第16講-滑動軸承PPT課件

1、第第12章章 滑動軸承滑動軸承12-1 滑動軸承概述滑動軸承概述12-2 滑動軸承的典型結構滑動軸承的典型結構12-3 滑動軸承的失效形式及常用材料滑動軸承的失效形式及常用材料12-4 滑動軸承軸瓦結構滑動軸承軸瓦結構 12-5 12-6 不完全液體潤滑滑動軸承的設計計算不完全液體潤滑滑動軸承的設計計算第1頁/共33頁4-0 摩擦概述 摩擦學摩擦學-研究摩擦、磨損和潤滑，三者間相互關系研究摩擦、磨損和潤滑，三者間相互關系的理論與應用的一門邊緣學科。的理論與應用的一門邊緣學科。 摩擦摩擦-相對運動的物體表面間的相互阻礙作用現(xiàn)象；相對運動的物體表面間的相互阻礙作用現(xiàn)象； 磨損磨損-由于摩擦而造成的

2、物體表面材料的損失或轉移；由于摩擦而造成的物體表面材料的損失或轉移； 潤滑潤滑-減輕摩擦和磨損所應采取的措施。減輕摩擦和磨損所應采取的措施。關于摩擦、磨損與潤滑的學科構成了摩擦學(Tribology)。世界上使用的能源大約有世界上使用的能源大約有 1/31/2 消耗于摩擦。消耗于摩擦。 機械產品的易損零件大部分是由于磨損超過限機械產品的易損零件大部分是由于磨損超過限度而報廢和更換的。度而報廢和更換的。減少摩擦減少摩擦 節(jié)省能源；節(jié)省能源；隨著科學技術的發(fā)展，摩擦學的理論和應用必將由宏觀進入微觀，由靜態(tài)進入動態(tài)，由定性進入定量，成為系統(tǒng)綜合研究的領域。 第2頁/共33頁2、摩擦的分類摩擦的分類內

3、內 摩摩 擦：擦：在物質的內部發(fā)生的阻礙分子之間相對運在物質的內部發(fā)生的阻礙分子之間相對運 動的現(xiàn)象。動的現(xiàn)象。外外 摩摩 擦：擦：在相對運動的物體表面間發(fā)生的相互阻礙在相對運動的物體表面間發(fā)生的相互阻礙 作用現(xiàn)象。作用現(xiàn)象。靜靜 摩摩 擦擦;動動 摩摩 擦擦; 滑動摩擦滑動摩擦;滾動摩擦滾動摩擦. “機械說機械說” -摩擦原因是表面微凸體的相互阻礙作用；摩擦原因是表面微凸體的相互阻礙作用； “分子說分子說” -摩擦原因是表面材料分子間的吸力作用；摩擦原因是表面材料分子間的吸力作用；1 1、摩擦的機理、摩擦的機理 “機械分子說機械分子說”兩種作用均有。兩種作用均有。4-1 摩擦摩擦第3頁/共3

4、3頁機器的壽命機器的壽命磨損磨損由于摩擦而導致零件表面材料的逐漸喪失或遷移。由于摩擦而導致零件表面材料的逐漸喪失或遷移。磨損曲線磨損曲線 磨合階段磨合階段 磨損量磨損量時間時間劇烈磨劇烈磨損階段損階段 穩(wěn)定磨損階段穩(wěn)定磨損階段 4-2 磨損磨損磨損過程大致如圖所示：磨損過程大致如圖所示： 磨合階段磨合階段穩(wěn)定磨損階段穩(wěn)定磨損階段劇烈磨損階段劇烈磨損階段后果后果降低機器的效率和可靠性，甚至促使機器提前報廢。降低機器的效率和可靠性，甚至促使機器提前報廢。 設計機器時，要求縮短磨合期、延長穩(wěn)定期、推遲劇烈磨設計機器時，要求縮短磨合期、延長穩(wěn)定期、推遲劇烈磨損期的到來。損期的到來。第4頁/共33頁潘存

5、云教授研制潘存云教授研制1. 干摩擦干摩擦 兩零件表面直接接觸后，因為微觀局部兩零件表面直接接觸后，因為微觀局部壓力高而形成許多冷焊點，運動時被剪切。壓力高而形成許多冷焊點，運動時被剪切。 不允許出現(xiàn)干摩擦！不允許出現(xiàn)干摩擦！2. 邊界摩擦邊界摩擦滑動摩擦狀態(tài)滑動摩擦狀態(tài) 功耗功耗 磨損磨損 溫度溫度 燒毀軸瓦燒毀軸瓦 運動副表面有一層厚度運動副表面有一層厚度軸瓦硬度軸瓦硬度HT、KT鑄鐵鑄鐵平穩(wěn)載荷，無沖擊，平穩(wěn)載荷，無沖擊，中低速中低速含油軸承含油軸承韌性低韌性低Fe+石墨石墨Cu+石墨石墨粉末冶金粉末冶金重載，中速重載，中速較硬較硬,強度高強度高,耐磨耐磨磨合性差磨合性差Cu+Sn,Pb

