第十三章 滑動(dòng)軸承

第十三章滑動(dòng)軸承第一頁(yè)，共四十五頁(yè)，編輯于2023年，星期五第一節(jié)概述基本結(jié)構(gòu)要素：軸瓦和軸頸根據(jù)摩擦性質(zhì)分液體摩擦滑動(dòng)軸承非液體摩擦滑動(dòng)軸承

摩擦因數(shù)小，0.001~0.008；壽命長(zhǎng)、效率高；制造精度高；需要一定條件才能實(shí)現(xiàn)。(2)非液體摩擦（混合摩擦）：部分固體凸峰接觸；(1)

液體摩擦滑動(dòng)軸承一、滑動(dòng)軸承的分類(lèi)

摩擦因數(shù)大，0.1~0.3；易磨損；制造精度和工作條件要求不高。第二頁(yè)，共四十五頁(yè)，編輯于2023年，星期五優(yōu)點(diǎn)：(1)承載能力高；(2)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造、加工、拆裝方便；(3)良好的耐沖擊和吸振性能，運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)，旋轉(zhuǎn)精度高。

(1)維護(hù)復(fù)雜，對(duì)潤(rùn)滑條件要求高；

(2)邊界潤(rùn)滑軸承，摩擦磨損較大。應(yīng)用：缺點(diǎn)：二、滑動(dòng)軸承的特點(diǎn)及應(yīng)用高速、高精度、重載、結(jié)構(gòu)上要求剖分等。第三頁(yè)，共四十五頁(yè)，編輯于2023年，星期五第二節(jié)滑動(dòng)軸承的結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)與摩擦狀態(tài)、承受載荷的方向、制造安裝等有關(guān)。基本結(jié)構(gòu)：軸承座(殼體)、軸瓦(軸套)、潤(rùn)滑和密封裝置。一、徑向軸承主要承受徑向載荷。(1)整體式結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、磨損后無(wú)法調(diào)整軸承間隙，裝拆不便。用于：低速、輕載的間歇工作場(chǎng)合，無(wú)法用于曲軸第四頁(yè)，共四十五頁(yè)，編輯于2023年，星期五第二節(jié)滑動(dòng)軸承的結(jié)構(gòu)（2）剖分式特點(diǎn)于整體式相反。(3)調(diào)隙式（寬徑比）時(shí)，采用，成對(duì)使用。(4)自動(dòng)調(diào)心軸承二、止推軸承只承受軸向載荷，一般與徑向軸承聯(lián)合使用。圖13-8及13-9第五頁(yè)，共四十五頁(yè)，編輯于2023年，星期五三、軸瓦結(jié)構(gòu)按構(gòu)造分類(lèi)整體式(軸套)對(duì)開(kāi)式減摩材料(錫銻合金)——軸承襯按材料分類(lèi)單金屬多金屬按加工分類(lèi)鑄造軋制軸套：光滑軸套和帶縱向油槽的軸套。光滑：輕載、低速或不經(jīng)常轉(zhuǎn)動(dòng)和不重要的場(chǎng)合縱向油槽：便于向工作面供油，應(yīng)用比較廣泛第六頁(yè)，共四十五頁(yè)，編輯于2023年，星期五軸承襯整體式軸瓦

剖分式軸瓦第七頁(yè)，共四十五頁(yè)，編輯于2023年，星期五軸瓦上開(kāi)設(shè)油孔、油槽和油室油孔：供應(yīng)潤(rùn)滑油；油槽：輸送和分布潤(rùn)滑油；剖分式軸瓦：油室：貯存和軸向分布潤(rùn)滑油；第八頁(yè)，共四十五頁(yè)，編輯于2023年，星期五油溝、油孔：不能開(kāi)在油膜承載區(qū)，否則，承載能力↓油溝長(zhǎng)度≈0.8B（軸瓦寬度），即不能開(kāi)通，否則漏油。注意：第九頁(yè)，共四十五頁(yè)，編輯于2023年，星期五第四節(jié)滑動(dòng)軸承的失效形式和材料一、失效形式1.磨粒磨損2.刮傷3.膠合4.疲勞剝落5.腐蝕二、對(duì)材料的要求1、良好耐磨性、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(xiàn)膨脹系數(shù)小5、工藝性好6、經(jīng)濟(jì)性第十頁(yè)，共四十五頁(yè)，編輯于2023年，星期五失

