(摩擦)軸承2、根據(jù)承載方向分徑向軸承推力軸承5滑動軸承概述2三、滑動軸承的特點高速、高精度、重載的場合；如汽輪發(fā)電機、機床等。極大型的、極

2、微型的、極簡單的場合；如自動化辦公設備等。4受沖擊與振動載荷的場合；3結構上要求剖分的場合；如曲軸軸承四、滑動軸承的應用場合1承載能力大，耐沖擊；2工作平穩(wěn)，噪音低；3結構簡單，徑向尺寸小。缺點：啟動阻力大，潤滑、維護較滾動軸承復雜。617-2 滑動軸承的結構一、徑向滑動軸承的結構整體式徑向滑動軸承特點：結構簡單，成本低廉。應用：低速、輕載或間歇性工作的機器中。軸承座整體軸套油杯孔磨損后軸頸與軸承孔之間的間隙無法調整；只能沿軸向裝拆。7滑動軸承的結構2剖分式徑向滑動軸承特點：便于軸的安裝，間隙可調整，但結構復雜。 應用比較廣泛注：剖分面最好垂直于載荷方向 。 83調心式徑向滑動軸承特點：軸瓦能

3、自動調整位置，以適應軸的偏斜。 當軸傾斜時，可保證軸頸與軸承配合表面接觸良好，從而避免產生偏載。主要用于軸的剛度較小，軸承寬度較大的場合。9二. 推力滑動軸承結構環(huán)形軸端單止推環(huán)式多止推環(huán)式實心軸端10 環(huán)形軸端：軸頸接觸面上壓力分布較均勻，潤滑條件比實心式好。 單止推環(huán)式：利用軸頸的環(huán)形端面作為止推面，結構簡單，潤滑方便，可承受雙向軸向載荷。廣泛用于低速、輕載的場合。 多止推環(huán)式：承載能力大，可承受雙向軸向載荷。但各環(huán)間載荷分布不均勻。 11推力軸承為什么不宜采用端面實心式軸勁，而采用空心端面，或環(huán)狀軸勁？n端面實心式軸勁工作時，在不同半徑處的滑動速度不同，造成磨損不同。邊緣處半徑最大，磨損

4、最快，中心處理論上不磨損，形成壓強分布極不均勻?？招亩嗣婊颦h(huán)狀軸勁可克服端面實心式的缺點，環(huán)面的磨損均勻，壓強分布亦比較均勻。所以推力軸承不宜采用端面實心式，而采用空心端面或環(huán)狀軸勁。12按構造分類整體式對開式減摩材料按材料分類單金屬多金屬 三.軸瓦結構不便于裝拆，可修復性差。 便于裝拆，可修復。 如黃銅，灰鑄鐵等制成的軸瓦。以鋼、鑄鐵或青銅作軸瓦基體，在其表面澆鑄一層或兩層很薄的減摩材料（稱為軸承襯）。軸承襯的厚度很小，通常不超過 6 mm。13 軸瓦的固定整體式軸瓦14 1516軸瓦結構：由13層材料制成 軸瓦內表面結構 17油溝與油槽的位置 油槽的尺寸可查相關的手冊。軸瓦上開設油孔和油溝

5、油孔：供應潤滑油；油溝：輸送和分布潤滑油；18不要開在軸承的承載區(qū)內，否則將急劇降低軸承的承載能力油溝長度0.8B（軸瓦寬度），即。19問：滑動軸承為什么要設置軸瓦？軸承合金能否直接制成軸瓦n滑動軸承裝設軸瓦的原因是：要求軸瓦常用材料（銅合金）n與軸配用時減摩性好、摩擦系數(shù)小、軸瓦材料硬度低于軸勁硬度，使磨損主要發(fā)生在軸瓦上。因此，磨損報廢后，更換比更換軸的成本低，而軸承座仍可繼續(xù)使用。n軸承合金包括錫銻和鉛銻軸承合金。這類材料的機械強度低，不能直接制成軸瓦，只能作為軸承襯使用。2017.3 滑動軸承的材料1）減摩性、耐磨性、耐蝕性要好；2）抗膠合能力強，導熱性、散熱性好； 順應性：材料通過表

