滑動(dòng)軸承wxd精品PPT課件

1、武漢科技大學(xué)專用 作者： 潘存云教授 1分類12-1 12-1 滑動(dòng)軸承概述 一、滑動(dòng)軸承的分類 按受載方向分按潤(rùn)滑狀態(tài)分不完全液體潤(rùn)滑滑動(dòng)軸承液體潤(rùn)滑滑動(dòng)軸承液體動(dòng)力潤(rùn)滑軸承液體靜壓潤(rùn)滑軸承向心( (徑向) )軸承 推力( (止推) )軸承第1頁(yè)/共68頁(yè)武漢科技大學(xué)專用 作者： 潘存云教授 2二、滑動(dòng)軸承的應(yīng)用領(lǐng)域 1.1.工作轉(zhuǎn)速特高的軸承，汽輪發(fā)電機(jī)； 2.2.要求對(duì)軸的支承位置特別精確的軸承，如精密磨床； 3.3.特重型的軸承，如水輪發(fā)電機(jī)； 4.4.承受巨大沖擊和振動(dòng)載荷的軸承，如破碎機(jī)； 5.5.根據(jù)裝配要求必須做成剖分式的軸承，如曲軸軸承； 6.6.在特殊條件下（如水中、或腐蝕

2、介質(zhì)）工作的軸承， 如艦艇螺旋槳推進(jìn)器的軸承； 7.7.軸承處徑向尺寸受到限制時(shí)，可采用滑動(dòng)軸承，如多輥軋鋼機(jī)。 三、滑動(dòng)軸承的設(shè)計(jì)內(nèi)容 1 1。軸承的型式和結(jié)構(gòu)選擇；2 2。軸瓦的結(jié)構(gòu)和材料選擇；3 3。軸承的參數(shù)設(shè)計(jì)；4 4。潤(rùn)滑劑的選擇及供應(yīng)；5 5。軸承工作能力及熱平衡計(jì)算。第2頁(yè)/共68頁(yè)武漢科技大學(xué)專用 作者： 潘存云教授 3滾動(dòng)軸承與滑動(dòng)軸承性能對(duì)照（表131311 P33711 P337）第3頁(yè)/共68頁(yè)武漢科技大學(xué)專用 作者： 潘存云教授 4一、 向心( (徑向) )滑動(dòng)軸承組成：軸承座、軸套或軸瓦等。12-2 12-2 滑動(dòng)軸承的結(jié)構(gòu)型式油杯孔軸套1)1) 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低

3、廉。應(yīng)用： 低速、輕載或間歇性工作的機(jī)器中。2)2) 因磨損而造成的間隙無(wú)法調(diào)整。3)3) 只能從沿軸向裝入或拆下。1) 1) 整體式向心滑動(dòng)軸承 軸承座特點(diǎn)：第4頁(yè)/共68頁(yè)武漢科技大學(xué)專用 作者： 潘存云教授 5將軸承座或軸瓦分離制造，兩部分用聯(lián)接螺栓。剖分式向心滑動(dòng)軸承螺紋孔軸承座軸承蓋聯(lián)接螺栓剖分軸瓦2) 2) 剖分式向心滑動(dòng)軸承 特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)復(fù)雜，可以調(diào)整因磨損而造成的間隙，安裝方便。榫口第5頁(yè)/共68頁(yè)武漢科技大學(xué)專用 作者： 潘存云教授 6潘存云教授研制潘存云教授研制作用：用來(lái)承受軸向載荷 二、 推力滑動(dòng)軸承 結(jié)構(gòu)形式：潘存云教授研制21F F1F F2F F21F F21空心式-

4、軸頸接觸面上壓力分布較均勻，潤(rùn)滑條件比實(shí)心式要 好。單環(huán)式-利用軸頸的環(huán)形端面止推，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，潤(rùn)滑方便，廣 泛用于低速、輕載的場(chǎng)合。多環(huán)式-不僅能承受較大的軸向載荷，有時(shí)還可承受雙向軸向 載荷。各環(huán)間載荷分布不均，其單位面積的承載能力比單環(huán)式低50%50%。 第6頁(yè)/共68頁(yè)武漢科技大學(xué)專用 作者： 潘存云教授 7潘存云教授研制潘存云教授研制潘存云教授研制結(jié)構(gòu)特點(diǎn)： 在軸的端面、軸肩或安裝圓盤(pán)做成止推面。在止推環(huán)形面上，分布有若干有楔角的扇形塊。其數(shù)量一般為6 61212。-傾角固定，頂部預(yù)留平臺(tái)， 類型固定式可傾式用來(lái)承受停車(chē)后的載荷。-傾角隨載荷、轉(zhuǎn)速自行調(diào)整，性能好。 FF巴氏合金繞此邊

5、線自行傾斜F第7頁(yè)/共68頁(yè)武漢科技大學(xué)專用 作者： 潘存云教授 812-3 12-3 滑動(dòng)軸承的失效形式及常用材料一、滑動(dòng)軸承常見(jiàn)失效形式（P P277277）磨粒磨損, , 刮傷, , 膠合, ,疲勞剝落, , 腐蝕. .潘存云教授研制軸瓦失效實(shí)例: :潘存云教授研制疲勞點(diǎn)蝕 潘存云教授研制表面劃傷 潘存云教授研制軸瓦磨損第8頁(yè)/共68頁(yè)武漢科技大學(xué)專用 作者： 潘存云教授 9二、滑動(dòng)軸承的材料( (一) )軸承材料性能的要求1) 1) 減摩性-材料副具有較低的摩擦系數(shù)。2) 2) 耐磨性-材料的抗磨性能，通常以磨損率表示。3) 3) 抗膠合-材料的耐熱性與抗粘附性。4) 4) 摩擦順應(yīng)性

