機械設(shè)計CH12-滑動軸承

1、第十二章第十二章 滑動軸承滑動軸承12-1 滑動軸承概述12-2 滑動軸承的主要結(jié)構(gòu)型式12-3 滑動軸承的失效形式及常用材料12-4 軸瓦結(jié)構(gòu)12-6 不完全液體潤滑滑動軸承設(shè)計計算12-7 液體動力潤滑徑向滑動軸承設(shè)計計算12-8 其它形式滑動軸承簡介軸系零部件軸系零部件第十二章第十二章 滑動軸承滑動軸承12-1 滑動軸承概述12-2 滑動軸承的主要結(jié)構(gòu)型式12-3 滑動軸承的失效形式及常用材料12-4 軸瓦結(jié)構(gòu)12-6 不完全液體潤滑滑動軸承設(shè)計計算12-7 液體動力潤滑徑向滑動軸承設(shè)計計算12-8 其它形式滑動軸承簡介滑動軸承原理滑動軸承原理： 軸承的作用是軸承的作用是支承軸支承軸。軸

2、在工作時可旋轉(zhuǎn)，也可靜止。軸在工作時可旋轉(zhuǎn)，也可靜止。1 1能承擔(dān)一定的載荷，具有一定的強度和剛度。能承擔(dān)一定的載荷，具有一定的強度和剛度。2 2具有小的摩擦力矩，使回轉(zhuǎn)件轉(zhuǎn)動靈活。具有小的摩擦力矩，使回轉(zhuǎn)件轉(zhuǎn)動靈活。3 3具有一定的支承精度，保證被支承零件的回轉(zhuǎn)精度。具有一定的支承精度，保證被支承零件的回轉(zhuǎn)精度。根據(jù)軸承中摩擦的性質(zhì)，可分為根據(jù)軸承中摩擦的性質(zhì)，可分為滑動軸承滑動軸承和和滾動軸承滾動軸承。一、軸承應(yīng)滿足如下一、軸承應(yīng)滿足如下基本要求基本要求二、軸承的二、軸承的分類分類根據(jù)能承受載荷的方向，可分為根據(jù)能承受載荷的方向，可分為向心軸承向心軸承、推力軸承推力軸承、向心向心推力軸承推

3、力軸承( (或稱為徑向軸承、止推軸承、徑向止推軸承）?；蚍Q為徑向軸承、止推軸承、徑向止推軸承）。軸承軸承向心軸承向心軸承推力軸承推力軸承但是在以下場合，則主要使用滑動軸承：但是在以下場合，則主要使用滑動軸承：工作時軸承和軸頸的支撐面間形成直接或間接滑動摩擦的工作時軸承和軸頸的支撐面間形成直接或間接滑動摩擦的軸承，稱為滑動軸承。軸承，稱為滑動軸承。 滾動軸承絕大多數(shù)都已標(biāo)準(zhǔn)化，故得到廣泛的應(yīng)用。滾動軸承絕大多數(shù)都已標(biāo)準(zhǔn)化，故得到廣泛的應(yīng)用。滑動軸承與滾動軸承滑動軸承與滾動軸承工作轉(zhuǎn)速很高，如汽輪發(fā)電機。工作轉(zhuǎn)速很高，如汽輪發(fā)電機。要求對軸的支承位置特別精確，如精密磨床。要求對軸的支承位置特別精確

4、，如精密磨床。承受巨大的沖擊與振動載荷，如軋鋼機。承受巨大的沖擊與振動載荷，如軋鋼機。特重型的載荷，如水輪發(fā)電機。特重型的載荷，如水輪發(fā)電機。根據(jù)裝配要求必須制成剖分式的軸承，如曲軸軸承。根據(jù)裝配要求必須制成剖分式的軸承，如曲軸軸承。在特殊條件下工作的軸承，如軍艦推進(jìn)器的軸承。在特殊條件下工作的軸承，如軍艦推進(jìn)器的軸承。徑向尺寸受限制時，如多輥軋鋼機。徑向尺寸受限制時，如多輥軋鋼機。根據(jù)根據(jù)所承受載荷的方向所承受載荷的方向、滑動軸承可分為、滑動軸承可分為徑向軸承徑向軸承、推推力軸承力軸承兩大類。兩大類。根據(jù)軸系和根據(jù)軸系和拆裝的需要拆裝的需要，滑動軸承可分為，滑動軸承可分為整體式整體式和和剖分

