滑動軸承(南航王曉雷)

1、滑滑 動動 軸軸 承承南京航空航天大學 王曉雷主要內容主要內容： 摩擦和磨損；摩擦和磨損； 潤滑的一般知識；潤滑的一般知識； 滑動軸承的類型及其結構形式；滑動軸承的類型及其結構形式； 流體動壓潤滑基本理論；流體動壓潤滑基本理論； 滑動軸承的潤滑?；瑒虞S承的潤滑。概 述 摩擦：摩擦：在正壓力作用下，相互接觸的兩個在正壓力作用下，相互接觸的兩個物體在相對滑動或有相對滑動趨勢時，在物體在相對滑動或有相對滑動趨勢時，在接觸表面上就會產生抵抗滑動的阻力的現(xiàn)接觸表面上就會產生抵抗滑動的阻力的現(xiàn)象。象。 磨損：磨損：摩擦表面的物質喪失或轉移。摩擦表面的物質喪失或轉移。 潤滑：潤滑：為了減少磨損和摩擦能量消耗

2、的手為了減少磨損和摩擦能量消耗的手段。段。公元前1800年，埃及達芬奇達芬奇 (1452 1519) 一、 摩擦摩擦的二重性 在發(fā)動機的輸出功率中，摩擦損失占48%，高于加速的35%，巡航的17%。 摩擦表面表面積與真實接觸面積 滑動摩擦的分類滑動摩擦的分類1）干摩擦干摩擦：兩摩擦表面間：兩摩擦表面間無任何潤滑劑或保護膜的純無任何潤滑劑或保護膜的純凈金屬接觸時的摩擦凈金屬接觸時的摩擦（ f=0.70.8)。工程上通常。工程上通常把不出現(xiàn)顯著潤滑現(xiàn)象的摩把不出現(xiàn)顯著潤滑現(xiàn)象的摩擦作為干摩擦（擦作為干摩擦（ f=0.150.2) 。粘著2）流體摩擦流體摩擦：兩摩擦表面完：兩摩擦表面完全被流體層隔開

3、。摩擦發(fā)生全被流體層隔開。摩擦發(fā)生在固體與流體之間、流體內在固體與流體之間、流體內部，摩擦系數(shù)極?。ú?，摩擦系數(shù)極小（f=0.01)。流體摩擦也稱為流體潤滑。流體摩擦也稱為流體潤滑。 滑動摩擦的分類滑動摩擦的分類3）邊界摩擦邊界摩擦：兩摩擦表面各附：兩摩擦表面各附有一層極薄的邊界膜，兩表面仍有一層極薄的邊界膜，兩表面仍有凸峰接觸。有凸峰接觸。邊界膜：吸附膜（物理吸附邊界膜：吸附膜（物理吸附分分子引力，化學吸附子引力，化學吸附化學鍵力）、化學鍵力）、化學反應膜（化合物）。化學反應膜（化合物）。 滑動摩擦的分類滑動摩擦的分類4）混合摩擦混合摩擦：兩摩擦表面間同時存在干摩擦、：兩摩擦表面間同時存在干

4、摩擦、流體摩擦、邊界摩擦。流體摩擦、邊界摩擦。 滑動摩擦的分類滑動摩擦的分類摩擦特性曲線摩擦特性曲線摩擦系數(shù)粘度 速度/壓力二、磨損時間磨損率跑和，磨合正常磨損劇烈磨損浴盆曲線粘著磨損切削磨損疲勞磨損腐蝕磨損Ploughing Wedge formation Cuttingn軸頸軸頸n軸瓦軸瓦滑動軸承的基本結構滑動軸承的基本結構按承載能力分為按承載能力分為：1）向心滑動軸承（承受徑向載荷）；）向心滑動軸承（承受徑向載荷）；2）推力滑動軸承（承受軸向載荷）；）推力滑動軸承（承受軸向載荷）；3）向心推力滑動軸承（承受徑向和軸向載荷）。）向心推力滑動軸承（承受徑向和軸向載荷）?；瑒虞S承的類型？滑動軸

5、承的類型？向心滑動軸承向心滑動軸承整體式、剖分式和調心式。整體式、剖分式和調心式。上軸瓦軸承座軸承蓋下軸瓦螺柱軸承座軸承蓋 推力滑動軸承推力滑動軸承 端面推力軸承、軸環(huán)推力軸承。端面推力軸承、軸環(huán)推力軸承。dFadd0FaFadd0Fadd0(a)(b)(c)(d)實心端面實心端面 空心端面空心端面dFadd0FaFadd0Fadd0(a)(b)(c)(d)單環(huán)及多環(huán)式軸環(huán)推力軸承單環(huán)及多環(huán)式軸環(huán)推力軸承單環(huán)式單環(huán)式 多環(huán)式多環(huán)式軸瓦結構軸瓦結構在結構上有整體式（軸套）和剖分式。在結構上有整體式（軸套）和剖分式。薄壁軸瓦薄壁軸瓦厚壁軸瓦厚壁軸瓦整體軸瓦整體軸瓦卷制軸套卷制軸套 為了具有足夠的強