6、-材料通過(guò)表層彈塑性變形來(lái)補(bǔ)償軸承滑動(dòng)表 面初始配合不良的能力。5) 5) 嵌入性-材料容納硬質(zhì)顆粒嵌入，從而減輕軸承滑動(dòng)表面 發(fā)生刮傷或磨粒磨損的性能。6) 6) 磨合性-軸瓦與軸頸表面經(jīng)短期輕載運(yùn)行后，形成相互吻 合的表面形狀和粗糙度的能力。指在軸承結(jié)構(gòu)中直接參與摩擦部分的材料，如軸瓦和軸承襯的材料。軸承襯軸套或軸瓦( (包括軸承襯) )第9頁(yè)/共68頁(yè)武漢科技大學(xué)專用 作者： 潘存云教授 10 工程上常用澆鑄或壓合的方法將兩種不同的金屬組合在一起，性能上取長(zhǎng)補(bǔ)短。軸承襯 此外還應(yīng)有足夠的強(qiáng)度和抗腐蝕能力、良好的導(dǎo)熱性、工藝性和經(jīng)濟(jì)性。能同時(shí)滿足這些要求的材料是難找的，但應(yīng)根據(jù)具體情況主要

7、的使用要求。滑動(dòng)軸承材料 金屬材料 非金屬材料 軸承合金銅合金鋁基軸承合金鑄鐵多孔質(zhì)金屬材料 工程塑料碳石墨橡膠木材( (二) )常用軸承材料第10頁(yè)/共68頁(yè)武漢科技大學(xué)專用 作者： 潘存云教授 11潘存云教授研制潘存云教授研制1) 1) 軸承合金（白合金、巴氏合金）是錫、鉛、銻、銅等金屬的合金， 錫或鉛為基體。 優(yōu)點(diǎn)： f f 小，抗膠合性能好、對(duì)油的吸附性強(qiáng)、耐腐蝕性好、容易跑合、是優(yōu)良的軸承材料，常用于高速、重載的軸承。缺點(diǎn)：價(jià)格貴、機(jī)械強(qiáng)度較差；只能作為軸承襯材料澆注在鋼、鑄鐵、或青銅軸瓦上。工作溫度：t t120120 由于巴式合金熔點(diǎn)低軸瓦軸承襯第11頁(yè)/共68頁(yè)武漢科技大學(xué)專用

8、 作者： 潘存云教授 122 2）銅合金 優(yōu)點(diǎn)：青銅強(qiáng)度高、承載能力大、耐磨性和導(dǎo)熱性 都優(yōu)于軸承合金。工作溫度高達(dá)250250。缺點(diǎn)：可塑性差、不易跑合、與之相配的軸頸必須淬硬。 青銅可以單獨(dú)制成軸瓦，也可以作為軸承襯澆注在鋼或鑄鐵軸瓦上。鋁青銅鉛青銅錫青銅 中速重載中速中載低速重載3 3）鋁基合金 鋁錫合金： 有相當(dāng)好的耐腐蝕合和較高的疲勞強(qiáng)度，摩擦性能也較好。在部分領(lǐng)域取代了較貴的軸承合金與青銅。4 4）鑄鐵：用于不重要、低速輕載軸承。第12頁(yè)/共68頁(yè)武漢科技大學(xué)專用 作者： 潘存云教授 13含油軸承： 用粉末冶金法制作的軸承，具有多孔組織，可存儲(chǔ)潤(rùn)滑油?？捎糜诩佑筒环奖愕膱?chǎng)合。運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)

9、軸瓦溫度升高，由于油的膨脹系數(shù)比金屬大， 油自動(dòng)進(jìn)入摩擦表面起到潤(rùn)滑作用。含油軸承加一次油，可使用較長(zhǎng)時(shí)間。5）多孔質(zhì)金屬材料 橡膠軸承：具有較大的彈性，能減輕振動(dòng)使運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)，可用水潤(rùn)滑。常用于潛水泵、沙石清洗機(jī)、鉆機(jī)等有泥沙的場(chǎng)合。工程塑料：具有摩擦系數(shù)低、可塑性、跑合性良好、耐磨、耐腐蝕、可用水、油及化學(xué)溶液等潤(rùn)滑的優(yōu)點(diǎn)。缺點(diǎn)：導(dǎo)熱性差、膨脹系數(shù)大、容易變形。為改善此 缺陷，可作為軸承襯粘復(fù)在金屬軸瓦上使用。6）非金屬材料 碳-石墨：是電機(jī)電刷常用材料，具有自潤(rùn)滑性，用于不良環(huán)境中。木材：具有多孔結(jié)構(gòu)，可在灰塵極多的環(huán)境中使用。第13頁(yè)/共68頁(yè)武漢科技大學(xué)專用 作者： 潘存云教授 14表

10、12-2 常用軸瓦及軸承襯材料的性能第14頁(yè)/共68頁(yè)武漢科技大學(xué)專用 作者： 潘存云教授 1512-4 12-4 滑動(dòng)軸承軸瓦結(jié)構(gòu) 一、軸瓦的形式和結(jié)構(gòu) 按構(gòu)造分類整體式對(duì)開(kāi)式按加工分類按尺寸分類按材料分類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)。 軸瓦的類型整體軸套對(duì)開(kāi)式軸瓦對(duì)開(kāi)式軸瓦 第15頁(yè)/共68頁(yè)武漢科技大學(xué)專用 作者： 潘存云教授 1612-4 12-4 滑動(dòng)軸承軸瓦結(jié)構(gòu) 一、軸瓦的形式和結(jié)構(gòu) 按構(gòu)造分類按加工分類按尺寸分類按材料分類軸瓦的類型厚壁 薄壁 潘存云教授研制薄壁軸瓦潘存云教授研制厚壁軸瓦整體式對(duì)開(kāi)式節(jié)省材料，但剛度不足，故對(duì)軸承座孔的加工

