機(jī)械設(shè)計(jì)課件viewfile9

1、第九章 滑動(dòng)軸承1 概述2 滑動(dòng)軸承的主要類型3 軸瓦結(jié)構(gòu)4 滑動(dòng)軸承材料5 滑動(dòng)軸承的條件性計(jì)算6 液體動(dòng)力潤(rùn)滑的基本方程式7 液體動(dòng)力潤(rùn)滑徑向軸承的計(jì)算1 1、概述、概述一、分類一、分類1、根據(jù)軸承工作的摩擦性質(zhì)分滑動(dòng)(摩擦)軸承滾動(dòng)(摩擦)軸承2、根據(jù)承載方向分徑向軸承推力軸承邊界摩擦：極限狀態(tài)、邊界膜作用；液體摩擦：兩表面完全隔開(kāi)；非液體摩擦（混合摩擦）：部分固體凸峰接觸；3、根據(jù)軸承摩擦狀態(tài)分（p58，圖4.1）干摩擦：兩表面直接接觸；干摩擦液體摩擦邊界摩擦對(duì)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；對(duì)于要求高摩擦的摩擦副，則希望處于干摩擦狀

2、態(tài)或邊界摩擦狀態(tài)。摩擦摩擦：一物體與另一物體直接接觸，當(dāng)兩者間有運(yùn)動(dòng)或有運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)時(shí)，接觸表面要產(chǎn)生切向阻力（即摩擦力摩擦力），這種現(xiàn)象成為摩擦摩擦。磨損磨損：使摩擦表面物質(zhì)不斷損失的現(xiàn)象稱為磨損磨損。 單位時(shí)間里的磨損量稱為磨損率磨損率。二、液體潤(rùn)滑滑動(dòng)軸承按油膜形成原理二、液體潤(rùn)滑滑動(dòng)軸承按油膜形成原理1、靜壓軸承2、流體動(dòng)壓潤(rùn)滑軸承無(wú)外部壓力源，油膜靠摩擦面的相對(duì)運(yùn)動(dòng)而自動(dòng)形成。三、特點(diǎn)及應(yīng)用場(chǎng)合三、特點(diǎn)及應(yīng)用場(chǎng)合1、壽命長(zhǎng)、宜于高速；2、耐沖擊、振動(dòng)；油膜吸振作用；3、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，可用于曲軸；4、承載能力高（重載）缺點(diǎn)：起動(dòng)阻力大，潤(rùn)滑、維護(hù)較滾動(dòng)軸承復(fù)雜。外部一定壓力的流體進(jìn)入摩擦面，建

3、立壓力油膜。四、潤(rùn)滑油主要特性四、潤(rùn)滑油主要特性1、粘度：流體抵抗變形能力，衡量流體內(nèi)摩擦阻力大小的指標(biāo)。粘度 摩擦力發(fā)熱 yuAF動(dòng)力粘度 Pas（泊P）2、（潤(rùn)滑劑）油性油吸附于摩擦表面的性能，邊界潤(rùn)滑取決于油的吸附能力。工業(yè)上常用運(yùn)動(dòng)粘度：sm /2（斯St）P73對(duì)于層流（牛頓流體）：3、粘度的測(cè)定粘度的測(cè)定3種方法3種單位動(dòng)力粘度 (絕對(duì)粘度）運(yùn)動(dòng)粘度 : 流體動(dòng)力粘度與同溫度下流體密度的比值。恩氏粘度 E Et t 相對(duì)粘度相對(duì)粘度1 Pa.s = 1 N.s / m2國(guó)際單位制 P(泊泊) 物理單位 1 Pa.s = 10 P 1P= 100 cP = ( Pa.s) / (kg