效

形

式

圖

例磨損及膠合點(diǎn)蝕及金屬剝落第十一頁(yè)，共四十五頁(yè)，編輯于2023年，星期五三、常用材料1.金屬材料——軸承合金（巴氏合金）、青銅等；3.非金屬材料——塑性、橡膠等。強(qiáng)度低，僅用作軸承襯2.粉末冶金材料——含油軸承，低速重載，具有自潤(rùn)滑性能。（多孔結(jié)構(gòu)）見(jiàn)表13-3第十二頁(yè)，共四十五頁(yè)，編輯于2023年，星期五第五節(jié)滑動(dòng)軸承的條件性計(jì)算一、徑向軸承1、限制軸承平均壓強(qiáng)F—徑向載荷,N；d—軸頸直徑,mm；B—軸瓦有效寬度,mm；[p]—許用壓強(qiáng),Mpa。目的：防止p過(guò)高，油被擠出，產(chǎn)生“過(guò)度磨損”。第十三頁(yè)，共四十五頁(yè)，編輯于2023年，星期五2、限制pv值Mpa·m/s∴pv↑→摩擦功耗↑→發(fā)熱量↑→易膠合目的：限制pv是為了限制軸承溫升、防止膠合?！咻S承發(fā)熱量∝單位面積摩擦功耗μpv3、限制滑動(dòng)速度v目的：防止v過(guò)高而加速磨損。綜合應(yīng)用：第十四頁(yè)，共四十五頁(yè)，編輯于2023年，星期五二、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：空心式：第十五頁(yè)，共四十五頁(yè)，編輯于2023年，星期五實(shí)心式：邊緣v大，磨損快，中間p↑↑，壓力分布不均?？招氖剑簤毫Ψ植季鶆蛐浴?。第十六頁(yè)，共四十五頁(yè)，編輯于2023年，星期五§6、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——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。第十七頁(yè)，共四十五頁(yè)，編輯于2023年，星期五1）忽略p-η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B→∞（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：ρ=const端泄端泄BB為有限寬時(shí)：二維方程第十八頁(yè)，共四十五頁(yè)，編輯于2023年，星期五2、求解針對(duì)“連續(xù)介質(zhì)”，通過(guò)取“微單元體”手段：由于：第十九頁(yè)，共四十五頁(yè)，編輯于2023年，星期五流速方程：剪切流(直線(xiàn)分布)壓力流(拋物線(xiàn)分布)二次積分代入邊界條件：y=0，u=v；y=h，u=0第二十頁(yè)，共四十五頁(yè)，編輯于2023年，星期五連續(xù)流動(dòng)方程：任何截面沿x方向單位寬度流量qx相等設(shè)在最大油壓Pmax處，h=h0(即

時(shí)，h=h0)，此時(shí)：∴一維雷諾方程（R·E）第二十一頁(yè)，共四十五頁(yè)，編輯于2023年，星期五二、油楔承載機(jī)理由R·E油壓變化與η、v、h有關(guān)p→積分→油膜承載能力→平衡外載當(dāng)h＞h0時(shí)，，油壓為增函數(shù)；當(dāng)h=h0時(shí)，，p=pmax；當(dāng)h＜h0時(shí)，，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。第二十二頁(yè)，共四十五頁(yè)，編輯于2023年，星期五任何截面處h=h0，=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?！舳迤叫校簐※若二滑動(dòng)表面為擴(kuò)散形：v第二十三頁(yè)，共四十五頁(yè)，編輯于2023年，星期五1、潤(rùn)滑油有一定粘度η。2、有一定相對(duì)滑動(dòng)速度v。承載能力∝v；3、相對(duì)滑動(dòng)面之間必須形成收斂形間隙，即：油從大口流進(jìn)，小口流出。（入口、出口處p＜油楔內(nèi)p）4、有足夠充分的供油量。↑，承載能力↑。η↑→液體動(dòng)壓潤(rùn)滑形成的必要條件：P344第二十四頁(yè)，共四十五頁(yè)，編輯于2023年，星期五§7、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，軸頸中心向軸承中心O漂移。一、動(dòng)力潤(rùn)滑狀態(tài)的建立：三階段第二十五頁(yè)，共四十五頁(yè)，編輯于2023年，星期五1、固定參數(shù)R——軸承孔半徑（D）；r——軸頸半徑（d）；半徑間隙：（直徑間隙）；相對(duì)間隙：；寬徑比：B/d。二、幾何關(guān)系第二十六頁(yè)，共四十五頁(yè)，編輯于2023年，星期五2、動(dòng)態(tài)參數(shù)（變參數(shù)）偏心距：偏心率：

表示偏心程度最小油膜厚度：（ε↑→hmin↓）任一位置φ處，油膜厚度h：∴偏位角θ：連心線(xiàn)與外載F方向之間的夾角。第二十七頁(yè)，共四十五頁(yè)，編輯于2023年，星期五三、承載能力和索氏數(shù)S0β—

軸承包角，軸瓦連續(xù)包圍軸頸所對(duì)應(yīng)的角度。α1+α2—

承載油膜角φ1—

油膜起始角φ2—

油膜終止角p=pmax處：h=h0，φ=φ0φ—

從起至任意膜厚處的油膜角。第二十八頁(yè)，共四十五頁(yè)，編輯于2023年，星期五當(dāng)B=∞，即無(wú)限寬軸承時(shí)，油沿軸向無(wú)流動(dòng)，一維R·E轉(zhuǎn)換為極坐標(biāo)：得：第二十九頁(yè)，共四十五頁(yè)，編輯于2023年，星期五積分一次得任意φ處的油膜壓力pφ：在φ1至φ2區(qū)間內(nèi)，沿外載荷方向單位寬度的油膜力為：對(duì)有限寬軸承，若不計(jì)端泄，油膜承載力F為：S0—