11、精度要求高 。 具有足夠的強(qiáng)度和剛度，可降低對(duì)軸承座孔的加工精度要求。 第16頁(yè)/共68頁(yè)武漢科技大學(xué)專用 作者： 潘存云教授 1712-4 12-4 滑動(dòng)軸承軸瓦結(jié)構(gòu) 一、軸瓦的形式和結(jié)構(gòu) 按構(gòu)造分類按加工分類按尺寸分類按材料分類軸瓦的類型單材料多材料單一材料 潘存云教授研制兩種材料 強(qiáng)度足夠的材料可以直接作成軸瓦，如黃銅，灰鑄鐵。軸瓦襯強(qiáng)度不足，故采用多材料制作軸瓦。厚壁 薄壁 整體式對(duì)開(kāi)式第17頁(yè)/共68頁(yè)武漢科技大學(xué)專用 作者： 潘存云教授 18潘存云教授研制12-4 12-4 滑動(dòng)軸承軸瓦結(jié)構(gòu) 一、軸瓦的形式和結(jié)構(gòu) 按構(gòu)造分類按加工分類按尺寸分類按材料分類軸瓦的類型鑄造軸瓦 卷制軸套

12、 鑄造 軋制 鑄造工藝性好，單件、大批生產(chǎn)均可，適用于厚壁軸瓦。只適用于薄壁軸瓦，具有很高的生產(chǎn)率。單材料多材料厚壁 薄壁 整體式對(duì)開(kāi)式第18頁(yè)/共68頁(yè)武漢科技大學(xué)專用 作者： 潘存云教授 19潘存云教授研制-將軸瓦一端或兩端做凸緣。凸緣定位 二、軸瓦的定位方法 軸向定位凸耳( (定位唇) )定位 凸耳凸緣目的：防止軸瓦與軸承座之間產(chǎn)生軸向和周向的相 對(duì)移動(dòng)。第19頁(yè)/共68頁(yè)武漢科技大學(xué)專用 作者： 潘存云教授 20潘存云教授研制潘存云教授研制潘存云教授研制潘存云教授研制緊定螺釘 周向定位周向定位銷釘 三、軸瓦的油孔和油槽 作用：把潤(rùn)滑油導(dǎo)入軸頸和軸承所構(gòu)成的運(yùn)動(dòng)副表面。進(jìn)油孔油槽F第20

13、頁(yè)/共68頁(yè)武漢科技大學(xué)專用 作者： 潘存云教授 21潘存云教授研制潘存云教授研制潘存云教授研制潘存云教授研制開(kāi)孔原則：開(kāi)孔原則：形式：按油槽走向分沿軸向、繞周向、斜向、螺旋線等。F2)2)軸向油槽不能開(kāi)通至軸承端部，應(yīng)留有適當(dāng)?shù)挠头饷妗?)1)盡量開(kāi)在非承載區(qū)，盡量不要降低或少降低承載區(qū)盡量開(kāi)在非承載區(qū)，盡量不要降低或少降低承載區(qū)油膜的承載能力；油膜的承載能力；雙軸向油槽開(kāi)在軸承剖分面上單軸向油槽在最大油膜厚度處a a第21頁(yè)/共68頁(yè)武漢科技大學(xué)專用 作者： 潘存云教授 22潘存云教授研制潘存云教授研制45 寬徑比B/d-軸瓦寬度與軸徑直徑之比。重要參數(shù)液體潤(rùn)滑摩擦的滑動(dòng)軸承: B/d=0

14、.51非液體潤(rùn)滑摩擦的滑動(dòng)軸承: B/d=0.81.5 軸承剖分面常布置成與載荷垂直或接近垂直。載荷傾斜時(shí)結(jié)構(gòu)如圖大型液體滑動(dòng)軸承常設(shè)計(jì)成兩邊供油的形式，既有利于形成動(dòng)壓油膜，又起冷卻作用。Bd第22頁(yè)/共68頁(yè)武漢科技大學(xué)專用 作者： 潘存云教授 2312-5 12-5 滑動(dòng)軸承潤(rùn)滑劑的選擇 一、 概述 作用：降低摩擦功耗、減少磨損、冷卻、吸振、防銹等。分類液體潤(rùn)滑劑-潤(rùn)滑油半固體潤(rùn)滑劑-潤(rùn)滑脂固體潤(rùn)滑劑二、潤(rùn)滑脂及其選擇 特點(diǎn)：無(wú)流動(dòng)性，可在滑動(dòng)表面形成一層薄膜。適用場(chǎng)合 ： 要求不高、難以經(jīng)常供油，或者低速重載以及作擺動(dòng)運(yùn)動(dòng)的軸承中。第23頁(yè)/共68頁(yè)武漢科技大學(xué)專用 作者： 潘存云教授

15、 24當(dāng)壓力高和滑動(dòng)速度低時(shí)，選擇針入度小一些的品種；反之，選擇針入度大一些的品種。選擇原則：所用潤(rùn)滑脂的滴點(diǎn)，一般應(yīng)較軸承的工作溫度高約20203030，以免工作時(shí)潤(rùn)滑脂過(guò)多地流失。在有水淋或潮濕的環(huán)境下，應(yīng)選擇防水性能強(qiáng)的鈣基或鋁基潤(rùn)滑脂。在溫度較高處應(yīng)選用鈉基或復(fù)合鈣基潤(rùn)滑脂。第24頁(yè)/共68頁(yè)武漢科技大學(xué)專用 作者： 潘存云教授 25表12-3 12-3 滑動(dòng)軸承潤(rùn)滑脂的選擇 壓力壓力(強(qiáng)強(qiáng)) p/Mpa 軸頸圓周速度軸頸圓周速度v/(m/s) 最高工作溫度最高工作溫度 選用的牌號(hào)選用的牌號(hào) 1.0 1 75 3號(hào)鈣基脂號(hào)鈣基脂1.06.5 0.55 55 2號(hào)鈣基脂號(hào)鈣基脂 6.5

