機械設(shè)計濮良貴ppt課件

1、 第十二章 滑 動 軸 承一一. 軸承功用軸承功用 按摩擦性質(zhì) 滑動軸承 滾動軸承 支承軸及軸上零件,并保證旋轉(zhuǎn)精度減少軸與支承間的摩擦與磨損二二. 軸承的分類軸承的分類根本內(nèi)容：滑動軸承的根本類型、構(gòu)造、資料及根本內(nèi)容：滑動軸承的根本類型、構(gòu)造、資料及 滑動軸承的任務(wù)才干和熱平衡計算滑動軸承的任務(wù)才干和熱平衡計算本章重點：軸瓦的資料及構(gòu)造本章重點：軸瓦的資料及構(gòu)造 滑動軸承的根本設(shè)計方法滑動軸承的根本設(shè)計方法121 概概 述述1.干摩擦2.邊境摩擦邊境摩擦 兩摩擦面間無任何光滑劑，固體外表 直接 接觸 摩擦、磨損大 0.300.35 兩摩擦面由吸附著的很簿的邊境膜隔 開的 摩擦 0.010.

2、1 滑動摩擦形狀分類滑動摩擦形狀分類邊境膜： 物理吸附膜、化學(xué)吸附膜 化學(xué)反響膜分子機械實際：粘著作用和刨犁作用3.液體摩擦液體摩擦4.混合摩擦混合摩擦 兩摩擦完全被液體油膜隔開的摩擦 0.0010.008 干、邊境、液體摩擦并存 非完全液體摩擦油膜：靜壓油膜和動壓 油膜 徑向軸承徑向軸承徑向力徑向力止推軸承止推軸承軸向力軸向力 三三.滑動軸承的分類滑動軸承的分類不完全液體滑動軸承不完全液體滑動軸承 液體滑動軸承液體滑動軸承動壓軸承動壓軸承靜壓軸承靜壓軸承122 滑動軸承的主要構(gòu)造方式滑動軸承的主要構(gòu)造方式一一 整體式徑向滑動軸承整體式徑向滑動軸承構(gòu)造：軸承座，軸套整體構(gòu)造：軸承座，軸套整體特

3、點：構(gòu)造簡單，本錢低，但裝拆不便，無法調(diào)整間隙特點：構(gòu)造簡單，本錢低，但裝拆不便，無法調(diào)整間隙 按受載類型 按光滑形狀按光滑形狀三 自動調(diào)心式滑動軸承 二二 對開式徑向滑動軸承對開式徑向滑動軸承構(gòu)造：軸承座、軸承蓋，構(gòu)造：軸承座、軸承蓋， 軸瓦兩邊、螺栓軸瓦兩邊、螺栓特點：剖分面垂直載荷方向，特點：剖分面垂直載荷方向， 正剖、斜剖，裝拆方便，正剖、斜剖，裝拆方便， 磨損后可調(diào)整間隙，構(gòu)造復(fù)雜磨損后可調(diào)整間隙，構(gòu)造復(fù)雜 軸瓦能擺動，順應(yīng)軸的變形，用于支承跨距較大或多支點的長軸四四 止推滑動軸承止推滑動軸承構(gòu)造：止推軸頸和軸承座構(gòu)造：止推軸頸和軸承座類型：空心式類型：空心式 壓力較均勻壓力較均勻

4、單環(huán)式單環(huán)式 單向軸向力，壓力均勻單向軸向力，壓力均勻 多環(huán)式多環(huán)式 雙向軸向力，壓力不均勻雙向軸向力，壓力不均勻 123 滑動軸承的失效方式及常用資料 一.滑動軸承的失效方式2.刮刮 傷傷3.咬粘膠合咬粘膠合4.疲勞剝落疲勞剝落1.磨粒磨損軸外表硬輪廓峰頂刮削軸承軸外表硬輪廓峰頂刮削軸承溫升溫升+壓力壓力+油膜破裂油膜破裂粘附粘附光滑劑氧化光滑劑氧化酸性物質(zhì)酸性物質(zhì)腐蝕腐蝕載荷反復(fù)作用載荷反復(fù)作用疲勞裂紋疲勞裂紋擴展擴展剝落剝落5.腐蝕腐蝕硬質(zhì)顆粒硬質(zhì)顆粒磨料磨料研磨軸和軸承外表研磨軸和軸承外表 二. 軸承的資料2.青銅青銅3.灰鑄鐵、耐磨鑄鐵灰鑄鐵、耐磨鑄鐵4.多孔質(zhì)金屬資料含油軸承、陶質(zhì)

