第十二章滑動軸承

1、12.1 概述概述軸頸軸頸軸瓦軸瓦徑向滑動軸承的基本結構徑向滑動軸承的基本結構第十二章第十二章 滑動軸承滑動軸承一、滑動軸承的分類一、滑動軸承的分類 按滑動軸承工作時軸瓦和軸頸表面間呈現(xiàn)的摩擦按滑動軸承工作時軸瓦和軸頸表面間呈現(xiàn)的摩擦狀態(tài)，滑動軸承可分為狀態(tài)，滑動軸承可分為: 液體摩擦軸承液體摩擦軸承非液體摩擦軸承：處于混合摩擦狀態(tài)非液體摩擦軸承：處于混合摩擦狀態(tài)液體動壓潤滑軸承液體動壓潤滑軸承液體靜壓潤滑軸承液體靜壓潤滑軸承 按滑動軸承承受載荷的方向可分為按滑動軸承承受載荷的方向可分為:徑向滑動軸承：承受徑向載荷徑向滑動軸承：承受徑向載荷推力滑動軸承：承受軸向載荷推力滑動軸承：承受軸向載荷二

2、、滑動軸承的特點和應用二、滑動軸承的特點和應用 非液體摩擦滑動軸承：非液體摩擦滑動軸承： 結構簡單，使用方便，但損耗較大。結構簡單，使用方便，但損耗較大。 液體摩擦軸承的特點有（與滾動軸承比）：液體摩擦軸承的特點有（與滾動軸承比）： （1）在高速重載下能正常工作，壽命長；）在高速重載下能正常工作，壽命長； （2）精度高，液體摩擦軸承磨損?。ㄈ绺鹬迚坞姡┚雀?，液體摩擦軸承磨損?。ㄈ绺鹬迚坞?站推力軸承最近拆卸后發(fā)現(xiàn)表面刀痕還在）；站推力軸承最近拆卸后發(fā)現(xiàn)表面刀痕還在）； （3）滑動軸承可做成剖分式的，能滿足特殊）滑動軸承可做成剖分式的，能滿足特殊 結構的需要；結構的需要；（4）液體摩擦軸承具有

3、很好的緩沖和阻尼作用，）液體摩擦軸承具有很好的緩沖和阻尼作用， 可以吸收振動，緩和沖擊；可以吸收振動，緩和沖擊；（5）滑動軸承的徑向尺寸比滾動軸承的小（摩擦發(fā)）滑動軸承的徑向尺寸比滾動軸承的?。Σ涟l(fā) 生在軸瓦和軸頸表面之間，而滾動軸承的摩擦生在軸瓦和軸頸表面之間，而滾動軸承的摩擦 發(fā)生在套圈和滾動體之間）；發(fā)生在套圈和滾動體之間）；（6）但起動過程不易形成油膜，摩擦阻力較大。）但起動過程不易形成油膜，摩擦阻力較大。適宜使用在剖分結構（如發(fā)動機連桿與曲軸之間）、適宜使用在剖分結構（如發(fā)動機連桿與曲軸之間）、特高速、特低速、特重載、無法潤滑等場所特高速、特低速、特重載、無法潤滑等場所12.2 滑

4、動軸承的結構形式滑動軸承的結構形式一、徑向滑動軸承一、徑向滑動軸承1.整體式徑向滑動軸承整體式徑向滑動軸承 軸頸軸頸+軸瓦軸瓦+軸承座軸承座 結構簡單；但磨損結構簡單；但磨損后間隙過大時無法后間隙過大時無法調整調整;軸頸只能從軸軸頸只能從軸承端部安裝和拆卸承端部安裝和拆卸2.剖分式徑向滑動軸承（剖分位置十分重要）剖分式徑向滑動軸承（剖分位置十分重要） 剖分式徑向滑動軸承裝拆方便剖分式徑向滑動軸承裝拆方便,還可以通過增減剖分還可以通過增減剖分面上的調整墊片的厚度來調整間隙面上的調整墊片的厚度來調整間隙。垂直載荷用垂直載荷用傾斜載荷用傾斜載荷用二、推力滑動軸承二、推力滑動軸承 由軸承座和推力軸頸、