6、, Al青銅青銅重載，中高速重載，中高速耐磨，磨合，導熱性，油耐磨，磨合，導熱性，油吸附性好吸附性好強度小，價格貴強度小，價格貴Sn,Pb,Sb合合金金軸承合金軸承合金(巴氏合金巴氏合金)應用應用性能特點性能特點組成組成材料材料v金屬：青銅、軸承合金、粉末冶金、灰鑄鐵等金屬：青銅、軸承合金、粉末冶金、灰鑄鐵等v非金屬：工程塑料、硬木、橡膠、聚四氟乙烯非金屬：工程塑料、硬木、橡膠、聚四氟乙烯第14頁/共33頁潘存云教授研制12-4 滑動軸承軸瓦結構滑動軸承軸瓦結構 一、軸瓦的形式和結構一、軸瓦的形式和結構 按構造按構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按尺寸按尺寸分類分類按材料

7、按材料分類分類需從軸端安裝和拆需從軸端安裝和拆卸，可修復性差。卸，可修復性差。 可以直接從軸的中可以直接從軸的中部安裝和拆卸，可部安裝和拆卸，可修復。修復。 軸軸瓦瓦的的類類型型整體軸套整體軸套對開式軸瓦對開式軸瓦 第15頁/共33頁12-4 滑動軸承軸瓦結構滑動軸承軸瓦結構 一、軸瓦的形式和結構一、軸瓦的形式和結構 按構造按構造分類分類按加工按加工分類分類按尺寸按尺寸分類分類按材料按材料分類分類軸軸瓦瓦的的類類型型厚壁厚壁 薄壁薄壁 潘存云教授研制薄壁軸瓦薄壁軸瓦潘存云教授研制厚壁軸瓦厚壁軸瓦整體式整體式對開式對開式節(jié)省材料，但剛度不節(jié)省材料，但剛度不足，故對軸承座孔的足，故對軸承座孔的加工

8、精度要求高加工精度要求高 。 具有足夠的強度和剛具有足夠的強度和剛度，可降低對軸承座度，可降低對軸承座孔的加工精度要求?？椎募庸ぞ纫?。 第16頁/共33頁12-4 滑動軸承軸瓦結構滑動軸承軸瓦結構 一、軸瓦的形式和結構一、軸瓦的形式和結構 按構造按構造分類分類按加工按加工分類分類按尺寸按尺寸分類分類按材料按材料分類分類軸軸瓦瓦的的類類型型單材料單材料多材料多材料單一材料單一材料 潘存云教授研制兩種材料兩種材料 強度足夠的材料可強度足夠的材料可以直接作成軸瓦，以直接作成軸瓦，如黃銅，灰鑄鐵。如黃銅，灰鑄鐵。軸瓦襯強度不足，軸瓦襯強度不足，故采用多材料制作故采用多材料制作軸瓦。軸瓦。厚壁厚壁

9、薄壁薄壁 整體式整體式對開式對開式第17頁/共33頁潘存云教授研制12-4 滑動軸承軸瓦結構滑動軸承軸瓦結構 一、軸瓦的形式和結構一、軸瓦的形式和結構 按構造按構造分類分類按加工按加工分類分類按尺寸按尺寸分類分類按材料按材料分類分類軸軸瓦瓦的的類類型型鑄造軸瓦鑄造軸瓦 卷制軸套卷制軸套 鑄造鑄造 軋制軋制 鑄造工藝性好，鑄造工藝性好，單件、大批生產單件、大批生產均可，適用于厚均可，適用于厚壁軸瓦。壁軸瓦。只適用于薄壁軸只適用于薄壁軸瓦，具有很高的瓦，具有很高的生產率。生產率。單材料單材料多材料多材料厚壁厚壁 薄壁薄壁 整體式整體式對開式對開式第18頁/共33頁潘存云教授研制-將軸瓦一端或兩端做

10、凸緣。將軸瓦一端或兩端做凸緣。凸緣定位凸緣定位 二、軸瓦的定位方法二、軸瓦的定位方法 軸向軸向定位定位凸耳凸耳(定位唇定位唇)定位定位 凸耳凸緣目的：目的：防止軸瓦與軸承座之間產生軸向和周向的相防止軸瓦與軸承座之間產生軸向和周向的相 對移動。對移動。第19頁/共33頁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緊定螺釘 周向定位周向定位銷釘銷釘 三、軸瓦的油孔和油槽三、軸瓦的油孔和油槽 作用：作用：把潤滑油導入軸頸和軸承所構成的運動副表面。把潤滑油導入軸頸和軸承所構成的運動副表面。進油孔油槽F第20頁/共33頁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孔原則