5、式剖分式兩類。兩類。根據(jù)工作時相對運動表面間根據(jù)工作時相對運動表面間油膜形成原理油膜形成原理的不同，液體的不同，液體摩擦滑動軸承又分為液體動壓潤滑軸承和液體靜壓潤滑軸摩擦滑動軸承又分為液體動壓潤滑軸承和液體靜壓潤滑軸承，簡稱承，簡稱動壓軸承動壓軸承和和靜壓軸承靜壓軸承?；瑒虞S承的類型滑動軸承的類型根據(jù)根據(jù)潤滑狀態(tài)潤滑狀態(tài)，滑動軸承可分為：，滑動軸承可分為：不完全液體潤滑滑動不完全液體潤滑滑動軸承軸承和和完全液體潤滑滑動軸承完全液體潤滑滑動軸承。第十二章第十二章 滑動軸承滑動軸承12-1 滑動軸承概述12-2 滑動軸承的主要結(jié)構(gòu)型式12-3 滑動軸承的失效形式及常用材料12-4 軸瓦結(jié)構(gòu)12-6

6、 不完全液體潤滑滑動軸承設(shè)計計算12-7 液體動力潤滑徑向滑動軸承設(shè)計計算12-8 其它形式滑動軸承簡介整體式徑向滑動軸承整體式徑向滑動軸承特點：結(jié)構(gòu)簡單，成本低廉。特點：結(jié)構(gòu)簡單，成本低廉。軸承座軸承座整體軸套整體軸套螺紋孔螺紋孔油杯孔油杯孔因磨損而造成的間隙無法調(diào)整。因磨損而造成的間隙無法調(diào)整。只能從沿軸向裝入或拆出。只能從沿軸向裝入或拆出。 整體式軸承采用整體式軸承采用整體整體式軸瓦式軸瓦，整體式軸瓦又稱，整體式軸瓦又稱軸套，分為光滑軸套和帶軸套，分為光滑軸套和帶縱向油槽軸套兩種。縱向油槽軸套兩種。o整體式軸瓦整體式軸瓦徑向滑動軸承的典型結(jié)構(gòu)2對開式徑向滑動軸承對開式徑向滑動軸承特點：結(jié)

7、構(gòu)復(fù)雜、可以調(diào)整磨損而造成的間隙、安裝方便。特點：結(jié)構(gòu)復(fù)雜、可以調(diào)整磨損而造成的間隙、安裝方便。螺栓軸承蓋軸承座油杯座孔螺母套管上軸瓦下軸瓦對開式軸承(剖分軸套)對開式軸承對開式軸承( (整體軸套整體軸套) ) 剖分式軸剖分式軸承采用承采用剖分式剖分式軸瓦軸瓦。為了使。為了使軸承與軸瓦結(jié)軸承與軸瓦結(jié)合牢固，可在合牢固，可在軸瓦基體內(nèi)壁軸瓦基體內(nèi)壁制出溝槽，使制出溝槽，使其與合金軸承其與合金軸承襯結(jié)合更牢。襯結(jié)合更牢。o剖分式軸瓦剖分式軸瓦止推滑動軸承止推滑動軸承FaFaFaFa止推滑動軸承由止推滑動軸承由軸承座軸承座和和止推軸頸止推軸頸組成。軸頸結(jié)構(gòu)形式：組成。軸頸結(jié)構(gòu)形式： 空心式空心式：接

8、觸面上壓力分布較均勻，潤滑條件較實心式好。：接觸面上壓力分布較均勻，潤滑條件較實心式好。 單環(huán)式單環(huán)式：利用軸頸的環(huán)形端面止推，用于低速輕載場合。：利用軸頸的環(huán)形端面止推，用于低速輕載場合。 多環(huán)式多環(huán)式：可承受雙向軸向載荷，但各環(huán)間載荷分布不均。：可承受雙向軸向載荷，但各環(huán)間載荷分布不均。 空心式空心式單環(huán)式單環(huán)式多環(huán)式多環(huán)式【補充】軸頸摩擦與軸端摩擦【補充】軸頸摩擦與軸端摩擦實心式：實心式：空心式：空心式：第十二章第十二章 滑動軸承滑動軸承12-1 滑動軸承概述12-2 滑動軸承的主要結(jié)構(gòu)型式12-3 滑動軸承的失效形式及常用材料12-4 軸瓦結(jié)構(gòu)12-6 不完全液體潤滑滑動軸承設(shè)計計算1

