滑動(dòng)軸承原理

1、151 摩擦狀態(tài)摩擦狀態(tài)第十五章第十五章 滑動(dòng)軸承滑動(dòng)軸承152 滑動(dòng)軸承的結(jié)構(gòu)型式滑動(dòng)軸承的結(jié)構(gòu)型式 概述概述153 軸瓦及軸承襯材料軸瓦及軸承襯材料 154 潤(rùn)滑劑和潤(rùn)滑裝置潤(rùn)滑劑和潤(rùn)滑裝置 156 動(dòng)壓潤(rùn)滑的基本原理動(dòng)壓潤(rùn)滑的基本原理 概述概述1、支承軸及軸上零件，保持軸的旋轉(zhuǎn)精度、支承軸及軸上零件，保持軸的旋轉(zhuǎn)精度2、減少轉(zhuǎn)軸與支承之間的摩擦與磨損、減少轉(zhuǎn)軸與支承之間的摩擦與磨損 對(duì)于高速、重載、高精度、結(jié)構(gòu)上需要剖分的場(chǎng)合，需采對(duì)于高速、重載、高精度、結(jié)構(gòu)上需要剖分的場(chǎng)合，需采用滑動(dòng)軸承，如汽輪機(jī)、離心式壓縮機(jī)、內(nèi)燃機(jī)、大型電機(jī)等。用滑動(dòng)軸承，如汽輪機(jī)、離心式壓縮機(jī)、內(nèi)燃機(jī)、大型電機(jī)

2、等。 在低速受沖擊載荷作用的機(jī)器中，也采用滑動(dòng)軸承，如水在低速受沖擊載荷作用的機(jī)器中，也采用滑動(dòng)軸承，如水泥攪拌機(jī)、滾筒清砂機(jī)、破碎機(jī)等泥攪拌機(jī)、滾筒清砂機(jī)、破碎機(jī)等。一、軸承的功用：一、軸承的功用：軸承軸承分為分為滑動(dòng)軸承滑動(dòng)軸承和和滾動(dòng)軸承滾動(dòng)軸承兩大類。兩大類。二、軸承分類：二、軸承分類： 滾動(dòng)軸承是標(biāo)準(zhǔn)件，它具有一系列優(yōu)點(diǎn)，在一般機(jī)器中得滾動(dòng)軸承是標(biāo)準(zhǔn)件，它具有一系列優(yōu)點(diǎn)，在一般機(jī)器中得到廣泛應(yīng)用。到廣泛應(yīng)用。軸承工作時(shí)會(huì)產(chǎn)生摩擦磨損，下面介紹有關(guān)這方面的知識(shí)。軸承工作時(shí)會(huì)產(chǎn)生摩擦磨損，下面介紹有關(guān)這方面的知識(shí)?；瑒?dòng)軸承滑動(dòng)軸承滾動(dòng)軸承滾動(dòng)軸承一、摩擦磨損的基本知識(shí)：一、摩擦磨損的基本

3、知識(shí)：151 摩擦狀態(tài)摩擦狀態(tài) 有相對(duì)運(yùn)動(dòng)的零件，工作時(shí)都會(huì)有摩擦和磨損。有相對(duì)運(yùn)動(dòng)的零件，工作時(shí)都會(huì)有摩擦和磨損。摩擦是機(jī)械運(yùn)動(dòng)中的物理現(xiàn)象。摩擦是機(jī)械運(yùn)動(dòng)中的物理現(xiàn)象。 在一般機(jī)械中因各種形式的表面損壞而失效的在一般機(jī)械中因各種形式的表面損壞而失效的零件占全部零部件報(bào)廢零部件的零件占全部零部件報(bào)廢零部件的80%。采用潤(rùn)滑是減少摩擦磨損的有效手段采用潤(rùn)滑是減少摩擦磨損的有效手段。二、摩擦狀態(tài)二、摩擦狀態(tài) 按表面潤(rùn)滑情況，摩擦可分為：按表面潤(rùn)滑情況，摩擦可分為：干摩擦、邊干摩擦、邊界摩擦、流體摩擦和混合摩擦界摩擦、流體摩擦和混合摩擦。 因此在滑動(dòng)軸承中不允許出現(xiàn)干摩擦。因此在滑動(dòng)軸承中不允許出