5、金屬多孔質(zhì)金屬資料含油軸承、陶質(zhì)金屬5 非金屬資料非金屬資料1.軸承合金軸承合金 (白合金、巴氏合金白合金、巴氏合金) 錫、鋁、鉛青銅輕載、低速塑料、尼龍、橡膠、硬木鐵銅粉石墨鐵銅粉石墨壓型壓型燒結(jié)燒結(jié)軸瓦和軸承襯的資料軸瓦和軸承襯的資料要求：良好的減摩性、耐磨性、抗膠合性要求：良好的減摩性、耐磨性、抗膠合性 順應(yīng)性、磨合性、導(dǎo)熱性、足夠的強度順應(yīng)性、磨合性、導(dǎo)熱性、足夠的強度 以錫或銻為軟 基體，均夾著銻錫、銅錫硬晶粒最好，但 價高、強度低軸承襯。124 軸軸 瓦瓦 結(jié)結(jié) 構(gòu)構(gòu)滑動軸承的關(guān)鍵零件滑動軸承的關(guān)鍵零件軸瓦軸瓦影響構(gòu)造的要素影響構(gòu)造的要素資料、光滑等資料、光滑等一. 軸瓦的型式和構(gòu)

6、造軸瓦軸瓦整體式整體式對開式對開式厚壁軸瓦厚壁軸瓦 澆鑄澆鑄薄壁軸瓦薄壁軸瓦 軋制軋制雙、多層金屬雙、多層金屬二. 軸瓦的定位軸瓦定位的目的軸瓦定位的目的防止軸瓦相對軸承座挪動防止軸瓦相對軸承座挪動整體軸套整體軸套單、雙、多層金屬卷制軸套單、雙、多層金屬卷制軸套軸瓦定位的方法：凸緣、緊定螺釘、銷釘、凸耳軸瓦定位的方法：凸緣、緊定螺釘、銷釘、凸耳軸向油槽軸向油槽周向油槽周向油槽載荷方向變動范圍超越載荷方向變動范圍超越180中部中部三.油孔及油槽開設(shè)油孔及油槽的原那么：開設(shè)油孔及油槽的原那么： 將油導(dǎo)入整個摩擦外表而又不影響油膜承載才干將油導(dǎo)入整個摩擦外表而又不影響油膜承載才干單軸向油槽單軸向油槽

7、整體式整體式最大油膜厚度處最大油膜厚度處雙軸向油槽雙軸向油槽對開式對開式剖分面處剖分面處油溝形式：油溝形式：一般潤滑油從非承載區(qū)引入一般潤滑油從非承載區(qū)引入. .周向油槽周向油槽125 滑動軸承光滑劑的選用滑動軸承光滑劑的選用光滑油光滑油液體液體光滑脂光滑脂光滑油稠化劑光滑油稠化劑固體光滑劑固體光滑劑石墨、石墨、oS2、聚四氟乙稀、聚四氟乙稀 光滑油光滑油液體動壓軸承液體動壓軸承 表表124選擇原那么：選擇原那么： 轉(zhuǎn)速高、壓力小轉(zhuǎn)速高、壓力小粘度低粘度低 轉(zhuǎn)速低、壓力大轉(zhuǎn)速低、壓力大粘度高粘度高 高溫度下任務(wù)高溫度下任務(wù)t60較高粘度較高粘度一一. 光滑油及其選擇光滑油及其選擇二二. 光滑脂