索氏數(shù)，無(wú)量綱第三十頁(yè)，共四十五頁(yè)，編輯于2023年，星期五ε↑——S0↑第三十一頁(yè)，共四十五頁(yè)，編輯于2023年，星期五第三十二頁(yè)，共四十五頁(yè)，編輯于2023年，星期五單位：F—N，B、d—m，η—Pa·s，ω—rad/s軸承實(shí)際承載能力小于上式（端泄）計(jì)入端泄時(shí)：B/d↓—

端泄↑—S0↓其它參數(shù)相同時(shí)，S0↓—F↓，承載力↓B/d一定：ε↑—S0↑—F↑，∴hmin↓但保證流體動(dòng)力潤(rùn)滑：↓，η↑—

承載能力↑∵第三十三頁(yè)，共四十五頁(yè)，編輯于2023年，星期五四、流量計(jì)算體積流量：五、功耗計(jì)算—

摩擦特性系數(shù)—

無(wú)量綱體積流量，P350：圖17.19P350：圖17.20第三十四頁(yè)，共四十五頁(yè)，編輯于2023年，星期五Δt=…

（P352式17.17）Δt—

油溫升Δt=t2－t1流出流入平均溫度：t2max—

表17.5六、熱平衡計(jì)算摩擦功→熱量：流動(dòng)的潤(rùn)滑油帶走：通過(guò)軸承座散熱：熱平衡條件：第三十五頁(yè)，共四十五頁(yè)，編輯于2023年，星期五S—

安全系數(shù)，考慮表面形狀不準(zhǔn)確和零件變形，S≥2

一般可取S=2；八、參數(shù)選擇1、寬徑比B/dB/d↑—

端泄量↓，承載能力↑，軸承剛度↑，Δt↑，η↓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（充分條件）：Rz1、Rz2—

軸頸、軸瓦表面微觀(guān)不平度的十點(diǎn)高度，第三十六頁(yè)，共四十五頁(yè)，編輯于2023年，星期五3、油粘度ηη↑—F↑—

承載能力↑，但易發(fā)熱4、平均壓強(qiáng)pp↑—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↓↓，ε↓，軸頸運(yùn)動(dòng)易失穩(wěn)2、相對(duì)間隙ψ高速：發(fā)熱嚴(yán)重—

使ψ↑—q↑—

端泄↑，溫升↓重載：↑承載能力—

選ψ↓第三十七頁(yè)，共四十五頁(yè)，編輯于2023年，星期五3、由于影響液體動(dòng)壓軸承的參數(shù)較多，相互影響，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)滑軸承在啟動(dòng)，停車(chē)階段處于非液體摩擦狀態(tài)，設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)驗(yàn)算p≤[p]，v≤[v]，pv≤[pv]2、零件有制造誤差，計(jì)算時(shí)應(yīng)分別對(duì)上偏差對(duì)應(yīng)的ψmax下偏差對(duì)應(yīng)的ψmin兩種狀態(tài)進(jìn)行計(jì)算，必須同時(shí)滿(mǎn)足液體動(dòng)壓狀態(tài)的充分條件。第三十八頁(yè)，共四十五頁(yè)，編輯于2023年，星期五若一軸承，不滿(mǎn)足液體動(dòng)力潤(rùn)滑狀態(tài)，可采取如下措施：1、降低Rz1、Rz2，↑加工精度2、適當(dāng)↑η3、適當(dāng)↑n即：使變小。公式應(yīng)用：已知R，rRz1，Rz2η、v（n）、B、F1）判斷一軸承能否形成動(dòng)壓潤(rùn)滑※第三十九頁(yè)，共四十五頁(yè)，編輯于2023年，星期五否則，不能形成動(dòng)壓潤(rùn)滑，措施：B↑、d↑、η↑、ω↑→S0↓→ε↓→hmin↑，S=2，查圖17-18得ε。若：形成流體動(dòng)壓潤(rùn)滑第四十頁(yè)，共四十五頁(yè)，編輯于2023年，星期五已知：R、r、Rz1、Rz2B、F、η、n中任三個(gè)，S=2式求Bmin、nmin、ηmin2）求動(dòng)壓狀態(tài)下承載能力F（或B、n、η）※——（）查表得S0——（S0max）第四十一頁(yè)，共四十五頁(yè)，編輯于2023年，星期五二、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，建立壓力油膜。第四十二頁(yè)，共四十五頁(yè)，編輯于2023年，星期五四、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↑η——?jiǎng)恿φ扯?/p>

Pa·s（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：（斯St）P73對(duì)于層流（牛頓流體）：第四十三頁(yè)，共四十五頁(yè)，編輯