4、現(xiàn)干摩擦。 兩摩擦表面間無潤(rùn)滑劑，兩固體表面直接接觸兩摩擦表面間無潤(rùn)滑劑，兩固體表面直接接觸的摩擦。這種摩擦功率損失大，磨損嚴(yán)重。使得軸的摩擦。這種摩擦功率損失大，磨損嚴(yán)重。使得軸承工作時(shí)溫升強(qiáng)烈，嚴(yán)重時(shí)導(dǎo)致軸瓦燒毀。承工作時(shí)溫升強(qiáng)烈，嚴(yán)重時(shí)導(dǎo)致軸瓦燒毀。 干摩擦的摩擦阻力最大，干摩擦的摩擦阻力最大，f0.3f0.3，磨損最嚴(yán)重，零件的使用壽命最短磨損最嚴(yán)重，零件的使用壽命最短1 1、干摩擦、干摩擦 摩擦表面間有潤(rùn)滑油存在，由于潤(rùn)滑油與金屬表摩擦表面間有潤(rùn)滑油存在，由于潤(rùn)滑油與金屬表面的吸附作用，在金屬表面上形成了一層極薄的邊界面的吸附作用，在金屬表面上形成了一層極薄的邊界油膜。因?yàn)橛湍ず穸刃?/p>

5、于油膜。因?yàn)橛湍ず穸刃∮? m，不足以將兩金屬表面，不足以將兩金屬表面分隔開，運(yùn)動(dòng)時(shí)兩零件分隔開，運(yùn)動(dòng)時(shí)兩零件尖峰部分仍直接接觸。這種摩尖峰部分仍直接接觸。這種摩擦稱為邊界摩擦。擦稱為邊界摩擦。多數(shù)滑動(dòng)軸承都是這種摩擦狀態(tài)。多數(shù)滑動(dòng)軸承都是這種摩擦狀態(tài)。2、邊界摩擦、邊界摩擦 金屬表面覆蓋一層油膜后，金屬表面覆蓋一層油膜后，雖然不能絕對(duì)消除表面磨損，但雖然不能絕對(duì)消除表面磨損，但可以起著減輕磨損的作用。可以起著減輕磨損的作用。這種摩擦的摩擦系數(shù)，這種摩擦的摩擦系數(shù)，f f 0.10.10.30.3 當(dāng)兩摩擦表面間有當(dāng)兩摩擦表面間有充足的潤(rùn)滑油充足的潤(rùn)滑油，并，并滿足一定滿足一定的條件的條件時(shí)，

6、兩摩擦表面完全被潤(rùn)滑油分隔開，形成時(shí)，兩摩擦表面完全被潤(rùn)滑油分隔開，形成厚度達(dá)幾十微米的壓力油膜。這時(shí)只有液體之間的厚度達(dá)幾十微米的壓力油膜。這時(shí)只有液體之間的摩擦，這種摩擦稱為液體摩擦。摩擦，這種摩擦稱為液體摩擦。重要軸承采用這種摩擦。重要軸承采用這種摩擦。3、液體摩擦、液體摩擦 由于兩摩擦表面被油隔開由于兩摩擦表面被油隔開而不直接接觸，摩擦系數(shù)極小而不直接接觸，摩擦系數(shù)極?。╢ f 0.0010.0010.010.01） ?？梢燥@?？梢燥@著的減少摩擦和磨損。著的減少摩擦和磨損。 混合摩擦介于干摩擦、邊界摩擦與液體摩擦之混合摩擦介于干摩擦、邊界摩擦與液體摩擦之間，在一般機(jī)器中最常見。間，在一