9、2-7 液體動力潤滑徑向滑動軸承設(shè)計計算12-8 其它形式滑動軸承簡介滑動軸承失效形式滑動軸承失效形式o磨損與膠合磨損與膠合o疲勞裂紋與剝落疲勞裂紋與剝落汽車用滑動軸承故障原因的平均比率汽車用滑動軸承故障原因的平均比率 此外，滑動軸承還可能出現(xiàn)氣蝕、電侵蝕、流體侵蝕和此外，滑動軸承還可能出現(xiàn)氣蝕、電侵蝕、流體侵蝕和微動磨損等失效形式。微動磨損等失效形式。故障原因故障原因不干凈不干凈潤滑油不足潤滑油不足安裝誤差安裝誤差對中不良對中不良超載超載比率比率38.338.311.111.115.915.98.18.16.06.0故障原因故障原因腐蝕腐蝕制造精度低制造精度低氣蝕氣蝕其它其它比率比率5.65

10、.65.55.52.82.86.76.7 滑動軸承的主要失效形式為滑動軸承的主要失效形式為膠合膠合和和疲勞剝落疲勞剝落，其他均可，其他均可預(yù)防。預(yù)防。 減摩性減摩性：材料副具有較低的摩擦系數(shù)。：材料副具有較低的摩擦系數(shù)。 耐磨性耐磨性：材料的抗磨性能，通常以磨損率表示。：材料的抗磨性能，通常以磨損率表示。 抗咬粘性抗咬粘性：材料的耐熱性與抗粘附性。：材料的耐熱性與抗粘附性。 摩擦順應(yīng)性摩擦順應(yīng)性：材料通過表層彈塑性變形來補償軸承滑動表：材料通過表層彈塑性變形來補償軸承滑動表面初始配合不良的能力。面初始配合不良的能力。 嵌入性嵌入性：材料容納硬質(zhì)顆粒嵌入，從而減輕軸承滑動表面：材料容納硬質(zhì)顆粒嵌

11、入，從而減輕軸承滑動表面發(fā)生刮傷或磨粒磨損的性能。發(fā)生刮傷或磨粒磨損的性能。 此外還應(yīng)有足夠的強度和此外還應(yīng)有足夠的強度和抗腐蝕能力抗腐蝕能力、良好的、良好的導(dǎo)熱性導(dǎo)熱性、工藝性工藝性和和經(jīng)濟(jì)性經(jīng)濟(jì)性。 磨合性磨合性：軸瓦與軸頸表面經(jīng)短期輕載運行后，形成相互吻：軸瓦與軸頸表面經(jīng)短期輕載運行后，形成相互吻合的表面形狀和粗糙度的能力（或性質(zhì)）。合的表面形狀和粗糙度的能力（或性質(zhì)）?；瑒虞S承材料滑動軸承材料滑動軸承的失效形式及常用材料3第十二章第十二章 滑動軸承滑動軸承12-1 滑動軸承概述12-2 滑動軸承的主要結(jié)構(gòu)型式12-3 滑動軸承的失效形式及常用材料12-4 軸瓦結(jié)構(gòu)12-6 不完全液體潤

12、滑滑動軸承設(shè)計計算12-7 液體動力潤滑徑向滑動軸承設(shè)計計算12-8 其它形式滑動軸承簡介 軸瓦可以由一種材料制成，也可以在高強度材料的軸瓦可以由一種材料制成，也可以在高強度材料的軸瓦軸瓦基體上澆注一層或兩層軸承合金作為基體上澆注一層或兩層軸承合金作為軸承襯軸承襯，稱為，稱為雙金屬軸瓦或三金屬軸瓦。雙金屬軸瓦或三金屬軸瓦。 為了使軸承襯與軸瓦基體結(jié)合牢固，可在軸瓦基體為了使軸承襯與軸瓦基體結(jié)合牢固，可在軸瓦基體內(nèi)表面或側(cè)面制出內(nèi)表面或側(cè)面制出溝槽溝槽。軸瓦的形式和結(jié)構(gòu)軸瓦的形式和結(jié)構(gòu)單材料、整體式單材料、整體式厚壁鑄造軸瓦厚壁鑄造軸瓦多材料、整體式、薄壁軋制軸瓦多材料、整體式、薄壁軋制軸瓦整體