5、推力軸瓦組成由軸承座和推力軸頸、推力軸瓦組成FaFaFaFa 空心式：軸頸接觸面上壓力分布較均勻，潤滑條件較實心式的改善。 單環(huán)式：利用軸頸的環(huán)形端面止推，結構簡單，潤滑方便，廣泛用 于低速、輕載的場合。 多環(huán)式：不僅能承受較大的軸向載荷，有時還可承受雙向軸向載荷。 由于各環(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%。 空心式單環(huán)式多環(huán)式12.3 軸瓦的材料和結構軸瓦的材料和結構 滑動軸承材料指的是軸瓦材料滑動軸承材料指的是軸瓦材料 滑動軸承的失效形式主要是軸瓦的膠合和磨損滑動軸承的失效形式主要是軸瓦的膠合和磨損一、對軸瓦材料的要求一、對軸瓦材料的要求（1）有足夠的疲勞強度，保證足夠

6、的疲勞壽命；）有足夠的疲勞強度，保證足夠的疲勞壽命；（2）有足夠的抗壓強度，防止產生塑性變形；）有足夠的抗壓強度，防止產生塑性變形；（3）有良好的減摩性和耐磨性，提高效率、減小磨損；）有良好的減摩性和耐磨性，提高效率、減小磨損；（4）具有較好的抗膠合性，防止粘著磨損；）具有較好的抗膠合性，防止粘著磨損；（5）對潤滑油要有較好的吸附能力，易形成邊界膜；）對潤滑油要有較好的吸附能力，易形成邊界膜；（6）有較好的適應性和嵌藏性，容納固體顆粒、避免劃傷；）有較好的適應性和嵌藏性，容納固體顆粒、避免劃傷；（7）良好的導熱性，散熱好、防止燒瓦；）良好的導熱性，散熱好、防止燒瓦；（8）經濟性、加工工藝性好。

7、）經濟性、加工工藝性好。二、常用的軸瓦材料及其性質二、常用的軸瓦材料及其性質 軸瓦材料可分為三類：軸瓦材料可分為三類：金屬材料、粉末冶金材料和非金屬材料金屬材料、粉末冶金材料和非金屬材料金屬材料包括軸承合金、青銅、黃銅、鋁合金和鑄鐵金屬材料包括軸承合金、青銅、黃銅、鋁合金和鑄鐵（1）軸承合金：）軸承合金：軸承合金又稱白金或巴氏合金軸承合金又稱白金或巴氏合金錫基軸承合金，如錫基軸承合金，如ZChSnSb10-6，ZChSnSb8-4鉛基軸承合金，如鉛基軸承合金，如ZChPbSb16-16-2，ZChPbSb15-15-3這兩種軸承合金都有較好的跑合性、耐磨性和抗膠合性這兩種軸承合金都有較好的跑合

8、性、耐磨性和抗膠合性但軸承合金強度不高，價格很貴。但軸承合金強度不高，價格很貴。在鋼或銅制成的軸瓦內表面上澆注一層軸承合金，這層軸承在鋼或銅制成的軸瓦內表面上澆注一層軸承合金，這層軸承合金稱軸承襯，鋼或銅制成的軸瓦基體稱瓦背。合金稱軸承襯，鋼或銅制成的軸瓦基體稱瓦背。（2）青銅）青銅抗膠合能力僅次于軸承合金，強度較高抗膠合能力僅次于軸承合金，強度較高鑄錫磷青銅：減摩、抗磨好，強度高，用于重載。鑄錫磷青銅：減摩、抗磨好，強度高，用于重載。鉛青銅：抗疲勞、導熱、高溫時鉛起潤滑作用。鉛青銅：抗疲勞、導熱、高溫時鉛起潤滑作用。鋁青銅：抗沖擊強、抗膠合差。鋁青銅：抗沖擊強、抗膠合差。（3）黃銅：）黃銅：

9、滑動速度不高，綜合性能不如軸承合金、青銅?；瑒铀俣炔桓?，綜合性能不如軸承合金、青銅。（4）鋁合金：）鋁合金：強度高、導熱好、價格便宜，抗膠合差、耐磨差。強度高、導熱好、價格便宜，抗膠合差、耐磨差。（5）鑄鐵：）鑄鐵：價格便宜，低速、輕載。價格便宜，低速、輕載。（6）粉末冶金材料：）粉末冶金材料：含油軸承，鐵含油軸承，鐵-石墨、青銅石墨、青銅-石墨石墨（7）軸承塑料：）軸承塑料：摩擦系數(shù)小，耐沖擊，導熱性差。摩擦系數(shù)小，耐沖擊，導熱性差。三、軸瓦結構三、軸瓦結構單金屬軸瓦：單金屬軸瓦：結構簡單，成本低結構簡單，成本低雙金屬軸瓦：雙金屬軸瓦：節(jié)省貴重金屬節(jié)省貴重金屬雙金屬軸瓦的瓦背和軸承襯的聯(lián)接形