7、般機(jī)器中最常見。由實(shí)驗(yàn)得到摩擦特性曲線：由實(shí)驗(yàn)得到摩擦特性曲線：滑動(dòng)軸承的摩擦特性曲線滑動(dòng)軸承的摩擦特性曲線 圖示的縱坐標(biāo)表示摩圖示的縱坐標(biāo)表示摩擦系數(shù)。橫坐標(biāo)表示軸承擦系數(shù)。橫坐標(biāo)表示軸承特性數(shù)，其中特性數(shù)，其中n n是軸的轉(zhuǎn)是軸的轉(zhuǎn)速；速；是潤(rùn)滑劑的動(dòng)力粘是潤(rùn)滑劑的動(dòng)力粘度；度；p p是軸承的壓強(qiáng)。是軸承的壓強(qiáng)。4. 4. 混合摩擦（也稱為非液體摩擦）混合摩擦（也稱為非液體摩擦）152 滑動(dòng)滑動(dòng)軸承的結(jié)構(gòu)型式軸承的結(jié)構(gòu)型式向心滑動(dòng)軸承向心滑動(dòng)軸承 徑向滑動(dòng)軸承徑向滑動(dòng)軸承，主要承受徑向載荷主要承受徑向載荷frfr。推力滑動(dòng)軸承推力滑動(dòng)軸承 主要承受軸向載荷主要承受軸向載荷fafa。 滑動(dòng)軸

8、承按承受載荷方向滑動(dòng)軸承按承受載荷方向：1 軸承蓋軸承蓋 2 軸承座軸承座 3 剖分軸瓦剖分軸瓦 4 聯(lián)接螺栓聯(lián)接螺栓1 1、向心滑動(dòng)軸承、向心滑動(dòng)軸承（主要介紹（主要介紹剖分式滑動(dòng)軸承剖分式滑動(dòng)軸承）剖分式滑動(dòng)軸承剖分式滑動(dòng)軸承 軸承中起支承軸頸作用的零件是軸瓦，因此軸承中起支承軸頸作用的零件是軸瓦，因此軸瓦是滑動(dòng)軸承中的重要零件。軸瓦是滑動(dòng)軸承中的重要零件。向心滑動(dòng)軸承的軸瓦內(nèi)孔是圓柱形。向心滑動(dòng)軸承的軸瓦內(nèi)孔是圓柱形。潤(rùn)滑油由非承載區(qū)引入軸頸；潤(rùn)滑油由非承載區(qū)引入軸頸； 為了便于潤(rùn)滑油均勻分布在軸頸上，進(jìn)油口為了便于潤(rùn)滑油均勻分布在軸頸上，進(jìn)油口開有油溝。開有油溝。 載荷是垂直向下或略有

9、偏斜時(shí)，軸承中分面載荷是垂直向下或略有偏斜時(shí)，軸承中分面為水平面；為水平面； 若載荷方向有較大偏差時(shí)，則軸承的中分面若載荷方向有較大偏差時(shí)，則軸承的中分面也是斜面布置，使中分面垂直或接近垂直于載荷。也是斜面布置，使中分面垂直或接近垂直于載荷。 大型液體潤(rùn)滑的滑大型液體潤(rùn)滑的滑動(dòng)軸承中，一般采用潤(rùn)動(dòng)軸承中，一般采用潤(rùn)滑油從兩側(cè)導(dǎo)入的結(jié)構(gòu)。滑油從兩側(cè)導(dǎo)入的結(jié)構(gòu)。 為了使?jié)櫥晚樌麨榱耸節(jié)櫥晚樌M(jìn)入軸瓦與軸間隙，軸進(jìn)入軸瓦與軸間隙，軸瓦兩側(cè)面開有油室。瓦兩側(cè)面開有油室。2、推力滑動(dòng)軸承、推力滑動(dòng)軸承 如圖所示，軸為單向旋如圖所示，軸為單向旋轉(zhuǎn)，軸向力由推力軸承承受，轉(zhuǎn)，軸向力由推力軸承承受，止推面

10、是固定瓦式的推力軸止推面是固定瓦式的推力軸承。承。 止推面上開有單方向的楔止推面上開有單方向的楔形傾斜角，楔形頂部有平臺(tái)。形傾斜角，楔形頂部有平臺(tái)。 圖示為可傾式圖示為可傾式推力軸承，軸瓦能推力軸承，軸瓦能繞一支點(diǎn)自由擺動(dòng)，繞一支點(diǎn)自由擺動(dòng)，使瓦塊隨工況的變使瓦塊隨工況的變動(dòng)而自動(dòng)調(diào)節(jié)瓦面動(dòng)而自動(dòng)調(diào)節(jié)瓦面的斜率。的斜率。扇形瓦塊一般是扇形瓦塊一般是6-126-12塊。塊。15-315-3 軸瓦及軸承襯材料軸瓦及軸承襯材料根據(jù)軸承的工作情況，對(duì)軸瓦的材料要求如下：根據(jù)軸承的工作情況，對(duì)軸瓦的材料要求如下：1）摩擦系數(shù)?。唬┠Σ料禂?shù)?。?）導(dǎo)熱性好，熱膨脹系數(shù)??；）導(dǎo)熱性好，熱膨脹系數(shù)小；3）耐磨