6、度和良好的減磨性，軸為了具有足夠的強度和良好的減磨性，軸瓦通常由多種材料制成（軸承襯為瓦通常由多種材料制成（軸承襯為0.56mm)。軸承襯軸承襯 為了將潤滑劑引入整個摩擦區(qū)，在軸瓦為了將潤滑劑引入整個摩擦區(qū)，在軸瓦的非承載區(qū)開有油孔、油溝和油室。的非承載區(qū)開有油孔、油溝和油室。 四、軸承材料四、軸承材料( (軸瓦和軸承襯）軸瓦和軸承襯）失效形式：磨損、膠合、疲勞、軸承襯脫落。失效形式：磨損、膠合、疲勞、軸承襯脫落。軸瓦材料具有性能：軸瓦材料具有性能：強度和塑性強度和塑性減磨性和耐磨性減磨性和耐磨性容易跑合容易跑合良好的導熱、防腐蝕和抗膠合性能良好的導熱、防腐蝕和抗膠合性能工藝性好工藝性好價格便

7、宜價格便宜常用的軸瓦和軸承襯材料1、軸承合金巴氏合金，工作溫度150C錫銻軸承合金ZSnSb11Cu6, ZSnSb8Cu4鉛銻軸承合金ZPbSb16Sn16Cu2ZPbSb15Sn5Cu32、銅合金鑄造鋁青銅鑄錫鋅鉛青銅鑄錫磷青銅鑄造黃銅3、鑄鐵4、粉末冶金多孔鐵多孔鋁多孔青銅5、非金屬材料滑動軸承油潤滑脂潤滑固體潤滑，含油潤滑，無潤滑流體摩擦滑動軸承非流體摩擦滑動軸承流體動壓潤滑軸承流體靜壓潤滑軸承非流體潤滑滑動軸承的失效非流體潤滑滑動軸承的失效失效：主要為磨損或失效：主要為磨損或膠合膠合。疲勞點蝕疲勞點蝕 表面劃傷表面劃傷 軸瓦磨損軸瓦磨損流體動壓潤滑滑動軸承的承載原理流體動壓潤滑滑動軸

8、承的承載原理 利用摩擦表面的幾利用摩擦表面的幾何形狀和相對運動，何形狀和相對運動，并借助粘性流體動并借助粘性流體動力學的作用，使?jié)櫫W的作用，使?jié)櫥瑒┻M入兩摩擦表滑劑進入兩摩擦表面之間形成壓力油面之間形成壓力油膜，從而將兩摩擦膜，從而將兩摩擦表面分開。表面分開。 1. 流流體動壓潤滑的基本方程體動壓潤滑的基本方程 考慮兩塊剛性平板考慮兩塊剛性平板A和和B中間充滿潤滑油，板中間充滿潤滑油，板B靜止不動，板靜止不動，板A以速度沿以速度沿x方向移動。方向移動。在建立數(shù)學模型時的基本假設：在建立數(shù)學模型時的基本假設：1）層流；）層流；2）不可壓；）不可壓；3）忽略油的質量；）忽略油的質量；4）摩擦面為

9、理想）摩擦面為理想 光滑的，并與油光滑的，并與油 液間無相對滑動；液間無相對滑動；5）無）無z方向流動。方向流動。潤滑油內存在著層與層間的摩擦切應力，根據實驗結果，得到下面的關系式： 此式稱為牛頓粘性定律。式中，u為油層中任一點的速度；du/dy是該點的速度梯度；比例常數(shù)定義為流體的動力粘度（常簡稱為粘度）。 udydu1）兩表面成楔狀；）兩表面成楔狀；2）潤滑油要具有）潤滑油要具有一定的粘度；一定的粘度；3）兩表面間有一）兩表面間有一定的相對速度定的相對速度V，且能使?jié)櫥邤D且能使?jié)櫥邤D壓趨勢。壓趨勢。2.2.流體動壓潤滑的流體動壓潤滑的必要條件：必要條件：P max306hhhVxp3.