4、/m3 ) m2 /s t t c c = 0.0064 E Et t 0.0055 / E Et t 常用斯St 1St = 1 cm2 /s = 100 cSt轉(zhuǎn)速高、壓力小時(shí)，油的粘度應(yīng)低一些；反之，粘度應(yīng)高一些。高溫時(shí)，粘度應(yīng)高一些；低溫時(shí)，粘度可低一些。4 4、選擇原則、選擇原則五、潤(rùn)滑脂 特點(diǎn)：無(wú)流動(dòng)性，可在滑動(dòng)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(chǎng)合 ：要求不高、難以經(jīng)常供油，或者低速重載、 溫度變化不大 以及作擺動(dòng)運(yùn)動(dòng)的 軸承中。 性能指標(biāo)：針入度和滴點(diǎn)。2 2、滑動(dòng)軸承的主要類型、滑動(dòng)軸承的主要類型一、整體式一、整體式結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、磨損后無(wú)法調(diào)整軸承

5、間隙，裝拆不便。用于：低速、輕載的間歇工作場(chǎng)合，無(wú)法用于曲軸二、剖分式二、剖分式特點(diǎn)于整體式相反。5 . 1dB（寬徑比）時(shí)，采用。三、自動(dòng)調(diào)心軸承三、自動(dòng)調(diào)心軸承3 3、軸瓦結(jié)構(gòu)、軸瓦結(jié)構(gòu)按構(gòu)造分類整體式對(duì)開(kāi)式減摩材料按材料分類單金屬多金屬按加工分類鑄造軋制 軸瓦上開(kāi)設(shè)油孔和油溝油孔：供應(yīng)潤(rùn)滑油；油溝：輸送和分布潤(rùn)滑油；6.36.36.33.23.23.23.225其余D(H8)D (K6)0油溝、油孔：，否則，油溝長(zhǎng)度0.8B（軸瓦寬度），即。4 4、滑動(dòng)軸承材料、滑動(dòng)軸承材料軸承材料軸瓦和軸承襯材料主要失效：磨損，其次強(qiáng)度不足引起的疲勞破壞等。一、對(duì)材料的要求一、對(duì)材料的要求1、良好耐磨

6、性、減摩性及磨合性（跑合性）2、足夠的強(qiáng)度、塑性、嵌藏性、順應(yīng)性3、耐腐蝕性4、導(dǎo)熱性好、線膨脹系數(shù)小5、工藝性好6、經(jīng)濟(jì)性二、常用材料二、常用材料1、金屬材料（）、青銅等；3、非金屬材料塑性、橡膠等。5 5、滑動(dòng)軸承的條件性計(jì)算、滑動(dòng)軸承的條件性計(jì)算一、混合摩擦滑動(dòng)軸承失效形式一、混合摩擦滑動(dòng)軸承失效形式膠合、磨損等設(shè)計(jì)準(zhǔn)則：至少保持在邊界潤(rùn)滑狀態(tài)，即。計(jì)算方法：簡(jiǎn)化計(jì)算（條件性計(jì)算）強(qiáng)度低，僅用作軸承襯2、粉末冶金材料，低速重載，具有自潤(rùn)滑性能。（多孔結(jié)構(gòu)）復(fù)雜失失 效效 形形 式式 圖圖 例例磨損及膠合點(diǎn)蝕及金屬剝落1、限制軸承平均壓強(qiáng) pdBFpF 徑向載荷, N；d 軸頸直徑, mm

7、；B 軸瓦有效寬度,mm；p 許用壓強(qiáng),Mpa。：，。2、限制pv值20000100060pvBFndndBFpvMpam/s pv摩擦功耗發(fā)熱量易膠合：限制pv是為了。 軸承發(fā)熱量單位面積摩擦功耗pv二、徑向軸承二、徑向軸承3、限制滑動(dòng)速度vsmvdnv/100060：。已知：徑向載荷F，轉(zhuǎn)速n，寬徑比0 . 1dBv，p，pv。求：保證混合潤(rùn)滑條件下的軸頸直徑d=？解：1）由：pdBFppFd 綜合應(yīng)用：2）由：100060vdnvnvd1000601) d 2)三、推力軸承（方法同徑向軸承）（自學(xué)）三、推力軸承（方法同徑向軸承）（自學(xué)）結(jié)構(gòu)：空心、實(shí)心、單環(huán)、多環(huán)實(shí)心式：邊緣v大，磨損快