11、、耐腐蝕、抗膠合能力強(qiáng)；）耐磨、耐腐蝕、抗膠合能力強(qiáng)；4）要有足夠的機(jī)械強(qiáng)度和可朔性。）要有足夠的機(jī)械強(qiáng)度和可朔性。粘附上去的薄層材料稱為軸承襯。粘附上去的薄層材料稱為軸承襯。 但能同時(shí)滿足上述要求的材料是很難找的，所但能同時(shí)滿足上述要求的材料是很難找的，所以較為常見的是采用兩層不同的金屬做成的軸瓦。以較為常見的是采用兩層不同的金屬做成的軸瓦。這兩種金屬在性能上取長(zhǎng)補(bǔ)短。在工藝上通過這兩種金屬在性能上取長(zhǎng)補(bǔ)短。在工藝上通過澆注澆注或壓合的方法，將薄層材料粘附在軸瓦基體上?；驂汉系姆椒ǎ瑢⒈硬牧险掣皆谳S瓦基體上。下面介紹軸瓦和軸承襯常用的材料。下面介紹軸瓦和軸承襯常用的材料。澆注軸承合金的軸瓦

12、澆注軸承合金的軸瓦一、 軸承合金（又稱白合金、巴氏合金）軸承合金（又稱白合金、巴氏合金）1、主要成分是：錫、主要成分是：錫snsn，鉛，鉛pbpb，銻，銻sbsb，銅，銅cucu的合金。的合金。2 2、分錫銻軸承合金和鉛銻軸承合金兩大類。基體、分錫銻軸承合金和鉛銻軸承合金兩大類?；w 內(nèi)均勻懸浮銻錫及銅錫的硬晶粒。內(nèi)均勻懸浮銻錫及銅錫的硬晶粒。3 3、錫銻軸承合金和鉛銻軸承合金的優(yōu)缺點(diǎn)：、錫銻軸承合金和鉛銻軸承合金的優(yōu)缺點(diǎn)：錫銻軸承合金：錫銻軸承合金： 1）摩擦系數(shù)小，抗膠合性能良好，）摩擦系數(shù)小，抗膠合性能良好，對(duì)油的吸附性強(qiáng)，耐腐蝕性能好，易跑合；對(duì)油的吸附性強(qiáng)，耐腐蝕性能好，易跑合；2）

13、常）常用于高速、重載的軸承；用于高速、重載的軸承；3）價(jià)格較貴且高溫時(shí)機(jī)）價(jià)格較貴且高溫時(shí)機(jī)械強(qiáng)度較差；械強(qiáng)度較差；4）只能作為軸承襯材料。）只能作為軸承襯材料。鉛銻軸承合金：鉛銻軸承合金： 性能與錫銻軸承合金相近，但材料性能與錫銻軸承合金相近，但材料較脆；不宜承受較大的沖擊載荷；一般用于中速、較脆；不宜承受較大的沖擊載荷；一般用于中速、中載的軸承。中載的軸承。二、 青銅青銅 主要是銅與錫、鉛、鋅和鋁的合金，是運(yùn)用最廣主要是銅與錫、鉛、鋅和鋁的合金，是運(yùn)用最廣 的軸承材料。的軸承材料。 銅與錫的合金稱為錫青銅，鉛青銅和鋁青銅屬于銅與錫的合金稱為錫青銅，鉛青銅和鋁青銅屬于 無錫青銅。無錫青銅。