10、3.滑動軸承的主要形式及參數(shù)滑動軸承的主要形式及參數(shù) 圓柱軸承圓柱軸承 是軸瓦的包角。是軸瓦的包角。橢圓軸承橢圓軸承R為軸承半徑為軸承半徑(D為直徑為直徑)； r為軸頸半徑為軸頸半徑(d為直徑為直徑)； h為任一位置為任一位置 處的油膜厚度；處的油膜厚度；c=R r為半徑間隙；為半徑間隙；W為外載荷；為外載荷； 為偏位角；為偏位角； =c/R為間隙比；為間隙比；e為偏心距；為偏心距； =e/c為偏心率；為偏心率；h min =c e為最小油膜厚度；為最小油膜厚度；H min = h min /c= 1 為最小為最小油膜厚度；油膜厚度；L 為軸為軸瓦的有效長度；瓦的有效長度；L/D為長徑比。為長

11、徑比。4. 潤滑軸承的工作狀態(tài)潤滑軸承的工作狀態(tài)無限短軸承的壓力分布：無限短軸承的壓力分布：L2R滑動軸承的潤滑滑動軸承的潤滑1. 潤滑劑的類型潤滑劑的類型1）液體：液體：礦物油、動物油、植物油、合成油。礦物油、動物油、植物油、合成油。2）氣體：氣體：空氣、氫氣、水蒸汽、液態(tài)金屬蒸汽?？諝?、氫氣、水蒸汽、液態(tài)金屬蒸汽。3）脂：脂：用稠化劑將潤滑油稠化成膏狀。用稠化劑將潤滑油稠化成膏狀。4）固體：固體：無機化合物無機化合物石墨、二硫化鉬，硼砂。石墨、二硫化鉬，硼砂。 有機化合物有機化合物金屬皂、動物蠟。金屬皂、動物蠟。 2. 潤滑劑的主要性能指標潤滑劑的主要性能指標1）粘度：粘度：流體抵抗剪切變

12、形的能力，表示流體內摩擦阻流體抵抗剪切變形的能力，表示流體內摩擦阻力的大小。當潤滑油呈層流流動時，各油層間力的大小。當潤滑油呈層流流動時，各油層間的剪應力的剪應力 與速度梯度與速度梯度d u/d y成正比成正比 =- d u/d y 其中其中 稱為動力粘度或絕對粘稱為動力粘度或絕對粘度度。符合此關系的流體稱為。符合此關系的流體稱為牛頓流體牛頓流體。單位：單位： 的國際單位制量綱為的國際單位制量綱為Pas，1Pas=1Ns/m21dyns/cm2=1P(泊）泊） P/100=1cP（厘泊）（厘泊）1Pas=10P=1000cP運動粘度運動粘度:v= / (m2/s) 1 m2/s=1St（斯）（

13、斯）=100cSt（厘斯）（厘斯）2）油性：油性：形成吸附膜的能力；形成吸附膜的能力； 油性添加劑是由極性非常強的長鏈型分子組成, 在常溫條件下即可與金屬表面形成吸附膜。也有人提出: 在中等溫度和輕載荷條件下, 油性添加劑能夠形成厚的高粘性厚膜。良好的油性劑除要求極性團與金屬表面具有很強的吸附力之外, 為了完全隔開摩擦表面和得到低的摩擦系數(shù),極性分子的組成應包含多于1214 個碳原子數(shù)。3）極壓性能：極壓性能：潤滑油中活性分子與摩擦表面形成潤滑油中活性分子與摩擦表面形成抗磨損、耐高壓化學反應膜的能力；抗磨損、耐高壓化學反應膜的能力； 金屬摩擦副承受高速重載荷時產生大量的熱, 通常的抗磨劑形成的

14、表面膜不能承受這種高溫重載條件。而極壓添加劑與金屬表面生成較強的化學反應膜, 可防止金屬表面擦傷甚至燒結。通常把這種苛刻的邊界潤滑叫做極壓潤滑, 因此這種添加劑稱為極壓添加劑。4）凝點：凝點：潤滑油凝固時的溫度；潤滑油凝固時的溫度；5）閃點：閃點：潤滑油在火焰下閃爍時的最低溫度潤滑油在火焰下閃爍時的最低溫度；6）滴點：滴點：潤滑脂受熱開始滴下的溫度；潤滑脂受熱開始滴下的溫度；7）針入度：針入度：用標準錐針在用標準錐針在5s時間內沉入潤滑脂試時間內沉入潤滑脂試樣的深度。樣的深度。 3. 潤滑劑的選擇潤滑劑的選擇 滑動軸承中應用最多的潤滑劑是潤滑油。對于流體潤滑動軸承中應用最多的潤滑劑是潤滑油。對于流體潤滑主要考慮潤滑油的粘度；對于非液體潤滑主要考慮潤滑滑主要考慮潤滑油的粘度；對于非液體潤滑主要考慮潤滑油的油性。表油的油性。表11.12。 對于要求不高或擺動工作的非液體潤滑軸承，可選用潤對于要求不高或擺動工作的非液體潤滑軸承，可選用潤滑脂潤滑。工業(yè)上常用的潤滑脂有鈣基潤滑脂滑脂潤滑。工