8、及其選擇光滑脂及其選擇光滑脂光滑脂要求不高、難經(jīng)常供油或低速重載軸承要求不高、難經(jīng)常供油或低速重載軸承光滑劑光滑劑三三. 固體光滑劑固體光滑劑選擇原那么：選擇原那么： 壓力大、速度低壓力大、速度低小針入度，反之選針入度大的小針入度，反之選針入度大的 光滑脂滴點應(yīng)高于軸承任務(wù)溫度光滑脂滴點應(yīng)高于軸承任務(wù)溫度2030，以免流失，以免流失 在有水或潮濕場所，應(yīng)選防水性的光滑脂、在有水或潮濕場所，應(yīng)選防水性的光滑脂、 126 不完全液體光滑滑動軸承的設(shè)計計算不完全液體光滑滑動軸承的設(shè)計計算 不完全液體光滑滑動軸承 混合摩擦形狀 一一 失效方式及設(shè)計準(zhǔn)那么失效方式及設(shè)計準(zhǔn)那么 磨損磨損間隙間隙運動精度運

9、動精度 膠合：溫度膠合：溫度 粘度粘度光滑惡化光滑惡化燒瓦燒瓦維持邊境油膜不破裂維持邊境油膜不破裂1.主要失效方式主要失效方式2.設(shè)計準(zhǔn)那么設(shè)計準(zhǔn)那么用于特殊場所用于特殊場所 二.徑向滑動軸承的計算 pBdFppvBnFdnBdFpv19100601000Mpa m/S 2.驗算軸承的驗算軸承的pv值值Mpa1.驗算軸承的平均壓強驗算軸承的平均壓強 p F徑向載荷mm ； B軸承寛度mm； d軸頸直徑mm ； n軸頸轉(zhuǎn)速r/min ； p，pv許用應(yīng)力Mpa, Mpam/S 查表(122)限制溫升防止膠合限制溫升防止膠合限制壓力防止過度磨損限制壓力防止過度磨損3.驗算滑動速度驗算滑動速度v防止

10、速度太高加速磨損防止速度太高加速磨損v v ms二二. 止推滑動軸承的計算止推滑動軸承的計算1.驗算軸承的平均壓力驗算軸承的平均壓力p pddzFpa)(42122MpapvddznFpvddnva1221300002100060 Z環(huán)的數(shù)目 Fa軸向載荷 d2 軸環(huán)直徑 d1軸承孔徑 n軸頸的轉(zhuǎn)速 p pV許用值Mpa Mpam/S 查表(126) 2. 驗算軸承的v值 Mpa m/S m/S平均速度v值 127 液體動力光滑徑向滑動軸承設(shè)計計算液體動力光滑徑向滑動軸承設(shè)計計算一一.流體摩擦流體摩擦 流體中恣意點處切應(yīng)力均與該處流體的速度梯度成正比 比例系數(shù)粘度流體的 內(nèi)摩擦力yv二二.流體

11、動力光滑流體動力光滑流體動力光滑：流體動力光滑： 兩相對運動物體的摩擦外表，兩相對運動物體的摩擦外表，借助相對速度產(chǎn)生的油膜把兩借助相對速度產(chǎn)生的油膜把兩外表完全隔開，由油膜產(chǎn)生的壓力來平衡外載荷外表完全隔開，由油膜產(chǎn)生的壓力來平衡外載荷 楔效應(yīng)承載機理平行板平行板相對運動相對運動流速直線分布流速直線分布油無內(nèi)壓力油無內(nèi)壓力不平行板不平行板相對運動相對運動流速變化流速變化油有內(nèi)壓力油有內(nèi)壓力 假設(shè)：牛頓流體 層流流動、不計重力、大氣壓影響、油不可緊縮yu三三.流體動力光滑根本方程流體動力光滑根本方程平衡方程：平衡方程：0dzdxdyydydzydzdydxxpppdzdy整理可得：整理可得：

12、y- 22yuxpuyxp 流體的壓力變化與速度的變化情況成正比流體的壓力變化與速度的變化情況成正比xpyhyxpyu2hy-hvu 1 22積分得：1.油層的速度分布油層的速度分布直線直線 122 30 xphvhudyQh拋物線拋物線2.光滑油流量光滑油流量各截面流量相等各截面流量相等 1222 2Q 0 pp30000maxxphvhvhvhxphhh，即處油膜厚為流體動力光滑的必要條件：流體動力光滑的必要條件：雷諾方程：雷諾方程：036hhhvxpxp當(dāng)當(dāng)hh0時，時， 0，p沿沿x方向方向 增大增大當(dāng)當(dāng) hh0時，時， 0，p沿沿x方向方向 減少減少xp 流體必需有粘度，供應(yīng)充分流體