13、軸套整體軸套卷制軸套卷制軸套薄壁軸瓦薄壁軸瓦厚壁軸瓦厚壁軸瓦多材料、對開式厚壁鑄造軸瓦多材料、對開式厚壁鑄造軸瓦多材料、對開式薄壁軋制軸瓦多材料、對開式薄壁軋制軸瓦按構(gòu)造按構(gòu)造分類分類整體式整體式對開式對開式按加工按加工分類分類鑄造鑄造軋制軋制按尺寸按尺寸分類分類厚壁厚壁薄壁薄壁按材料按材料分類分類單材料單材料多材料多材料需從軸端安裝和拆卸，可修復(fù)性差。需從軸端安裝和拆卸，可修復(fù)性差。 可以直接從軸的中部安裝和拆卸，可修復(fù)。可以直接從軸的中部安裝和拆卸，可修復(fù)。 節(jié)省材料，剛度不足，對軸承座孔的加工精度要求高。節(jié)省材料，剛度不足，對軸承座孔的加工精度要求高。 有足夠的強度和剛度，可降低對軸承座

14、孔的加工精度。有足夠的強度和剛度，可降低對軸承座孔的加工精度。 強度足夠的材料可直接作成軸瓦，如黃銅，灰鑄鐵。強度足夠的材料可直接作成軸瓦，如黃銅，灰鑄鐵。軸瓦襯強度不足，故采用多材料制作軸瓦。軸瓦襯強度不足，故采用多材料制作軸瓦。鑄造工藝性好，單件、大批生產(chǎn)均可，適用于厚壁型。鑄造工藝性好，單件、大批生產(chǎn)均可，適用于厚壁型。只適用于薄壁軸瓦，具有很高的生產(chǎn)率。只適用于薄壁軸瓦，具有很高的生產(chǎn)率。軸承襯軸承襯目的目的：防止軸瓦相對于軸承座產(chǎn)生軸向和周向的相對移動。：防止軸瓦相對于軸承座產(chǎn)生軸向和周向的相對移動。定位方法定位方法：對于：對于軸向定位軸向定位有有凸緣凸緣軸瓦一端或兩端做凸緣。軸瓦一

15、端或兩端做凸緣。定位唇定位唇定位唇（凸耳）定位唇（凸耳）軸瓦的定位軸瓦的定位定位方法定位方法：對于：對于周向定位周向定位有有緊定螺釘緊定螺釘（也可做軸向定位）（也可做軸向定位）銷銷 釘釘（也可做軸向定位）（也可做軸向定位） 軸瓦非承載區(qū)內(nèi)表面開有進(jìn)油口和油溝，以利于潤滑軸瓦非承載區(qū)內(nèi)表面開有進(jìn)油口和油溝，以利于潤滑油均勻分布在整個軸徑上。油均勻分布在整個軸徑上。進(jìn)油孔進(jìn)油孔油槽油槽F油孔及油槽油孔及油槽 目的目的：把潤滑油導(dǎo)入軸頸和軸承所構(gòu)成的運動副表面。：把潤滑油導(dǎo)入軸頸和軸承所構(gòu)成的運動副表面。 原則原則：油孔和油槽盡量：油孔和油槽盡量開在非承載區(qū)開在非承載區(qū)，以以保證承載區(qū)油保證承載區(qū)油

16、膜的連續(xù)性膜的連續(xù)性。盡量不要降低或少降低承載區(qū)油膜的承載能力；盡量不要降低或少降低承載區(qū)油膜的承載能力；軸向油槽不能開通至軸承端部，應(yīng)留有適當(dāng)?shù)妮S向油槽不能開通至軸承端部，應(yīng)留有適當(dāng)?shù)姆庥兔娣庥兔?。滑動軸承的軸瓦結(jié)構(gòu)4 形式形式：按油槽走向分按油槽走向分沿軸向、繞周向、斜向、螺旋線等。沿軸向、繞周向、斜向、螺旋線等。按油槽數(shù)量分按油槽數(shù)量分單油槽、多油槽等。單油槽、多油槽等。單軸向油槽開在非承載區(qū)單軸向油槽開在非承載區(qū)（在最大油膜厚度處）（在最大油膜厚度處）F雙軸向油槽開在非承載區(qū)雙軸向油槽開在非承載區(qū)（在軸承剖分面上）（在軸承剖分面上）雙斜向油槽雙斜向油槽（用于不完全液體潤滑軸承）（用于不