6、層的彈、塑性變形來補償軸承滑動表面接觸不良的能力。 嵌入性：材料容納硬質顆粒嵌入，從而減輕軸承滑動的刮傷和磨粒磨 的性能。 磨合性：軸瓦與軸頸表面應易于磨合，從而改善摩擦面的接觸狀況。. 一. 對軸承材料性能的要求：3）具有足夠的強度，主要包括疲勞強度和抗壓強度；4）具有良好的適應性，主要包括：21 二.滑動軸承的材料 1.軸承合金：僅用于軸承襯 2.青銅：廣泛應用 3.鋁基合金 4.鑄鐵：經濟、耐磨 5.粉末冶金：含油軸承 6.非金屬材料22滾動軸承與滑動軸承在應用上的一些區(qū)別滾動軸承與滑動軸承在應用上的一些區(qū)別n滾動軸承由于其標準化程度高，使用方便等特點，被應用的日益廣泛。但是滑動軸承由于

7、自身的不可替代的特點，在一些特殊應用場合占有重要的地位，n目前滑動軸承應用的主要場合：n 1.轉速極高的軸承n 滾動軸承在極高的轉速下會由于高溫使元件回火，流體 潤滑滑動軸承由于摩擦系數(shù)極小，發(fā)熱少，容易散熱等原 因，不會對軸承的工作性能產生影響。這（內圓磨床）n 2.載荷特重的軸承n 由于滾動軸承元件上為高副接觸，接觸應力大，特別是在重載情況下，極高的接觸應力會使元件失效?；瑒虞S承是低副接觸，接觸應力小，n 23n3.沖擊很大的軸承n 由于滾動軸承元件上為高副接觸，接觸應力大，在沖擊作用下，極易造成永久變形，滑動軸承的油膜可以起到緩沖作用，不會對元件造成永久性傷害。（軋鋼機）n 4.要求特別

8、精密的軸承n 有些應用場合載荷很大，轉速極低，同時要求設備具有極高的定位精度，（大型天文望遠鏡，大型雷達）n 5.剖分式軸承n 滑動軸承很容易做成剖分式結構，但是滾動軸承入做成剖分結構則對性能有很大影響，（內燃機曲軸軸承，連桿軸承，曲柄壓力機軸承）n 6.有特殊要求的軸承（特大尺寸，特殊介質，）24摩擦和磨損1.干摩擦：表面間無潤滑劑或保護膜的純金屬間的摩擦；2.邊界摩擦：表面被吸附在表面的邊界膜隔開；3.流體摩擦：表面被流體完全隔開，摩擦性能取決于內部分子間的 粘性阻力4.混合摩擦：前面三種的混合狀態(tài)，部分固體凸峰接觸17-4 滑動軸承的潤滑干摩擦液體摩擦邊界摩擦25邊界摩擦：表面被吸附在表

9、面的邊界膜隔開；按邊界膜形成機理，邊界膜分為： 吸附膜 潤滑劑中分子吸附在金屬表面而形成的邊界膜； n化學反應膜潤滑劑中以原子形式存在的某些元素與金屬反應生成化合物，在金屬表面形成的薄膜。反應膜具有較高的熔點，比吸附膜穩(wěn)定。對于要求低摩擦的摩擦副，液體摩擦是比較理想的的狀態(tài)，維持邊界摩擦或混合摩擦是最低要求。磨損磨損：使摩擦表面物質不斷損失的現(xiàn)象稱為磨損磨損。26一.潤滑油的主要指標1.粘度粘度:流體抵抗變形的能力，標志著流體內摩擦阻力的大小。a）動力粘度牛頓粘性定律：在流體中任意點處的切應力均與該處流體的速度梯度成正比。u=0Uhuxz:dudz 即剪切應力動力粘度速度梯度h27運動粘度與動