16、0.5 75 0.5 75 3號(hào)鈣基脂號(hào)鈣基脂 6.5 0.55 120 2號(hào)鈣基脂號(hào)鈣基脂 6.5 0.5 110 0.5 110 1號(hào)鈣鈉基脂號(hào)鈣鈉基脂1.06.5 1 -55110 鋰基脂鋰基脂6.5 0.5 60 26.5 0.5 60 2號(hào)壓延機(jī)脂注：注：1)在潮濕環(huán)境，溫度在在潮濕環(huán)境，溫度在75120的條件下，應(yīng)考慮選用鈣的條件下，應(yīng)考慮選用鈣-鈉基潤(rùn)滑脂；鈉基潤(rùn)滑脂； 2)在潮濕環(huán)境，溫度在在潮濕環(huán)境，溫度在75以下，沒(méi)有以下，沒(méi)有3號(hào)鈣基脂時(shí)也可以用鋁基脂；號(hào)鈣基脂時(shí)也可以用鋁基脂； 3)工作溫度在工作溫度在110120可選用鋰基脂或鋇基脂；可選用鋰基脂或鋇基脂； 4)集中潤(rùn)

17、滑時(shí)，稠度要小些。集中潤(rùn)滑時(shí)，稠度要小些。第25頁(yè)/共68頁(yè)武漢科技大學(xué)專用 作者： 潘存云教授 26但但p 10 MPa時(shí)可忽略。時(shí)可忽略。變化很小潤(rùn)滑油的特性：1 1）溫度 t t 2 2）壓力 pp選用原則：1)1) 載荷大、轉(zhuǎn)速低的軸承，宜選用粘度大的油；2)2) 載荷小、轉(zhuǎn)速高的軸承，宜選用粘度小的油； 二、潤(rùn)滑油及其選擇3) 3) 高溫時(shí)，粘度應(yīng)高一些；低溫時(shí)，粘度可低一些。第26頁(yè)/共68頁(yè)武漢科技大學(xué)專用 作者： 潘存云教授 27潘存云教授研制表12-4 12-4 滑動(dòng)軸承潤(rùn)滑油的選擇 0.1 L- -AN68、110、150 9.0 L- -AN7、10、15 軸徑圓周速度軸

18、徑圓周速度 平均壓力平均壓力 軸徑圓周速度軸徑圓周速度 平均壓力平均壓力 m/s p 3 Mpa m/s p (37.5) Mpa 注：1 1）表中潤(rùn)滑油是以4040時(shí)的運(yùn)動(dòng)粘度為基礎(chǔ)的牌號(hào) 2 2）不完全液體潤(rùn)滑，工作溫度 60 60 第27頁(yè)/共68頁(yè)武漢科技大學(xué)專用 作者： 潘存云教授 2812-6 12-6 不完全液體潤(rùn)滑滑動(dòng)軸承的設(shè)計(jì)計(jì)算一、失效形式與設(shè)計(jì)準(zhǔn)則 工作狀態(tài)：因采用潤(rùn)滑脂、油繩或滴油潤(rùn)滑，由于軸承的不到足夠的潤(rùn)滑劑，故無(wú)法形成完全的承載油膜，工作狀態(tài)為邊界潤(rùn)滑或混合摩擦潤(rùn)滑。失效形式：邊界油膜破裂。設(shè)計(jì)準(zhǔn)則：保證邊界膜不破裂。因邊界膜強(qiáng)度與溫度、軸承材料、軸頸和軸承表面粗

19、糙度、潤(rùn)滑油供給等有關(guān)，目前尚無(wú)精確的計(jì)算方法，但一般可作條件性計(jì)算。校核內(nèi)容：驗(yàn)算摩擦發(fā)熱pv pv pvpv ；驗(yàn)算滑動(dòng)速度 v v v v 。軸承發(fā)熱量與單位面積上的摩擦功耗fpv成正比限制pv 即間接限制摩擦發(fā)熱。驗(yàn)算平均壓力 p p p p ；第28頁(yè)/共68頁(yè)武漢科技大學(xué)專用 作者： 潘存云教授 29潘存云教授研制二、徑向滑動(dòng)軸承的設(shè)計(jì)計(jì)算 已知條件：外加徑向載荷F F (N)(N)、軸頸轉(zhuǎn)速n n(r/min)(r/min)及軸頸直徑d d (mm) (mm) 驗(yàn)算及設(shè)計(jì) ：. .驗(yàn)算軸承的平均壓力p p . .驗(yàn)算摩擦熱v v軸頸圓周速度，m/sm/s；B B軸瓦寬度， pp許

20、用壓強(qiáng)。 p= pFBdFdn pvpv 軸承材料的許用值。見(jiàn)下頁(yè) pv = FBddn60 1000pvn n軸速度，m/sm/s；第29頁(yè)/共68頁(yè)武漢科技大學(xué)專用 作者： 潘存云教授 30潘存云教授研制3.3.驗(yàn)算滑動(dòng)速度V V v v 材料的許用滑動(dòng)速度v v v v pp；pvpv； v v 見(jiàn)表12-212-2第30頁(yè)/共68頁(yè)武漢科技大學(xué)專用 作者： 潘存云教授 31表12-2 常用軸瓦及軸承襯材料的性能第31頁(yè)/共68頁(yè)武漢科技大學(xué)專用 作者： 潘存云教授 32確定軸承間隙，選擇相應(yīng)配合 軸承間隙主要由軸的轉(zhuǎn)速n n決定，轉(zhuǎn)速n n越高，應(yīng)越大；在相同轉(zhuǎn)速n n下，載荷越大，應(yīng)