14、錫青銅用于高速與重載條件；錫青銅用于高速與重載條件； 中速和中等載荷用錫鋅鉛青銅；中速和中等載荷用錫鋅鉛青銅； 鋁青銅用于重載和低速條件；鋁青銅用于重載和低速條件； 鉛青銅主要用于高速和重的沖擊與變載條件。鉛青銅主要用于高速和重的沖擊與變載條件。三、具有特殊性能的軸承材料三、具有特殊性能的軸承材料 粉末冶金是將不同金屬粉末再加上石墨、粉末冶金是將不同金屬粉末再加上石墨、 硫、錫或鉛等粉末混合后高壓成型，再經(jīng)硫、錫或鉛等粉末混合后高壓成型，再經(jīng) 過高溫?zé)Y(jié)而成的多孔性結(jié)構(gòu)材料，又稱過高溫?zé)Y(jié)而成的多孔性結(jié)構(gòu)材料，又稱 陶瓷金屬。陶瓷金屬。 使用前需在熱油中浸漬幾小時(shí)，使孔隙中充使用前需在熱油中浸

15、漬幾小時(shí)，使孔隙中充 滿潤(rùn)滑油，故也稱為含油軸承。滿潤(rùn)滑油，故也稱為含油軸承。 在不重要的或低速輕載的軸承中，也常采在不重要的或低速輕載的軸承中，也常采用灰鑄鐵或耐磨鑄鐵作為軸瓦材料。用灰鑄鐵或耐磨鑄鐵作為軸瓦材料。15-4 潤(rùn)滑劑和潤(rùn)滑裝置潤(rùn)滑劑和潤(rùn)滑裝置一、潤(rùn)滑劑一、潤(rùn)滑劑 軸承潤(rùn)滑的目的在于降低摩擦功耗，減少軸承潤(rùn)滑的目的在于降低摩擦功耗，減少磨損，同時(shí)還可起到冷卻、吸振、防銹等作用。磨損，同時(shí)還可起到冷卻、吸振、防銹等作用。 潤(rùn)滑對(duì)滑動(dòng)軸承的工作能力和使用壽命有潤(rùn)滑對(duì)滑動(dòng)軸承的工作能力和使用壽命有重大影響。重大影響。潤(rùn)滑劑可以分為：潤(rùn)滑劑可以分為：1.液體潤(rùn)滑劑液體潤(rùn)滑劑潤(rùn)滑油（粘度）

16、潤(rùn)滑油（粘度）2.半固體潤(rùn)滑劑半固體潤(rùn)滑劑潤(rùn)滑脂（稠度和針入度）潤(rùn)滑脂（稠度和針入度）3.固體潤(rùn)滑劑固體潤(rùn)滑劑1、潤(rùn)滑油、潤(rùn)滑油 粘度表示了液體流動(dòng)的內(nèi)摩擦性能?；蛘哒f粘度表示了液體流動(dòng)的內(nèi)摩擦性能?；蛘哒f是流體抵抗剪切變形的能力。是流體抵抗剪切變形的能力。 潤(rùn)滑油沿油層垂直潤(rùn)滑油沿油層垂直方向的速度的變化率叫方向的速度的變化率叫做速度梯度，因此層與做速度梯度，因此層與層存在的液體內(nèi)部摩擦層存在的液體內(nèi)部摩擦剪應(yīng)力為：剪應(yīng)力為：dydu為油層中任一點(diǎn)的速度，為油層中任一點(diǎn)的速度，是對(duì)應(yīng)于一點(diǎn)的速度梯度；是對(duì)應(yīng)于一點(diǎn)的速度梯度；是比例系數(shù)，即液體的是比例系數(shù)，即液體的動(dòng)力粘度動(dòng)力粘度，簡(jiǎn)稱粘度。

17、，簡(jiǎn)稱粘度。udydu 動(dòng)力粘度的量綱是：力時(shí)間/長(zhǎng)度2，國(guó)際單位為：ns/m2（pas）動(dòng)力粘度的物理單位是p（泊）或cp（厘泊），1p=100cp。 動(dòng)力粘度又稱為絕對(duì)粘度，主要用于流體動(dòng)力學(xué)計(jì)算。1pas= 1ns/m2 = 10p=1000cp運(yùn)動(dòng)粘度 等于動(dòng)力粘度與液體密度 的比值：v的國(guó)際單位是m2/s，常采用物理單位st（斯）或cst（厘斯），1st=100cst 1st=100cst=10-4 m2/s 潤(rùn)滑油的粘度是隨潤(rùn)滑油的粘度是隨溫度的溫度的升高而降低升高而降低的。的。 潤(rùn)滑油的粘度潤(rùn)滑油的粘度隨壓力的升隨壓力的升高而增大高而增大，當(dāng)壓力不高時(shí)（小，當(dāng)壓力不高時(shí)（小于于1