10、式見下表雙金屬軸瓦的瓦背和軸承襯的聯(lián)接形式見下表瓦背 材料 軸承襯 材料 應用場合 軸承襯厚度 溝槽形狀 軸承合金或 鉛青銅 用于高速重載 有沖擊的軸承 0.01sd 鋼 或 鑄鐵 軸承 合金 用于振動及沖擊 載荷下的軸承 0.01sd 鑄鐵 軸承 合金 用于平穩(wěn)載荷下 工作的軸承 0.01sd 青銅 軸承 合金 用于高速重載的 重要軸承 0.01sd 整體式軸瓦整體式軸瓦軸瓦和軸承座一般采用過盈配合軸瓦和軸承座一般采用過盈配合為了向摩擦表面間加注潤滑劑為了向摩擦表面間加注潤滑劑, ,在軸承上方開設注油孔在軸承上方開設注油孔剖分式軸瓦剖分式軸瓦為了向摩擦表面輸送為了向摩擦表面輸送和分布潤滑劑，

11、在軸和分布潤滑劑，在軸瓦內面開有油溝瓦內面開有油溝整整體體式式剖剖分分式式軸瓦上的油溝軸瓦上的油溝油溝位置對承載能力的影響油溝位置對承載能力的影響液體摩擦軸承的油溝液體摩擦軸承的油溝應開在非承載區(qū)，周應開在非承載區(qū)，周向油溝應靠近軸承的向油溝應靠近軸承的兩端。兩端。油室：油室：對某些載荷較大的軸承對某些載荷較大的軸承, ,在軸瓦內開有油室在軸瓦內開有油室彈塑瓦推力軸承彈塑瓦推力軸承彈塑瓦導軸承彈塑瓦導軸承彈塑瓦徑向軸承彈塑瓦徑向軸承液體液體潤滑滑動軸承非液體非液體潤滑滑動軸承 失效形式及設計準則:磨損間隙運動精度耗功溫度粘度潤滑惡化燒瓦、膠合維持邊界油膜不遭破裂1.主要失效形式:2.設計準則:

12、在潤滑劑中加少量石墨或MOS2邊界油膜較堅韌12.4非液體摩擦滑動軸承的計算12.4.1非液體摩擦徑向滑動軸承的計算： pdLFprpVdndLFpVr6010002.驗算驗算p值值1.軸承壓強軸承壓強(p)驗算驗算油不被過大壓力擠出不產生 過大磨損限制溫升防止油膜破裂防止膠合維持邊界油膜不遭破裂二. 推力軸承Fr徑向載荷N ； L軸承長度mm；d軸頸直徑mm ； n軸頸轉速r/min ；p，pV 許用應力Mpa , Mpam/Sd12.4.2 非液體摩擦推力滑動軸承的計算1.軸承壓強驗算軸承壓強驗算: pkddZFpa)(4202mmpVpV d 、 d0環(huán)狀支承面的外、內徑mm Z軸環(huán)數(shù)2

13、.驗算值驗算值:Vm 環(huán)形推力面的平均線速度速度 m/s100060ndVmm20dddmp,pVm 許用應力Mpa, Mpam/S 二. 形成動壓潤滑的必要條件三. 向心滑動軸承形成動壓潤滑的過程四.液體動壓潤滑的基本方程12.5 液體動壓形成原理及基本方程一. 動壓潤滑形成原理 液體潤滑是軸瓦與軸頸間存在一定厚度的潤滑油膜兩摩擦面不直接接觸形成液體潤滑(靜、動壓) 。F(兩板間液體)層流 流量相等 油膜無承載能力1.兩平行板間不能形 成動壓潤滑楔形間隙楔形間隙相對運動相對運動(由大由大小小)連續(xù)流體連續(xù)流體當兩 板 間 各流層流動帶入油量帶出油量間隙內油壓油膜具承載力流體由中向兩端流動壓力