21、越小?？蛇x: : H9/d9 H9/d9 、H8/f7H8/f7、H7/f6H7/f6 、H7/g6H7/g6 、H7/d8H7/d8一般可選: : 1 1）高速、中壓時(shí)： =(0.02=(0.020.03)d0.03)d 2) 2) 高速、高壓時(shí)： =(0.0015=(0.00150.0025)d0.0025)d 3) 3) 低速、中壓時(shí)： =(0.0007=(0.00070.0012)d0.0012)d 2) 2) 低速、高壓時(shí)： =(0.0003=(0.00030.0006)d 0.0006)d 二、推力（止推）滑動(dòng)軸承的計(jì)算（見(jiàn)P287P287） d第32頁(yè)/共68頁(yè)武漢科技大學(xué)專用

22、作者： 潘存云教授 33潘存云教授研制潘存云教授研制潘存云教授研制FFFF先分析平行板的情況。板B靜止，板A以速度向左運(yùn)動(dòng)，板間充滿潤(rùn)滑油，無(wú)載荷時(shí)， 液體各層的速度呈三角形分布，近油量與處油量相等，板A不會(huì)下沉。但若板A有載荷時(shí)，油向兩邊擠出，板A逐漸下沉，直到與B板接觸。如兩板不平行板。板間間隙呈沿運(yùn)動(dòng)方向由大到小呈收斂楔形分布，且板A有載荷， 當(dāng)板A運(yùn)動(dòng)時(shí)，兩端速度若程虛線分布，則必然進(jìn)油多而出油少。由于液體實(shí)際上是不可壓縮的，必將在板內(nèi)擠壓而形成壓力，迫使進(jìn)油端的速度往內(nèi)凹，而出油端的速度往外鼓。進(jìn)油端間隙大而速度曲線內(nèi)凹，出油端間隙小而速度曲線外凸，進(jìn)出油量相等，同時(shí)間隙內(nèi)形成的壓力

23、與外載荷平衡，板A不會(huì)下沉。這說(shuō)明了在間隙內(nèi)形成了壓力油膜。這種因運(yùn)動(dòng)而產(chǎn)生的壓力油膜稱為動(dòng)壓油膜。各截面的速度圖不一樣，從凹三角形過(guò)渡到凸三角形，中間必有一個(gè)位置呈三角形分布。 v v 潘存云教授研制F v vvh1aah2ccvvh0bbF一、動(dòng)壓潤(rùn)滑的形成原理和條件 兩平形板之間不能形成壓力油膜！ 動(dòng)壓油膜-因運(yùn)動(dòng)而產(chǎn)生的壓力油膜。12-7 液體動(dòng)力潤(rùn)滑徑向滑動(dòng)軸承的設(shè)計(jì)計(jì)算液體動(dòng)力潤(rùn)滑徑向滑動(dòng)軸承的設(shè)計(jì)計(jì)算第33頁(yè)/共68頁(yè)武漢科技大學(xué)專用 作者： 潘存云教授 34形成動(dòng)壓油膜的必要條件：1.1.兩工件之間的間隙必須有楔形間隙；2.2.兩工件表面之間必須連續(xù)充滿潤(rùn)滑油或其它液體；3.3

24、.兩工件表面必須有相對(duì)滑動(dòng)速度，其運(yùn)動(dòng)方向必須保證潤(rùn)滑油從大截面流進(jìn)，從小截面出來(lái)。第34頁(yè)/共68頁(yè)武漢科技大學(xué)專用 作者： 潘存云教授 35潘存云教授研制二、流體動(dòng)力潤(rùn)滑基本方程的建立 為了得到簡(jiǎn)化形式的流體動(dòng)力平衡方程（NavierNavierStokesStokes方程），作如下假設(shè)：流體的流動(dòng)是層流; ; 忽略壓力對(duì)流體粘度的影響; ; 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(yùn)動(dòng)，且只有表面力作用于單元體上； 流體是不可壓縮的； 流體中的壓力在各流體層之間保持為常數(shù)，即p p不隨y y的變化而變化。 流體滿足牛頓定律，即 ；=du udy y實(shí)際上粘度隨壓力的

25、增高而增加； 即層與層之間沒(méi)有物質(zhì)和能量的交換； V VBAxzy第35頁(yè)/共68頁(yè)武漢科技大學(xué)專用 作者： 潘存云教授 36潘存云教授研制取微單元進(jìn)行受力分析取微單元進(jìn)行受力分析: +dp+dpppdydz+(+d)dxdz-(p+dp)dydz dxdz=0=dd ydxdpdydu=整理后得：整理后得：又有：又有：=dxdpd2ud y2得：得：任意一點(diǎn)的油膜壓力p沿x方向的變化率，與該點(diǎn)y向的速度梯度的導(dǎo)數(shù)有關(guān)。對(duì)對(duì)y積分得：積分得：u= y2+C1y+C2 21dxdp邊界條件：邊界條件：當(dāng)當(dāng)y=0時(shí)，時(shí)，u=- -vC2 = - -v當(dāng)當(dāng)y=h時(shí)，時(shí)，u=0 0C1= h +h +