17、完全液體潤滑軸承）第十二章第十二章 滑動軸承滑動軸承12-1 滑動軸承概述12-2 滑動軸承的主要結(jié)構(gòu)型式12-3 滑動軸承的失效形式及常用材料12-4 軸瓦結(jié)構(gòu)12-6 不完全液體潤滑滑動軸承設(shè)計計算12-7 液體動力潤滑徑向滑動軸承設(shè)計計算12-8 其它形式滑動軸承簡介四種滑動摩擦狀態(tài)四種滑動摩擦狀態(tài)隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，關(guān)于摩擦學(xué)的研究已逐漸深入到微觀研究領(lǐng)域，隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，關(guān)于摩擦學(xué)的研究已逐漸深入到微觀研究領(lǐng)域，形成了微納米摩擦學(xué)理論，引發(fā)出許多新的概念，比如提出了超潤滑的形成了微納米摩擦學(xué)理論，引發(fā)出許多新的概念，比如提出了超潤滑的概念等。從理論上講，超潤滑是實現(xiàn)摩擦系數(shù)為零的

18、摩擦狀態(tài)，但在實際概念等。從理論上講，超潤滑是實現(xiàn)摩擦系數(shù)為零的摩擦狀態(tài)，但在實際研究中，一般認(rèn)為摩擦系數(shù)在研究中，一般認(rèn)為摩擦系數(shù)在0.0010.001量級（或更低）的摩擦狀態(tài)即可認(rèn)為屬量級（或更低）的摩擦狀態(tài)即可認(rèn)為屬于超潤滑。關(guān)于這方面的研究也是目前微納米摩擦學(xué)研究的一個重要方于超潤滑。關(guān)于這方面的研究也是目前微納米摩擦學(xué)研究的一個重要方面，同學(xué)們應(yīng)對此給予關(guān)注。面，同學(xué)們應(yīng)對此給予關(guān)注。失效形式與設(shè)計準(zhǔn)則失效形式與設(shè)計準(zhǔn)則工作狀態(tài)工作狀態(tài)：因采用潤滑脂、油繩或滴油潤滑，故無法形：因采用潤滑脂、油繩或滴油潤滑，故無法形成完全的承載油膜，工作狀態(tài)為邊界潤滑或混合摩擦潤滑。成完全的承載油膜，

19、工作狀態(tài)為邊界潤滑或混合摩擦潤滑。失效形式失效形式：邊界油膜破裂。：邊界油膜破裂。設(shè)計準(zhǔn)則設(shè)計準(zhǔn)則：保證邊界膜不破裂。保證邊界膜不破裂。因邊界膜強度與溫度、軸因邊界膜強度與溫度、軸承材料、軸頸和軸承表面粗糙度、潤滑油供給等有關(guān)，目前承材料、軸頸和軸承表面粗糙度、潤滑油供給等有關(guān)，目前尚無精確的計算方法，但一般可作條件性計算。尚無精確的計算方法，但一般可作條件性計算。校核內(nèi)容校核內(nèi)容：驗算平均壓力驗算平均壓力 p p p p ，以防壓潰軸瓦以防壓潰軸瓦，保證強度；，保證強度；驗算摩擦發(fā)熱驗算摩擦發(fā)熱pvpvpvpv ，限制溫升限制溫升，以防咬粘，以防咬粘；驗算滑動速度驗算滑動速度v vv v ，