18、00個(gè)大氣壓），變化極小。個(gè)大氣壓），變化極小。 潤(rùn)滑油的運(yùn)動(dòng)粘度通常潤(rùn)滑油的運(yùn)動(dòng)粘度通常是用毛細(xì)管粘度計(jì)測(cè)量的。是用毛細(xì)管粘度計(jì)測(cè)量的。 工業(yè)上廣泛應(yīng)用的礦物油，是從石油中工業(yè)上廣泛應(yīng)用的礦物油，是從石油中 經(jīng)過提取燃油后剩下的重油，再經(jīng)過減壓蒸餾經(jīng)過提取燃油后剩下的重油，再經(jīng)過減壓蒸餾精制而成。精制而成。 國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)中按用途不同分有機(jī)械油、汽輪國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)中按用途不同分有機(jī)械油、汽輪機(jī)油及齒輪油等。機(jī)油及齒輪油等。 根據(jù)粘度的不同，每種油又分為不同的牌根據(jù)粘度的不同，每種油又分為不同的牌號(hào)，油號(hào)越大粘度越高。號(hào)，油號(hào)越大粘度越高。2、 潤(rùn)滑脂潤(rùn)滑脂 潤(rùn)滑脂是由潤(rùn)滑油和各種稠化劑（如鈣、鈉、潤(rùn)滑脂

19、是由潤(rùn)滑油和各種稠化劑（如鈣、鈉、鋁、鋰等金屬皂）混合稠化而成的。鋁、鋰等金屬皂）混合稠化而成的。作為基礎(chǔ)油的大多數(shù)是礦物油，也有合成油。作為基礎(chǔ)油的大多數(shù)是礦物油，也有合成油。稠化劑大多數(shù)是金屬皂類，也有非金屬皂類。稠化劑大多數(shù)是金屬皂類，也有非金屬皂類。根據(jù)皂類的不同，有鈣基、鈉基、鋰基和鋁基潤(rùn)滑脂。根據(jù)皂類的不同，有鈣基、鈉基、鋰基和鋁基潤(rùn)滑脂。鈉基脂不耐水而耐高溫；鈉基脂不耐水而耐高溫；鈣基脂耐水但不耐高溫；鈣基脂耐水但不耐高溫；鋰基脂既耐水又耐高溫。鋰基脂既耐水又耐高溫。1） 針入度：針入度：用質(zhì)量為用質(zhì)量為150g的標(biāo)準(zhǔn)圓錐體在的標(biāo)準(zhǔn)圓錐體在250c的的 恒溫下，由脂表面經(jīng)恒溫下，由脂表面經(jīng)5秒鐘后沉入脂內(nèi)的深度。秒鐘后沉入脂內(nèi)的深度。潤(rùn)滑脂的主要性能是：潤(rùn)滑脂的主要性能是：2）滴點(diǎn)：滴點(diǎn)：在規(guī)定的加熱條件下，潤(rùn)滑脂從標(biāo)準(zhǔn)量杯在規(guī)定的加熱條件下，潤(rùn)滑脂從標(biāo)準(zhǔn)量杯的孔口滴下第一滴時(shí)的溫度。的孔口滴下第一滴時(shí)的溫度。3 、固體潤(rùn)滑劑、固體潤(rùn)滑劑 在摩擦表面間加入固體粉末代替流體膜來在摩擦表面間加入固體粉末代替流體膜來潤(rùn)滑，稱為固體潤(rùn)滑劑。潤(rùn)滑，稱為固體潤(rùn)滑劑。 常用的固體潤(rùn)滑劑有：石墨、二硫化鉬和常用的固體潤(rùn)滑劑有：石墨、二硫化鉬和聚四氟乙烯，另外還有二硫化鎢等。聚四氟乙烯，另外還有二硫化鎢等。 一般在超出潤(rùn)滑油使用范圍之外才考慮使用。一般在超出潤(rùn)滑油使用范圍