26、21dxdphv代入得：代入得：u= (y2- - hy) +21dxdpv vhy- -hVBAxzy壓力流剪切流vvaaccxzyVh0bb第36頁(yè)/共68頁(yè)武漢科技大學(xué)專用 作者： 潘存云教授 37潘存云教授研制vvFaaccxzy212130hvhdxdpudyqhx任意截面內(nèi)的流量：依據(jù)流體的連續(xù)性原理，通過(guò)不同截面的流量是相等的021vhqxb-bb-b截面內(nèi)的流量：該處速度呈三角形分布，間隙厚度為h0負(fù)號(hào)表示流速的方向與x方向相反，因流經(jīng)兩個(gè)截面的流量相等，故有：=6vdxdph0- -hh3得：得：-一維雷諾方程由上式可得壓力分布曲線: : p=f(x)p=f(x)在b-bb-

27、b處：h=hh=h0 0， p=pp=pmaxmax速度梯度du/dydu/dy呈線性分布，其余位置呈非線性分布。流量相等，陰影面積相等。液體動(dòng)壓潤(rùn)滑的基本方程，它描述了油膜壓力p的變化與動(dòng)力粘度、相對(duì)滑動(dòng)速度及油膜厚度h之間的關(guān)系。pmaxxph0bb第37頁(yè)/共68頁(yè)武漢科技大學(xué)專用 作者： 潘存云教授 38潘存云教授研制 軸承的孔徑D D 和軸頸的直徑d d 名義尺寸相等；直徑間隙是公差形成的。 軸頸上作用的液體壓力與F F相平衡，在與F F垂直的方向，合力為零。 軸頸最終的平衡位置可用偏位角a a和偏心距e e來(lái)表示。 軸承工作能力取決于h hminmin，它與、和F F 等有關(guān)，應(yīng)

28、保證 h hminminh h 。F F F Fy y =F =F F Fx x 0 0徑向滑動(dòng)軸承動(dòng)壓油膜的形成過(guò)程：靜止爬升將軸起抬轉(zhuǎn)速繼續(xù)升高質(zhì)心左移穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)工作轉(zhuǎn)速eah hminmine e -偏心距 F Fy y =F =F F Fx x = 0= 0三階段： 1 1。軸的啟動(dòng)階段 2 2。不穩(wěn)定潤(rùn)滑階段 -混合摩擦潤(rùn)滑狀態(tài)3 3。液體動(dòng)壓潤(rùn)滑運(yùn)行階段 -液體摩擦潤(rùn)滑狀態(tài)第38頁(yè)/共68頁(yè)武漢科技大學(xué)專用 作者： 潘存云教授 39潘存云教授研制三、徑向滑動(dòng)軸承的幾何參數(shù)計(jì)算 hmin= R R (r +e)=(r +e)=e r(1-) 定義: : e / e / 為偏心率 直徑間

29、隙： D d 半徑間隙： R R r r / / 2相對(duì)間隙： / r / d 穩(wěn)定工作位置如圖所示穩(wěn)定工作位置如圖所示 ，連心線與外載荷的方向形成一偏位角，連心線與外載荷的方向形成一偏位角， ea設(shè)：孔、軸半徑分別為R R、r r；直徑為D D、d d； 偏心距為e e；偏位角為 a a。Ddo1o注：偏心率的大小反映了軸承的承載能力。當(dāng)載荷很小或轉(zhuǎn)速很高時(shí)，0 0，此時(shí)軸、孔中心接近重合，油楔消失， hmin；當(dāng)載荷很大或轉(zhuǎn)速很小時(shí)，1 1，此時(shí)軸頸與軸瓦接觸，hmin0 ，油膜被破壞；Fhmin最小油膜厚度hmin ：第39頁(yè)/共68頁(yè)武漢科技大學(xué)專用 作者： 潘存云教授 40求任意位置

30、的油膜厚度h設(shè)o o為極點(diǎn)；連心線oooo1 1為極坐標(biāo)的極軸在三角形中有：R2 e2+ （r+h)2 2e(r+h)cos 22sin1cosReRehr解得：潘存云教授研制hmineah0hDdo1oF設(shè)任意角處的油膜厚度：h 壓力最大處的油膜厚度：h h0 0； 0 0 油楔入口：h h1 1； 1 1 油楔出口：h h2 2； 2 2略去二次微量 ，并取根號(hào)為正號(hào)，得：22sinRe)cos1 ()cos1 (rh任意位置油膜厚度： 壓力最大處的油膜厚度： )cos1(00h第40頁(yè)/共68頁(yè)武漢科技大學(xué)專用 作者： 潘存云教授 41四、徑向滑動(dòng)軸承的工作能力設(shè)計(jì)1 1、主要失效形式：

31、 （油楔破壞）1 1）粘著磨損：由于外載過(guò)大或溫升過(guò)高等，油楔被破壞， 造成軸與軸承粘著咬死。措施：保證軸承具有一定的承載能力，同時(shí)嚴(yán)格控制溫升2 2）磨粒磨損：由于油中污物或外界的雜質(zhì)的進(jìn)入等引起措施：定期檢查油，加強(qiáng)密封。 （鐵譜技術(shù)）2 2、承載能力計(jì)算： （油楔破壞）計(jì)算前提條件：（任意點(diǎn)油膜壓力可由雷諾方程得到，而雷諾方程是建立在層流基礎(chǔ)之上，滿足層流條件）200013 .41vRe雷諾數(shù)第41頁(yè)/共68頁(yè)武漢科技大學(xué)專用 作者： 潘存云教授 42將將dx=rd, v=r，h0, h代入上式得：代入上式得：=6vdxdph0- -hh3將一維雷諾方程：將一維雷諾方程： 改寫(xiě)成極坐標(biāo)的