8、，中間p，壓力分布不均?？招氖剑簤毫Ψ植季鶆蛐?。6 6、液體動(dòng)力潤(rùn)滑的基本方程式、液體動(dòng)力潤(rùn)滑的基本方程式一、液體動(dòng)壓潤(rùn)滑基本方程一、液體動(dòng)壓潤(rùn)滑基本方程雷諾方程雷諾方程1、建模為方便研究，作如下假設(shè)： 研究對(duì)象：被潤(rùn)滑油隔開(kāi)作相對(duì)運(yùn)動(dòng)的兩剛體，一個(gè)以v運(yùn)動(dòng)，一個(gè)靜止。1）忽略p-效應(yīng)（壓粘效應(yīng)）一般情況適用，對(duì)高副不適用（如齒輪）2）油沿z方向無(wú)流動(dòng)，即無(wú)限寬軸承0zpB（無(wú)限寬）：一維方程3）層流（一般中高速情況；特高速“湍流”、“紊流”）4）油與表面吸附，一起運(yùn)動(dòng)或靜止即：油層流速y=0，u=v(板速)y=h，u=0(靜止板)5）不計(jì)油的慣性力和重力6）油不可壓縮：=const端泄端泄B

9、B為有限寬時(shí)：二維方程2、求解針對(duì)“連續(xù)介質(zhì)”，通過(guò)取“微單元體”手段：:0X0)()(dxdzdyydxdzdydzdxxpppdydzyxpyu由于：22yuxp流速方程：yhyxpyhhvu)(21)(剪切流(直線分布)壓力流(拋物線分布)二次積分21221CyCyxpu代入邊界條件： y=0，u=v；y=h，u=0pmaxOxyh0hh0h0exeep=0pexe0移動(dòng)件靜止件eex=0p靜止件移動(dòng)件h=h0p=0連續(xù)流動(dòng)方程：任何截面沿x方向單位寬度流量qx相等301212hxphvdyuqhx設(shè)在最大油壓Pmax處，h=h0(即0 xp 時(shí)，h=h0)，此時(shí)：02hvqx30121

10、2121hxpvhvh30)(6hhhvxp一維雷諾方程（一維雷諾方程（R RE E）二、油楔承載機(jī)理二、油楔承載機(jī)理由RE油壓變化與、v、h有關(guān)p 積分油膜承載能力平衡外載當(dāng)hh0時(shí)，0 xp，油壓為增函數(shù)；當(dāng)h=h0時(shí)，0 xp，p=pmax；當(dāng)hh0時(shí)，0 xp，油壓為減函數(shù)。 可見(jiàn)，對(duì)收斂形油楔，油楔內(nèi)各處油壓大于入口、出口處油壓正壓力承載。任何截面處h=h0，xp=0，不能產(chǎn)生高于出口、入口處的油壓不能承載。進(jìn)口小、出口大，油壓p低于出口、入口壓力（負(fù)壓）不能承載，相反使兩表面相吸。若二板平行：v若二滑動(dòng)表面為擴(kuò)散形：v1、潤(rùn)滑油有一定。2、有一定。承載能力v；3、相對(duì)滑動(dòng)面之間必須

11、形成， 即：油從大口流進(jìn)，小口流出。 （入口、出口處p油楔內(nèi)p）4、有足夠。xp，承載能力。液體動(dòng)壓潤(rùn)滑形成的：P344FFF7 7、液體動(dòng)力潤(rùn)滑徑向軸承的計(jì)算、液體動(dòng)力潤(rùn)滑徑向軸承的計(jì)算1）起動(dòng)階段。2）不穩(wěn)定潤(rùn)滑階段，軸瓦摩擦力作用下“爬坡”。3）液體動(dòng)力潤(rùn)滑階段，n足夠大，軸頸中心O向軸承中心O漂移。一、動(dòng)力潤(rùn)滑狀態(tài)的建立：三階段一、動(dòng)力潤(rùn)滑狀態(tài)的建立：三階段h RrOOMhmineFOOMecos1、固定參數(shù)R軸承孔半徑（D）；r軸頸半徑（d）；2rR（直徑間隙dD ）；dr；：B/d。二、幾何關(guān)系二、幾何關(guān)系2、動(dòng)態(tài)參數(shù)（變參數(shù)）：OOe：rRee 表示偏心程度10)1 (minrr