11、：開孔原則：形式：形式：按油槽走向分按油槽走向分沿軸向、繞周向、斜向、螺沿軸向、繞周向、斜向、螺旋線等。旋線等。F2)軸向油槽不能開通至軸承端部，應留有適當?shù)挠头饷?。軸向油槽不能開通至軸承端部，應留有適當?shù)挠头饷妗?)盡量開在非承載區(qū)，少降低承載區(qū)油膜的承載能力；盡量開在非承載區(qū)，少降低承載區(qū)油膜的承載能力；雙軸向油槽開在雙軸向油槽開在軸承剖分面上軸承剖分面上單軸向油槽在最單軸向油槽在最大油膜厚度處大油膜厚度處a第21頁/共33頁12-5 一、一、 概述概述 作用：作用：降低摩擦功耗、減少磨損、冷卻、吸振、防銹等。降低摩擦功耗、減少磨損、冷卻、吸振、防銹等。分類分類潤滑油潤滑油潤滑脂潤滑脂固體

12、固體潤滑劑潤滑劑v潤滑油：潤滑油：液體，用途最廣泛液體，用途最廣泛v潤滑脂：潤滑脂：半固體，潤滑油稠化劑，一般用于中低速半固體，潤滑油稠化劑，一般用于中低速v固體潤滑劑：固體潤滑劑：主要用作油、脂的添加劑，也可單獨使主要用作油、脂的添加劑，也可單獨使用，如用，如C, MoSC, MoS2 2, PTFE(, PTFE(聚四氟乙烯聚四氟乙烯) )等等第22頁/共33頁A在軸承中，潤滑油最重要的物理參數(shù)是粘度，它是選擇潤滑油的主要依據(jù)。粘度表征液體流動的內摩擦特性。A、B兩板之間充滿了液體，B板靜止，A板水平移動速度為v。由于液體與金屬表面的吸附作用，A板表面的液體速度為v，而B板表面的液體速度為

13、0。兩板之間的速度呈線性分布。=dudy-流體中任意點處的切應力與該處的速度梯度成正比。流體中任意點處的切應力與該處的速度梯度成正比。-液體的動力粘度，簡稱粘度量綱：力時間/ /長度2oxyydydu分析位置y處薄層的受力 B介紹介紹“粘度粘度”-重要指標，重要指標，粘度越高，油越稠，反之越稀；粘度越高，油越稠，反之越?。?粘度的種類粘度的種類動力粘度動力粘度運動粘度運動粘度條件粘度條件粘度1) 動力粘度動力粘度牛頓液體牛頓液體流動定律流動定律 工程中常用工程中常用運動粘度： = 單位： m m2 / / s 2) 運動粘度運動粘度 第23頁/共33頁性能指標：性能指標：粘度粘度液體流動時，每

14、薄層相互間的阻抗剪力，它是液體流動時內部摩擦阻力液體流動時，每薄層相互間的阻抗剪力，它是液體流動時內部摩擦阻力的度量的度量是最重要的性能指標，也是選擇潤滑油的主要依據(jù)是最重要的性能指標，也是選擇潤滑油的主要依據(jù)油性油性也稱潤滑性，表征油中的極性分子對金屬表面的吸附性能。油性好則摩也稱潤滑性，表征油中的極性分子對金屬表面的吸附性能。油性好則摩擦系數(shù)小擦系數(shù)小凝點凝點反映潤滑油的低溫工作性能反映潤滑油的低溫工作性能閃點閃點反映潤滑油的高溫工作性能反映潤滑油的高溫工作性能二、潤滑油的性能指標及選擇二、潤滑油的性能指標及選擇潤滑油的選擇原則：潤滑油的選擇原則：v壓力大或在沖擊、變載條件下工作，應選粘度

15、高的油壓力大或在沖擊、變載條件下工作，應選粘度高的油v速度高時，應選粘度低的油，以減少摩擦損失速度高時，應選粘度低的油，以減少摩擦損失v工作溫度高時，應選粘度高的油，因粘度會隨溫度升高而下降工作溫度高時，應選粘度高的油，因粘度會隨溫度升高而下降第24頁/共33頁三、潤滑脂的性能指標及選擇三、潤滑脂的性能指標及選擇性能指標：性能指標：針入度針入度(稠度稠度)表征潤滑脂的稀稠度，類似于油的粘度表征潤滑脂的稀稠度，類似于油的粘度用一特制重用一特制重1.5N錐形針在錐形針在25C恒溫下恒溫下5s內刺入潤滑脂內的深度。標志潤滑內刺入潤滑脂內的深度。標志潤滑脂內阻力的大小和受力后流動性的強弱脂內阻力的大小