32、形式改寫(xiě)成極坐標(biāo)的形式 3002)cos1()cos(cos6ddp積分得：任意位置壓力積分得：任意位置壓力 13002)cos1 ()cos(cos6dp承載能力計(jì)算思路：)cos1 ()cos1 (rh任意位置油膜厚度： 壓力最大處的油膜厚度： )cos1 (00h由前知：潘存云教授研制eh0ho1oF第42頁(yè)/共68頁(yè)武漢科技大學(xué)專用 作者： 潘存云教授 43積分可得軸承單位寬度上的油膜承載力： )cos()(180cosaayppp在外載荷方向的分量： rdprdppayy)cos(2121ddra)cos()cos1 ()cos(cos62113002 理論上只要將p py y乘以軸

33、承寬度B B就可得到油膜總承載能力，但在實(shí)際軸承中，由于油可能從軸承兩端泄漏出來(lái)，考慮這一影響時(shí)，壓力沿軸向呈拋物線分布。第43頁(yè)/共68頁(yè)武漢科技大學(xué)專用 作者： 潘存云教授 44潘存云教授研制潘存云教授研制油膜壓力沿軸向的分布：理論分布曲線- -水平直線，各處壓力一樣；實(shí)際分布曲線-拋物線。且曲線形狀與軸承的寬徑比B/dB/d有關(guān)。FdD B B B B FdDB/d=1/4FdDB/d=1/3FdDB/d=1/2FdDB/d=1潘存云教授研制FdDB/d= 第44頁(yè)/共68頁(yè)武漢科技大學(xué)專用 作者： 潘存云教授 45潘存云教授研制潘存云教授研制221BzCppyy油膜沿軸承寬度上的壓力分

34、布表達(dá)式為： p py y為無(wú)限寬度軸承沿軸向單位寬度上的油膜壓力；C C為取決于寬徑比和偏心率的系數(shù); ; 對(duì)于有限寬度軸承，油膜的總承載能力為 pBByCdBdzpF22/2/式中C Cp p為承載量系數(shù)，計(jì)算很困難，工程上可查表確定。dDFyz B B 或或vBFdBFCP222解釋這些參數(shù)的含義 z第45頁(yè)/共68頁(yè)武漢科技大學(xué)專用 作者： 潘存云教授 46表表12-6 有限寬度滑動(dòng)軸承的承載量系數(shù)有限寬度滑動(dòng)軸承的承載量系數(shù)Cp第46頁(yè)/共68頁(yè)武漢科技大學(xué)專用 作者： 潘存云教授 47Cp =f(、 、B/d)vBFdBFCP222承載量系數(shù)但但 hmin 一定 時(shí)：C Cp p

35、( ( 、B/d)B/d)； B/dB/d一定下： C Cp p 承載能力討論：1）2）由上公式可知：（1）已知軸承的幾何參數(shù)及運(yùn)動(dòng)參數(shù)，可求出承載量F（2）已知外載荷F及運(yùn)動(dòng)參數(shù)，可設(shè)計(jì)出軸承的幾何參數(shù)第47頁(yè)/共68頁(yè)武漢科技大學(xué)專用 作者： 潘存云教授 483 3、最小油膜厚度h hminmin 動(dòng)力潤(rùn)滑軸承的設(shè)計(jì)應(yīng)保證：h hminminh h 其中： h h=S S( (R Rz1z1+ +R Rz2z2) )S S 安全系數(shù)，常取S S22。一般軸承可取為3.23.2mm和6.36.3mm，1.6 1.6 mm和3.23.2mm。重要軸承可取為0.80.8mm和1.61.6mm，或

36、0.20.2mm和0.40.4mm。R Rz1z1、R Rz2z2 分別為軸頸和軸承孔表面粗糙度十點(diǎn)高度?？紤]表面幾何形狀誤差和軸頸撓曲變形等第48頁(yè)/共68頁(yè)武漢科技大學(xué)專用 作者： 潘存云教授 494 4、軸承的熱平衡計(jì)算 熱平衡方程：產(chǎn)生的熱量= =散失的熱量 Q=QQ=Q1 1+Q+Q2 2 其中，摩擦熱： Q=fvQ=fv W W 式中: : q q -潤(rùn)滑油流量m m3 3/s/s； - -滑油密度kg/mkg/m3 3；c c -潤(rùn)滑油的比熱容，J/(kg. )J/(kg. )；t ti i - -油入口溫度 ；t to o -油出口溫度 ；3 3 - -表面?zhèn)鳠嵯禂?shù) W/(mW

37、/(m2 2. ). )。潤(rùn)滑油帶走的熱：Q Q1 1 = q = qc(tc(to o-t-ti i) ) W W軸承散發(fā)的熱： Q Q2 2 = =3 3dB (tdB (to o-t-ti i) ) W W第49頁(yè)/共68頁(yè)武漢科技大學(xué)專用 作者： 潘存云教授 50溫升公式：溫升公式： vvBdqcpfttti30vBdq其中其中 -潤(rùn)滑油流量系數(shù)；查圖潤(rùn)滑油流量系數(shù)；查圖12-16 第50頁(yè)/共68頁(yè)武漢科技大學(xué)專用 作者： 潘存云教授 51摩擦系數(shù)： 55. 0pf系數(shù)與寬徑比有關(guān)，若B/d1B/d 3540時(shí)，表明軸承承載能力有冗余，可采取如下措施： （表明t t 較小，使ti較大