10、力粘度的換算關系：n動力粘度：主要用于流體動力計算。Pasn運動粘度：使用中便于測量。m2/ssm /22.油性油性（潤滑性）：潤滑油在摩擦表面形成各種吸附膜和化學反應膜的性能，邊界潤滑取決于油的吸附能力。；其它其它：燃點、閃點、凝點、化學穩(wěn)定性;粘度 摩擦力發(fā)熱 28轉速高、壓力小時，油的粘度應低一些；反之，粘度應高一些。高溫時，粘度應高一些；低溫時，粘度可低一些。二、選擇原則二、選擇原則三、潤滑脂 （ 速度較小時可選擇） 特點：無流動性，可在滑動表面形成一層薄膜， 承載能力大，但性能不穩(wěn)定，摩擦功耗大 。 適用場合 ：要求不高、難以經常供油，或者低速重載、 溫度變化不大 以及作擺動運動的

11、軸承中。 性能指標：錐入度和滴點。29 固體潤滑劑 用于有特殊要求的場合，如要求環(huán)境清潔、真空或高溫等。常用的有：二硫化鉬，碳石墨，聚四氟乙烯等。 使用方法：1）涂敷、粘結或燒結在軸瓦表面；四.潤滑脂的 選擇原則：）當壓力高和滑動速度低時，選擇針入度小的潤滑脂；反之，選擇錐入度大的潤滑脂。）所用潤滑脂的滴點，一般應較軸承的工作溫度高約2030，以免工作時潤滑脂過多地流失。五. 其它潤滑材料2）或調配到潤滑油和潤滑脂中使用；30六、潤滑方法將潤滑劑送入軸承的方法主要有：1）壓力潤滑； 2）滴油潤滑；3）飛濺潤滑；4）潤滑杯（脂潤滑）；5）油環(huán)潤滑；7）油繩潤滑；6）油墊潤滑；可根據(jù)系數(shù) K 來選

12、擇潤滑方法。（ p = F / Bd軸承的壓強（MPa）軸頸的圓周速度（m/s）BdF3kpv3117-5 滑動軸承的條件性計算一、混合摩擦滑動軸承失效形式一、混合摩擦滑動軸承失效形式主要失效形式：膠合、磨損等設計準則：至少保持在邊界潤滑狀態(tài)，即。磨損及膠合32MPapdBFp .1以限制磨損驗算平均壓強 二.徑向滑動軸承的計算 smMPapvpvpv/,.2限制溫升值驗算：，。Bd式中：B軸承寬度（ mm ） ； p軸瓦材料的許用平均壓強（MPa）。20000100060pvBFndndBFpvMpam/s33smvdnv/100060.3限制溫升及加劇磨損驗算滑動速度：限制pv是為了。 p

13、v摩擦功耗發(fā)熱量易膠合：。342201.: ()4FppMPakddz驗算平均壓強02.:/30000()F npvpvpvMPa m skddz驗算值三.推力滑動軸承的計算 a)實心式 b)空心式 c)單環(huán)式 d)多環(huán)式Z止推環(huán)數(shù)。式中：d2、d0止推軸承環(huán)形接觸面的外徑和內徑。3517.6流體動力潤滑的基本理論雷諾方程yxp平衡方程：代入：粘度公式y(tǒng)u22)yuyuyxp（取微單元體受力分析，x軸方向36212yC yC1 p積分得u=2x代入邊界條件：y=0，u=v；y=h，u=0流速方程：yhyxpyhhvu)(21)(連續(xù)流動方程：任何截面沿x方向單位寬度流量qx相等301212hx