12、eh（hmin）任一位置處，油膜厚度h：coscosrRedOMDMOdODOh )cos1 ()cos1 (rh：連心線OO與外載F方向之間的夾角。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(duì)應(yīng)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。當(dāng)B=，即無(wú)限寬軸承時(shí)，油沿軸向無(wú)流動(dòng)，一維RE306hhhvdxdprddx )cos1 (h rv轉(zhuǎn)換為極坐標(biāo)：得：ddp302)cos1 ()cos(cos6積分一次得任意處的油膜壓力p：ddpp302)cos1 ()cos(cos611在1

13、至2區(qū)間內(nèi)，沿外載荷方向單位寬度的油膜力為：rdpF)(180cos211對(duì)有限寬軸承，若不計(jì)端泄，油膜承載力F為：.2BdF),(.02fSBdFS0 索氏數(shù)，無(wú)量綱單位：F N，B、d m， Pas， rad/s20BdSF軸承實(shí)際承載能力小于上式（端泄）計(jì)入端泄時(shí)：),(0dBfSB/d 端泄 S0其它參數(shù)相同時(shí)，S0 F，承載力B/d一定： S0 F， hmin但保證流體動(dòng)力潤(rùn)滑：minminhh， 承載能力)1 (min rh四、流量計(jì)算四、流量計(jì)算體積流量：vvqdq3vm3五、功耗計(jì)算五、功耗計(jì)算vFvFPu),(dBfu 摩擦特性系數(shù)vq 無(wú)量綱體積流量，),/,(dBfP35

14、0：圖17.19P350：圖17.20t= （P352 式17.17）t 油溫升 t = t2t1流出流入平均溫度：Ctttttm7521)(21121CCt45301t2max 表17.5六、熱平衡計(jì)算六、熱平衡計(jì)算摩擦功熱量：vF 流動(dòng)的潤(rùn)滑油帶走：tqcvp通過(guò)軸承座散熱：tdBb熱平衡條件：tdBtqcvFbvpS 安全系數(shù)，考慮表面形狀不準(zhǔn)確和零件變形，S2 一般可?。话?、參數(shù)選擇八、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(yùn)轉(zhuǎn)穩(wěn)定性七、保證液體動(dòng)力潤(rùn)滑的條件（七、保證液體動(dòng)力潤(rùn)滑的條件（）：）：)()1 (21minzzRRSrhRz1、Rz2 軸頸、軸瓦表面微觀不平度的十點(diǎn)高度，m F 承載能力，但易發(fā)熱dBFp p F一定時(shí)，B、d可，尺寸；傳動(dòng)較平穩(wěn)p hmin 不易形成動(dòng)壓潤(rùn)滑，磨損p F，軸頸運(yùn)動(dòng)易失穩(wěn)高速：發(fā)熱嚴(yán)重 使 q 端泄，溫升重載：承載能力 選3、由于影響液體動(dòng)壓軸承的，所以設(shè)計(jì)中若調(diào)整了某一參數(shù)，將會(huì)影響其它參數(shù)，凡受到影響的參數(shù)都應(yīng)重新計(jì)算。注意：1、液體動(dòng)力潤(rùn)滑軸承在，設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)驗(yàn)算pp，vv，pvpv2、零件有制造誤差，計(jì)算時(shí)應(yīng)分別對(duì)對(duì)應(yīng)的max對(duì)應(yīng)的min兩種狀