38、 ） 增大表面粗糙度，以降低成本； 減小間隙，提高旋轉(zhuǎn)精度；加寬軸承，充分利用軸承的承載能力。第51頁(yè)/共68頁(yè)武漢科技大學(xué)專用 作者： 潘存云教授 52 當(dāng) t ti i 35354040時(shí)，表明軸承的承載能力不足，可采取如下措施： （表明t t 過(guò)大，使ti較小 ） 加散熱片，以增大散熱面積；在保證承載能力的不下降的條件下，適當(dāng)增大軸承間隙；提高軸和軸承的加工精度。增加冷卻裝置：加風(fēng)扇、冷卻水管、循環(huán)油冷卻；設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)使出油溫度: : t t0 0=t=tm m+ +t/2 80t/2 80100100第52頁(yè)/共68頁(yè)武漢科技大學(xué)專用 作者： 潘存云教授 53五、軸承參數(shù)的選擇 取值范圍

39、：B/d=0.3B/d=0.31.5 1.5 影響效果：B/dB/d小，有利于提高穩(wěn)定性，增大端排泄量 以降低溫度； B/d B/d大，增大軸承的承載能力。0.60.61.51.5-電動(dòng)機(jī)、發(fā)電機(jī)、離心機(jī)、 齒輪變速器；1 1、寬徑比B/d B/d 應(yīng)用 : B/d= : B/d= 0.30.31.01.0-汽輪機(jī)、鼓風(fēng)機(jī)； 0.80.81.21.2-機(jī)車(chē)、拖拉機(jī)；0.60.60.9-0.9-軋鋼機(jī)。 2 2、相對(duì)間隙 影響因素：載荷和速度，軸徑尺寸，寬度/ /直徑，調(diào)心能力， 加工精度。第53頁(yè)/共68頁(yè)武漢科技大學(xué)專用 作者： 潘存云教授 54的選取原則： 1 1）速度高，取大值； 2 2

40、）載荷大，取小值；應(yīng)用 : : = = 0.0010.0010.00020.0002-汽輪機(jī)、電動(dòng)機(jī)、發(fā)電機(jī)、 齒輪變速器； 0.00020.00020.00150.0015-軋鋼機(jī)鐵路機(jī)車(chē)輛；0.00020.00020.00125-0.00125- -機(jī)床、內(nèi)燃機(jī)； 0.00020.00020.00125-0.00125- -鼓風(fēng)機(jī)、離心機(jī)。一般軸承，按如下經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算： 9/319/410)60/(n 3 3）直徑大，寬徑比小，調(diào)心性能好，加工精度高，取小值，反之取大值。第54頁(yè)/共68頁(yè)武漢科技大學(xué)專用 作者： 潘存云教授 553、潤(rùn)滑油粘度潤(rùn)滑油粘度 6/73/110)60/(n對(duì)承載

41、能力，功耗、溫升都有影響； 根據(jù)平均溫度：t tm m = (t = (ti i + t + to o )/2 )/2 決定潤(rùn)滑油粘度； 設(shè)計(jì)時(shí)假設(shè)，t tm m=5070=5070 ，計(jì)算所得應(yīng)在： t ti i= 3540= 3540 ； t t0 0 80100 80100 初始計(jì)算時(shí)，可?。?第55頁(yè)/共68頁(yè)武漢科技大學(xué)專用 作者： 潘存云教授 56六、液體動(dòng)力潤(rùn)滑徑向滑動(dòng)軸承的設(shè)計(jì)過(guò)程 已知條件：外加徑向載荷F F(N)(N)，軸頸轉(zhuǎn)速n n(r/min)(r/min)及軸頸直徑d d(mm)(mm)。2 2求：1 1）軸承材料，潤(rùn)滑油 2 2）軸承幾何參數(shù)： ，e, B, e,

42、B, 3 3）軸頸與軸孔的間隙配合第56頁(yè)/共68頁(yè)武漢科技大學(xué)專用 作者： 潘存云教授 57設(shè)計(jì)步驟 選擇軸承材料，驗(yàn)算 p p、v v、pvpv。c) c) 層流條件校核a)a) h hminmin h h b) b) 熱平衡計(jì)算（校核潤(rùn)滑油出、入口油溫）。選擇潤(rùn)滑油根據(jù)直徑間隙，選擇間隙配合軸承工作能力校核（三個(gè)方面）例題(P(P297297) )第57頁(yè)/共68頁(yè)武漢科技大學(xué)專用 作者： 潘存云教授 58例題(P(P297297) )解：解：一.一. 定軸承寬定軸承寬B, 選軸承材料選軸承材料定定B由機(jī)床用軸承，常用B/d=0.81.2, 取B/d=則B（ B/d） d =200mm=

43、0.2mMPadBFP5 . 22 . 02 . 0100000smndv/23. 5100060500200100060smMPavP/08.1323. 55 . 23選軸承材料選軸承材料110; 212;PZCuSnPVVPVVPP選軸承材料：錫青銅查表?xiàng)l件下保證2求運(yùn)動(dòng)、動(dòng)力參數(shù)第58頁(yè)/共68頁(yè)武漢科技大學(xué)專用 作者： 潘存云教授 59二. 選潤(rùn)滑油初估油動(dòng)力黏度: tm50設(shè)SPan034. 01060/32126/731）（：由式計(jì)算對(duì)應(yīng)的運(yùn)動(dòng)黏度: 查表4-1: 選全損耗系統(tǒng)用油 LAN68查圖4-9; LAN68潤(rùn)滑油 油與前初定相近，可用此時(shí)；SPacStcStt036. 0103840506505050cStmKg381074/90063：由式取潤(rùn)滑油密度第59頁(yè)/共68頁(yè)武漢科技大學(xué)專用 作者： 潘存云教授 60三. 選軸瓦與軸之間的間隙配合1. 初定相對(duì)間隙:00125.01060/31129/319/4）（：由式n2. 初定直徑間隙:mmd25.020000125.0maxmin證：則選定的間隙配合應(yīng)保3. 選間隙配合(盡量采用基孔制)查機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)P153，選間隙配合：F6/d