14、phvdyuqhx設在最大油壓Pmax處，h=h0(即0 xp 時，h=h0)，此時：02hvqx301212121hxpvhvh37vVxyVvV=0F 油壓p分布曲線 vv0px0px0px036()pvhhxh一維雷諾方程：h0為油壓最大處的間隙38 形成流體動力潤滑的必要條件：1.潤滑油有一定粘度；2.兩摩擦表面有一定相對滑動速度；3.兩表面形成收斂的油楔；4.充足的供油。（最小油膜厚度大于粗糙度）楔形效應036()pvhhxh一維雷諾方程：3917.7液體動壓軸承的設計計算一一.流體動壓滑動軸承的工作狀態(tài)no1oo1oo1oo1onn靜止靜止啟動啟動不穩(wěn)定運行不穩(wěn)定運行穩(wěn)定運行穩(wěn)定運

15、行RRRR40二二.徑向滑動軸承的主要幾何參數(shù).半徑間隙rR.相對間隙r.偏心距e.偏心率e.最小油膜厚度min(1)(1)herh RrOOMhm i neFOOMe c o scoscos(1cos )hRree 任一 角處的油膜厚度41h RrOOMhm i neFOOMe c o s42三、承載能力和索氏數(shù)三、承載能力和索氏數(shù)S S0 0 軸承包角，軸瓦連續(xù)包圍軸頸所對應的角度。1+2 承載油膜角1 油膜起始角2 油膜終止角p=pmax處：h=h0，=0 從OO起至任意膜厚處的油膜角。4344當B=，即無限寬軸承時，油沿軸向無流動306hhhvdxdprddx )cos1 (h rv轉

16、換為極坐標：得：ddp302)cos1 ()cos(cos645積分一次得任意處的油膜壓力p：ddpp302)cos1 ()cos(cos611在1至2區(qū)間內，沿外載荷方向單位寬度的油膜力為：rdpF)(180cos211對有限寬軸承，若不計端泄，油膜承載力F為：2110032(coscos)cos 1801cosd BFdd),(.02fSBdFS0 索氏數(shù)，無量綱46S 安全系數(shù)，考慮表面形狀不準確和零件變形，S2 一般可取；四、保證液體動力潤滑的條件（四、保證液體動力潤滑的條件（）：）：)()1 (21minzzRRSrhRz1、Rz2 軸頸、軸瓦表面微觀不平度的十點高度，m47五. 熱

17、平衡計算目的：為了控制潤滑油的溫升，需進行熱平衡計算。熱平衡條件為：摩擦生熱量潤滑油帶走的熱量軸承散發(fā)的熱量vpbFcqtBdt 式中：摩擦因數(shù)；cp潤滑油的比定壓熱容，一般為16802100 J/(kg.K)qv潤滑油的體積流量（m3/s），ab軸承的表明傳熱系數(shù)t出油平均溫度 t2 與進油溫度 t1 之差（）；潤滑油的密度，一般為850900 （kgm3）。48液體動力潤滑徑向滑動軸承的計算6其中：BdCqqv Cq流量系數(shù)，與 B/d 和 有關。CC摩擦特性系數(shù)，與 B/d 和 有關將兩式代入上式得：溫升 注：一般按潤滑油平均溫度時的粘度，計算軸承的承載能力。 計算時，通常取 t1= 3

18、545。t平均溫度：Ctttttm7521)(2112149六、參數(shù)選擇六、參數(shù)選擇5 . 15 . 0dBB/d 端泄量，承載能力 ，軸承剛度，t，B/d端泄量，承載能力，運轉穩(wěn)定性50 F 承載能力，但易發(fā)熱dBFp p F一定時，B、d可，尺寸；傳動較平穩(wěn)p hmin 不易形成動壓潤滑，磨損p F，軸頸運動易失穩(wěn)高速：發(fā)熱嚴重 使 q 端泄，溫升重載：承載能力 選51液體動力潤滑徑向滑動軸承的計算9七、液體動力潤滑徑向滑動軸承的設計過程已知條件：外加徑向載荷F(N)，軸頸轉速n(r/min)及軸頸直徑d(mm)。設計及驗算： 保證在平均油溫 tm下 hmin h 驗算溫升 選擇軸承材料，驗算 p、v、pv。 選擇軸承參數(shù)，如軸承寬度