20、以防加速磨損以防加速磨損。徑向滑動軸承的設(shè)計計算徑向滑動軸承的設(shè)計計算已知條件：外加徑向載荷已知條件：外加徑向載荷F F 、軸頸轉(zhuǎn)速、軸頸轉(zhuǎn)速n n及軸頸直徑及軸頸直徑d d 。 驗算及設(shè)計驗算及設(shè)計 ：驗算軸承的平均壓力驗算軸承的平均壓力p p (MPa)(MPa)pdBFp p p軸瓦材料的許用壓力。軸瓦材料的許用壓力。驗算摩擦熱驗算摩擦熱19100100060pvBFndnBdFpv pvpv軸承材料的軸承材料的pvpv許用值，許用值，MPam/sMPam/s驗算滑動速度驗算滑動速度v v (m/s)(m/s)vv v v 材料的許用滑動速度。材料的許用滑動速度。選擇配合選擇配合可選可選

21、H9/d9H9/d9或或H8/f7H8/f7、H7/f6H7/f6?；字崎g隙配合基孔制間隙配合第十二章第十二章 滑動軸承滑動軸承12-1 滑動軸承概述12-2 滑動軸承的主要結(jié)構(gòu)型式12-3 滑動軸承的失效形式及常用材料12-4 軸瓦結(jié)構(gòu)12-6 不完全液體潤滑滑動軸承設(shè)計計算12-7 液體動力潤滑徑向滑動軸承設(shè)計計算12-8 其它形式滑動軸承簡介四種滑動摩擦狀態(tài)四種滑動摩擦狀態(tài)隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，關(guān)于摩擦學(xué)的研究已逐漸深入到微觀研究領(lǐng)域，隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，關(guān)于摩擦學(xué)的研究已逐漸深入到微觀研究領(lǐng)域，形成了微納米摩擦學(xué)理論，引發(fā)出許多新的概念，比如提出了超潤滑的形成了微納米摩擦學(xué)理論，引發(fā)出

22、許多新的概念，比如提出了超潤滑的概念等。從理論上講，超潤滑是實現(xiàn)摩擦系數(shù)為零的摩擦狀態(tài)，但在實際概念等。從理論上講，超潤滑是實現(xiàn)摩擦系數(shù)為零的摩擦狀態(tài)，但在實際研究中，一般認(rèn)為摩擦系數(shù)在研究中，一般認(rèn)為摩擦系數(shù)在0.0010.001量級（或更低）的摩擦狀態(tài)即可認(rèn)為屬量級（或更低）的摩擦狀態(tài)即可認(rèn)為屬于超潤滑。關(guān)于這方面的研究也是目前微納米摩擦學(xué)研究的一個重要方于超潤滑。關(guān)于這方面的研究也是目前微納米摩擦學(xué)研究的一個重要方面，同學(xué)們應(yīng)對此給予關(guān)注。面，同學(xué)們應(yīng)對此給予關(guān)注。流體潤滑1 v v F v vvh1aah2ccvvh0bbF【補充】【補充】4-4：流體動力潤滑原理：流體動力潤滑原理流體

23、動力潤滑方程的建立流體動力潤滑方程的建立對流體膜壓力分布微分方程作如下假設(shè)，以便得到簡化對流體膜壓力分布微分方程作如下假設(shè)，以便得到簡化形式的流體動力平衡方程。這些形式的流體動力平衡方程。這些假設(shè)條件假設(shè)條件是是 ：流體為牛頓流體；流體為牛頓流體；流體的流動是層流，即層與層之間沒有物質(zhì)和能量的交換；流體的流動是層流，即層與層之間沒有物質(zhì)和能量的交換； 忽略壓力對粘度的影響，實際上粘度隨壓力的增高而增加；忽略壓力對粘度的影響，實際上粘度隨壓力的增高而增加； 略去慣性力及重力的影響，故所研究的單元體為靜平衡狀略去慣性力及重力的影響，故所研究的單元體為靜平衡狀態(tài)或勻速直線運動，且只有表面力作用于單元體上；態(tài)或勻速直線運動，且只有表面力作用于單元體上； 流體不可壓縮，故流體中沒有流體不可壓縮，故流體中沒有“洞洞”可以可以“吸收吸收”流質(zhì)；流質(zhì)； 流體中的壓力在各流體層之間保持為常數(shù)。流體中的壓力在各流體層之間保持為常數(shù)。 yxp-22yuxp兩次積分得：兩次積分得：21221CyCyxpv若將邊界條件：若將邊界條件：y y=0=0時時 u u= =V V，y y= =h h 時時 u