13、必需有粘度，供應(yīng)充分 兩外表必需有相對速度，油從大口進，小口出兩外表必需有相對速度，油從大口進，小口出 相對滑動兩外表必需現(xiàn)成收斂的楔形油隙相對滑動兩外表必需現(xiàn)成收斂的楔形油隙 四 徑向滑動軸承構(gòu)成流體動力光滑的過程 五 徑向滑動軸承的幾何關(guān)系和承載量系數(shù)1 幾何關(guān)系n=0n0n0直徑、半徑間隙：直徑、半徑間隙：=Dd，=Rr= 2相對間隙：相對間隙：= d= r，=r2 承載量系數(shù)承載量系數(shù)偏心距與偏心率：偏心距與偏心率：e=OO1， =e最小油膜厚度：最小油膜厚度：hmin=e= 1 =r 1 F=油膜的總承載才干油膜的總承載才干 =油膜壓力乘面積油膜壓力乘面積根本思緒：根本思緒：建立極坐

14、標(biāo)建立極坐標(biāo)積分積分某點的壓力某點的壓力積分積分單位寬度上油膜的承載單位寬度上油膜的承載才干才干積分積分油膜的總承載才干油膜的總承載才干 承載量系數(shù)承載量系數(shù)CppCBdF2結(jié)果：結(jié)果：NoImagedzBzCddBCaBBp 22/2/3021cos cos1coscos3211B軸承寬度軸承寬度 d軸承直徑軸承直徑 軸承角速度軸承角速度油的粘度油的粘度 C與與B/d和和 有關(guān)的系數(shù)有關(guān)的系數(shù) 六 最小油膜厚度hminvBFBdFCp222NoImage)/,(dBCp表127討論：討論： 一定，一定， Cp F Cp一定，一定， F ， hmin F 矛盾：矛盾： F t，又，又 hmin

15、越小，那么越小，那么 越大，越大，F(xiàn)越大。但加工精度有限，越大。但加工精度有限，hmin應(yīng)比誤差大，即應(yīng)比誤差大，即 )( )1 (21minzzRRShhrh 七 軸承的熱平衡計算NoImage軸承產(chǎn)生的熱量軸承產(chǎn)生的熱量Q = 油流動帶走熱量油流動帶走熱量Q1 + 軸承分發(fā)熱量軸承分發(fā)熱量Q2保證液體動力光滑的條件：保證液體動力光滑的條件： 充分的供油量充分的供油量 收斂的油楔收斂的油楔 兩外表不直接接觸兩外表不直接接觸目的：控制油溫，防止粘度降低目的：控制油溫，防止粘度降低Rz1 、Rz2 軸頸、軸承孔外表粗造度十點高軸頸、軸承孔外表粗造度十點高度度S平安系數(shù)平安系數(shù) S2 fpvQ i

16、ttcqQ01isttdBQ021 熱平衡條件：熱平衡條件：兩種情況：兩種情況：ti 3540 容易到達熱平衡，可降低容易到達熱平衡，可降低tm ，增大粗造，增大粗造度度ti 3540 不易到達熱平衡，可加大間隙，降低粗不易到達熱平衡，可加大間隙，降低粗造度造度2 溫升溫升3 校核進口油溫校核進口油溫tic 比熱容比熱容 見附錄見附錄密度密度s傳熱系數(shù)傳熱系數(shù) f摩擦系數(shù)摩擦系數(shù) vvBdqcpfttts10vBdq耗油量系數(shù)耗油量系數(shù)2tttmitm給定的平均溫度 tm =5075 八 參數(shù)選擇1 寬徑比寬徑比 B/d=0.31.5高速重載取小值高速重載取小值低速重載取大值低速重載取大值 9/319/41060/n估算需求的粘度：估算需求的粘度：B/d 運轉(zhuǎn)穩(wěn)定性運轉(zhuǎn)穩(wěn)定性，承載才干，承載才干端泄端泄,t2 相對間隙相對間隙3 粘度粘度6/73/11060/n估