第十五章 滑動軸承

主要內(nèi)容:

滑動軸承的類型、結(jié)構(gòu)滑動軸承的材料和選擇非液體潤滑軸承的設(shè)計計算動壓潤滑基本原理

本章重點(diǎn):軸瓦的材料及結(jié)構(gòu)非液體潤滑軸承的設(shè)計計算動壓潤滑基本原理本章難點(diǎn):

動壓潤滑基本原理第十二章滑動軸承

p.275一、軸承功用滑動軸承

動畫滾動軸承

動畫1、支承軸及軸上零件，并保證旋轉(zhuǎn)精度；2、減少軸與支承間的摩擦與磨損。向心軸承推力軸承向心推力軸承二、軸承的分類1.按摩擦性質(zhì)2.按載荷的方向§12-1 概述滑動軸承滾動軸承：摩擦損失較小，且已高度標(biāo)準(zhǔn)化，應(yīng)用極為廣泛。但以下場合不適用：1.要求徑向尺寸很??；2.振動和沖擊載荷很大；3.因裝配原因必需用剖分式；4.特別重型的；5.工作轉(zhuǎn)速特別高或要求回轉(zhuǎn)精度特別高?；瑒虞S承：

高速、高精度、重載、結(jié)構(gòu)上要求剖分等場合。例如：汽輪機(jī)、離心式壓縮機(jī)、內(nèi)燃機(jī)、大型電機(jī)（高速高精度）水泥攪拌機(jī)、滾筒清砂機(jī)、破碎機(jī)等（低速重載帶沖擊）三、滑動軸承應(yīng)用1.按承載方向分－2.按滑動表面間潤滑狀態(tài)分－徑向軸承止推軸承3.按液體潤滑承載機(jī)理分－整體式…對開式…液體潤滑軸承不完全液體潤滑軸承無潤滑軸承液體動力潤滑軸承液體靜壓潤滑軸承四、滑動軸承的分類§12-2滑動軸承的主要結(jié)構(gòu)形式一、向心滑動軸承→主要承受徑向載荷FR1整體式滑動軸承結(jié)構(gòu)：軸承座，軸承襯套特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡單，價格低廉，裝拆不便，磨損后不可調(diào)整間隙，低速輕載

軸瓦能擺動，適應(yīng)軸的變形,用于支承跨距較大或多支點(diǎn)的長軸3自動調(diào)心式滑動軸承2對開/剖分式滑動軸承結(jié)構(gòu)：軸承座、軸承蓋，剖分軸瓦、螺栓聯(lián)接特點(diǎn)：裝拆方便，磨損后可調(diào)整間隙，應(yīng)用廣泛，結(jié)構(gòu)已標(biāo)準(zhǔn)化。軸瓦軸承襯下圖是一種常見的承受軸向載荷的止推軸承，它由軸承座1、推力軸瓦2、向心軸瓦3組成。為了便于對中，推力軸瓦底部制成球面，銷釘4用來防止推力軸瓦2隨軸5一起轉(zhuǎn)動。這種軸承主要承受軸向載荷，也可借助向心軸瓦3承受較小的徑向載荷。在止推軸承上開出若干楔形扇形面→固定式可傾式→可形成動壓潤滑二、推力滑動軸承→主要承受軸向載荷FA→實(shí)心、空心、單環(huán)、多環(huán)式