16、和受力后流動性的強弱滴點滴點溫度升高時，潤滑脂第一滴掉下時的溫度，表征潤滑脂耐高溫的性溫度升高時，潤滑脂第一滴掉下時的溫度，表征潤滑脂耐高溫的性能能耐水性耐水性潤滑脂與水接觸時，其特性的保持程度潤滑脂與水接觸時，其特性的保持程度潤滑脂的選擇原則：潤滑脂的選擇原則：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，反之選針入度大的潤滑脂的滴點應高于軸承工作溫度潤滑脂的滴點應高于軸承工作溫度2030，以免流失，以免流失在有水或潮濕場合，應選防水性的潤滑脂在有水或潮濕場合，應選防水性的潤滑脂第25頁/共33頁潘存云教授研制潘存云教授研制潘存云教授研制針閥式針閥式油杯油杯旋蓋式油杯旋蓋式

17、油杯 脂用潘存云教授研制壓注式油杯壓注式油杯彈簧蓋油杯彈簧蓋油杯四、潤滑裝置四、潤滑裝置 油杯油杯 第26頁/共33頁12-6 不完全液體潤滑滑動軸承的設計計算不完全液體潤滑滑動軸承的設計計算一、一、失效形式與設計準則失效形式與設計準則 工作狀態(tài)工作狀態(tài)：為邊界潤滑或混合摩擦潤滑。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。設計準則設計準則：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、軸承材料、軸頸和軸承表面粗糙度、潤滑油供給等有關，目前尚無精確的計算方法，但一般可作條件性計算。校核內容：校核內容：驗算摩擦發(fā)熱驗算摩擦發(fā)熱 pvpv；驗算滑動速度驗算滑動

18、速度vv。，p，pv的驗算都是平均值。考慮到軸瓦不同心，受載時軸線彎曲及載荷變化等的因素，局部的p或pv可能不足，故應校核滑動速度v 。 fpv是摩擦力，限制pv 即間接限制摩擦發(fā)熱。驗算平均壓力驗算平均壓力 p p，以保證強度要求；，以保證強度要求；第27頁/共33頁潘存云教授研制二、二、徑向滑動軸承的設計計算徑向滑動軸承的設計計算 已知條件：已知條件：外加徑向載荷外加徑向載荷F (N)、軸頸轉速、軸頸轉速n(r/mm)及及 軸頸直徑軸頸直徑d (mm) 驗算及設計驗算及設計 ：.驗算軸承的平均壓力驗算軸承的平均壓力p .驗算摩擦熱驗算摩擦熱v軸頸圓周速度，軸頸圓周速度，m/s；B -軸瓦寬

19、度，軸瓦寬度，p-許用壓強。許用壓強。見下頁 p= pFBdFdn pv軸承材料的許用值。軸承材料的許用值。 pv = FBddn60 1000pvn軸速度，軸速度，m/s；3.驗算滑動速度驗算滑動速度V v材料的許用滑動速度材料的許用滑動速度v v第28頁/共33頁潘存云教授研制潘存云教授研制選擇配合選擇配合一般可選一般可選: H9/d9或或H8/f7、H7/f6 二、二、止推滑動軸承的計算止推滑動軸承的計算 zddFp)(42122pFd1d2Fd1d2已知條件：已知條件：外加徑向載荷外加徑向載荷F (N)、軸頸轉速、軸頸轉速n(r/mm) 1)根據(jù)軸向載荷和工作要求，根據(jù)軸向載荷和工作要求，選擇軸承結構尺寸和材料；選擇軸承結構尺寸和材料；2)驗算平均壓力；驗算平均壓力；z-軸環(huán)數(shù)軸環(huán)數(shù)第29頁/共33頁潘存云教授研制潘存云教授研制止推滑動軸承的計算（續(xù)）止推滑動軸承的計算（續(xù)） 考慮承載的不均勻性，考慮承載的不均勻性， p、pv應降低應降低50%。 Fd1d2Fd1d23)驗算驗算pv值值 2100060)(21ddnv)(3000012pvddznFpva第30頁/共33頁先分析平行板的情況。板B靜止，板A以速度向左運動，板間充滿潤滑油，無載荷時， 液體各層的速度呈三角形分布，近油量與處油量相等，板A不會下沉。但若板A有載荷時，