14、流。2. 兩板相互傾斜兩板相互傾斜:壓力油膜壓力油膜起始起始于入口處， 終止終止于最小油膜厚度處。剪切流壓力流剪線性分布 壓由中流向進出口進口流速進口流速凹形凹形出口流速出口流速凸形凸形壓力最大處壓力最大處線性線性二. 形成動壓潤滑的必要條件:1.有楔形間隙，而且間隙傾角越大產生的油膜壓力越大有楔形間隙，而且間隙傾角越大產生的油膜壓力越大2.連續(xù)充滿粘性流體連續(xù)充滿粘性流體3.有相對運動有相對運動(由大截面由大截面小截面小截面)2.公式的建立:四.液體動壓潤滑的基本方程1.基本方程建立的假設:潤滑油處于層流狀態(tài)。5)5) 與兩板相接觸的流體層與板間無滑動出現(xiàn)4)4)壓力p不隨y值的大小而變化

15、,即同一油膜截面上壓力為常數(shù)3）Z向無限長 ,潤滑油在Z向沒有 流動2）潤滑油的粘度不隨壓力而變化,并且忽略油層的重力和慣性，其粘度只隨溫度的變化而變化，流體是不可壓縮的2.公式的建立:dxdzdydyd)(AB板間形成動壓潤滑板間形成動壓潤滑取一微單元體(dx,dy,dz)它承受油壓p、內摩擦切應力根據(jù)平衡條件,沿x方向:z0)()(dxdzdydyddydzdxdxdppdxdzdydzppdydzdxdzdydyddxdzdydzdxdxdppxy由牛頓粘性定律dydu22dyvddxdp油膜壓力變化率與速度梯度的導數(shù)有關。油膜壓力變化率與速度梯度的導數(shù)有關。dyddxdp沿沿x方向單位

16、壓力變化率方向單位壓力變化率 = 沿沿y方向切應力變化率。方向切應力變化率?？窟\動表面帶動粘性流體以足夠的速度流經收斂形間隙時,流體內所產生壓力叫流體動壓力流體動壓力間隙內具有動壓力的油層稱為流體動壓油膜流體動壓油膜液體動壓潤滑的基本方程 (一維雷諾方程):22dpddxdy將此式變形并積分，得036dphhVdxh此式稱為一維流體動壓基本方程，也叫一維雷諾方程一維雷諾方程表示流體壓力的變化率與流體的粘度、速度和間隙之間的關系。12.6 液體動壓徑向滑動軸承的計算液體動壓徑向滑動軸承的計算徑向滑動軸承的工作過程徑向滑動軸承的工作過程hminen=0,形成形成彎曲的楔彎曲的楔形空間形空間軸瓦對軸

17、頸摩擦力軸瓦對軸頸摩擦力軸頸向右滾動而軸頸向右滾動而偏移偏移開始形成動壓開始形成動壓潤滑潤滑，軸頸受軸頸受力向左移動力向左移動形成動壓潤滑形成動壓潤滑，并穩(wěn)定運轉，并穩(wěn)定運轉12.8 潤滑劑與潤滑裝置潤滑劑與潤滑裝置一、滑動軸承用潤滑劑的選擇一、滑動軸承用潤滑劑的選擇1.液體摩擦軸承用潤滑油的選擇液體摩擦軸承用潤滑油的選擇(1)重載有沖擊時的選擇較高的粘度重載有沖擊時的選擇較高的粘度;(2)高速、輕載時選擇較低的粘度高速、輕載時選擇較低的粘度2.非液體摩擦軸承用潤滑劑的選擇非液體摩擦軸承用潤滑劑的選擇二、潤滑方式及潤滑裝置二、潤滑方式及潤滑裝置1、油潤滑、油潤滑壓配式注油器壓配式注油器間歇潤滑間歇潤滑對于小型、低速或間歇運動的機器可采用間歇式潤滑。對于小型、低速或間歇運動的機器可采用間歇式潤滑。油芯式油杯油芯式油杯1.1.滴油潤滑滴油潤滑連續(xù)潤滑：連續(xù)潤滑：比較重要的軸承應當采用連續(xù)潤滑方式比較重要的軸承應當采用連續(xù)潤滑方式針閥式油杯針閥式油杯用于潤滑油不需要太大的場合油環(huán)潤滑油環(huán)潤滑2.2.油環(huán)潤滑油環(huán)潤滑只能用于水平位置的軸承，轉速為5003000r/min，轉速太低