軸瓦直接與軸頸配合，工作表面→承載面、摩擦面；→非液體摩擦滑動軸承的工作能力和使用壽命，主要取決于軸瓦材料的選擇及結(jié)構(gòu)的合理性。軸瓦結(jié)構(gòu)厚壁、薄壁整體式對開式單層、雙層、多層材料三、對軸瓦結(jié)構(gòu)的要求P2811軸瓦結(jié)構(gòu)2軸承應(yīng)開油孔、油溝(油的供應(yīng)、輸送及分布)開設(shè)油孔及油溝的原則：1）進(jìn)油口開在非承載區(qū)，否則會降低油膜的承載能力3）油槽軸向不能開通，以免油從油溝端部大量流失單→整體式→最大油膜厚度處油膜壓力最小雙→對開式→剖分面處周向油槽→載荷方向變動范圍超過180°→中部軸向油槽｛2）油槽3剖分式軸瓦的剖分面應(yīng)⊥載荷斜開向心軸承§12-3滑動軸承的失效形式及常用材料p.277一、失效形式→間隙↑→運(yùn)動精度↓→耗功→溫度↑→粘度↓潤滑惡化→燒瓦、膠合磨粒磨損(主要):刮傷:咬粘（膠合）:疲勞剝落:腐蝕:硬?；虼植诜濉蝹麧櫥А掣胶瓦w移⊥VS方向的裂紋→軸承襯疲勞剝落潤滑劑對金屬元素的氧化及腐蝕要求：1、摩擦系數(shù)小；2、耐磨、耐蝕、抗膠合能力強(qiáng)；3、足夠的強(qiáng)度和可塑性；4、導(dǎo)熱性好，熱膨脹系數(shù)小二、軸承材料P274第11

以錫或銻為軟基體，均夾著銻錫、銅錫硬晶?！槕?yīng)性、嵌入性和磨合性最好，但價高、強(qiáng)度低→做軸承襯澆鑄在鋼、鑄鐵或青銅軸瓦上。1）軸承合金(白合金、巴氏合金)1金屬材料:表12-2p.275硬晶粒錫(銻)2）青銅青銅的強(qiáng)度高，耐磨性與導(dǎo)熱性好，但可塑性差，不易跑合?！糜谳S瓦的青銅有錫青銅、鋁青銅、鉛青銅黃銅、鑄鐵、鋁基軸承合金等2.粉末冶金材料(多孔質(zhì)金屬材料)3非金屬材料：塑料、尼龍、橡膠、硬木含油軸承（→鐵（銅）粉＋石墨→壓型→燒結(jié)）這種軸承具有多孔性組織，孔隙內(nèi)可以儲存潤滑油。常用材料性能比較材料組成性能特點(diǎn)應(yīng)用軸承合金(巴氏合金)Sn,Pb,Sb合金耐磨，磨合，導(dǎo)熱性，油吸附性好強(qiáng)度小，價格貴重載，中高速青銅Cu+Sn,Pb,Al較硬,強(qiáng)度高,耐磨磨合性差重載，中速粉末冶金Fe+石墨Cu+石墨含油軸承韌性低平穩(wěn)載荷，無沖擊，中低速鑄鐵HT、KT軸頸硬度>軸瓦硬度輕載，低速§12-6不完全液體潤滑滑動軸承的設(shè)計計算→維持邊界油膜不遭破裂→最低要求p.281第5(一)設(shè)計準(zhǔn)則主要失效→磨粒磨損→燒瓦、膠合條件性油不被過大壓力擠出→不產(chǎn)生過大磨損限制溫升→防止油膜破裂→防止膠合限制局部pv值→限制局部溫升(二)設(shè)計計算步驟:(1)確定軸承結(jié)構(gòu)型式,選擇軸瓦和軸承襯材料;(2)選取軸承的寬徑比B/d,確定軸承的寬度B;(3)驗(yàn)算軸承的的工作能力。dB一.徑向軸承：P286MPa·m/S(12-2)2.驗(yàn)算pｖ值→MPa(12-1)1.軸承壓強(qiáng)(p)驗(yàn)算→油不被過大壓力擠出→不產(chǎn)生過大磨損限制溫升→防止油膜破裂→防止膠合二.推力軸承F－徑向載荷N；B－軸承寬度mm；d－軸頸直徑mm；n－軸頸轉(zhuǎn)速r/min；[p]，[pv]－許用應(yīng)力MPa,MPa·m/S查表(12-2)3.驗(yàn)算ｖ值→限制局部pv值→限制局部溫升m/s(12-3)二.止推軸承P.2871.軸承壓強(qiáng)驗(yàn)算:d2、d1—環(huán)狀支承面的外、內(nèi)徑mmZ—軸環(huán)數(shù)2.驗(yàn)算ｐｖ值:

Mpa(12-4)Mpa·m/S(12-5)Vm—支承面平均半徑的圓周速度m/s[p],[pV]－許用應(yīng)力Mpa,Mpa·m/S

(表12-5,P.287)d2§12-5潤滑劑和潤滑裝置P284、P52潤┌潤滑油→液體滑│潤滑脂→半固體劑└固體潤滑劑一、潤滑劑潤滑目的：摩擦功耗↓磨損↓,冷卻、吸振、防銹1潤滑油主要性能指標(biāo):粘度牛頓液體流動定律即：潤滑油作層流流動時,各油層間的剪應(yīng)力與速度梯度成正比。粘度受溫度影響很大：溫度↑→粘度↓→潤滑效果↓。η－動力粘度（常簡稱為粘度）Pa·S(N·s/m2)(國際)它標(biāo)志著液體抵抗變形的能力,液體的內(nèi)摩擦阻力的大小。→潤滑效果好，具冷卻、清洗作用。但供油、密封麻煩。使用潤滑油特點(diǎn):ν－運(yùn)動粘度(m2/s)：常用單位ρ－液體密度(kg/m3)選擇原則：溫度高、載荷大——粘度高；載荷小、速度高——粘度小；2潤滑脂潤滑油+稠化劑(如鈣、鈉、鋁等金屬皂)混合稠化而成。特點(diǎn):→油膜承載力大，不易流失，易密封維護(hù),但啟動阻力大，散熱性差。3固體潤滑劑→石墨、ＭoS2、聚氟乙稀等一般用于有特殊要求的場合。┌間歇潤滑:油孔、油杯└連續(xù)潤滑:油杯、油環(huán)、飛濺、壓力二、潤滑裝置潤滑方法§12-7液體動力潤滑的基本原理p.288一、液體動壓的形成流體動力潤滑：兩相對運(yùn)動物體的摩擦表面，借助相對速度產(chǎn)生的油膜把兩表面完全隔開→由油膜產(chǎn)生的壓力來平衡外載荷1基本方程建立的假設(shè)(圖12-12)1)Z向無限長,潤滑油在Z向沒有流動；2)壓力p不隨y值的大小而變化,即同一油膜截面上壓力為常數(shù)；3)潤滑油的粘度η不隨壓力而變化,并且忽略油層的重力和慣性；4)潤滑油處于層流狀態(tài)。2公式的建立→取一微單元體(dx,dy,dz)→它承受油壓p、內(nèi)摩擦切應(yīng)力τ→根據(jù)平衡條件:→由牛頓粘性定律油膜壓力變化率與速度梯度的導(dǎo)數(shù)有關(guān)。1)油層的速度分布:(式a對y積分)(a)油層速度由兩部分組成→→由邊界條件:(d)直線拋物線(c)當(dāng)y=0,u=－V當(dāng)y=h,u=0(前)呈線性分布←剪切流(后)呈拋物線分布←壓力流(油壓沿x方向變化)2)潤滑油流量:流體連續(xù)原理→流過不同截面的流量相等。油壓最大處,速度呈線性分布→3)液體動壓潤滑的基本方程(一維雷諾方程):(12-8)h＜h0→＞0→油壓↑h＞h0→＜0→油壓↓h=h0→=0→油壓最大3.形成動壓潤滑的必要條件:1.有楔形間隙2.連續(xù)充滿粘性流體3.有相對運(yùn)動(由大截面→小截面)兩工作平面間必須hminen=0,形成彎曲的楔形空間軸瓦對軸頸摩擦力→軸頸向右滾動而偏