第十二章滑動軸承

1、CHAPTER 12滑動軸承滑動軸承概概 述述12-1一、軸承的類型和應(yīng)用一、軸承的類型和應(yīng)用1、軸承的類型、軸承的類型滑動軸承滑動軸承滾動軸承滾動軸承滑動軸承：滑動軸承：應(yīng)用于以下場合：應(yīng)用于以下場合：工作轉(zhuǎn)速特高（如航空發(fā)動機附件）工作轉(zhuǎn)速特高（如航空發(fā)動機附件）特大沖擊與振動（如鐵路機車）特大沖擊與振動（如鐵路機車）徑向空間尺寸受到限制（如軋鋼機）徑向空間尺寸受到限制（如軋鋼機）必須剖分安裝（如曲軸的軸承）必須剖分安裝（如曲軸的軸承）需在水或腐蝕介質(zhì)中工作（如汽輪機、內(nèi)燃機等）需在水或腐蝕介質(zhì)中工作（如汽輪機、內(nèi)燃機等）根據(jù)摩擦性質(zhì)根據(jù)摩擦性質(zhì)滾動軸承：滾動軸承：由于摩擦系數(shù)小，起動阻力

2、小，而且它已標準化，由于摩擦系數(shù)小，起動阻力小，而且它已標準化，選用、潤滑、維護都很方便，因此應(yīng)用較廣。選用、潤滑、維護都很方便，因此應(yīng)用較廣。2、應(yīng)用應(yīng)用二、滑動軸承的類型二、滑動軸承的類型1、按承受載荷方向、按承受載荷方向徑向軸承徑向軸承承受徑向載荷承受徑向載荷止推軸承止推軸承 承受軸向載荷承受軸向載荷2、根據(jù)滑動表、根據(jù)滑動表面間潤滑狀態(tài)面間潤滑狀態(tài)液體潤滑軸承液體潤滑軸承不完全液體潤滑軸承：不完全液體潤滑軸承：自潤滑軸承自潤滑軸承3、根據(jù)液體潤滑承載機理、根據(jù)液體潤滑承載機理液體動壓軸承液體動壓軸承液體靜壓軸承液體靜壓軸承滑動表面間處于邊界滑動表面間處于邊界潤滑或混合潤滑狀態(tài)潤滑或混合

3、潤滑狀態(tài)滑動表面無潤滑劑滑動表面無潤滑劑滑動表面為流體潤滑滑動表面為流體潤滑三、滑動軸承設(shè)計內(nèi)容三、滑動軸承設(shè)計內(nèi)容1、軸承的型式和結(jié)構(gòu)、軸承的型式和結(jié)構(gòu)2、軸瓦的結(jié)構(gòu)和材料選擇、軸瓦的結(jié)構(gòu)和材料選擇3、軸承的結(jié)構(gòu)參數(shù)、軸承的結(jié)構(gòu)參數(shù)4、潤滑劑的選擇和供應(yīng)、潤滑劑的選擇和供應(yīng)5、軸承的工作能力及熱平衡計算、軸承的工作能力及熱平衡計算滑動軸承的滑動軸承的主要結(jié)構(gòu)型式主要結(jié)構(gòu)型式12-2一、整體式徑向滑動軸承一、整體式徑向滑動軸承特特 點點應(yīng)應(yīng) 用用結(jié)構(gòu)簡單，成本低廉結(jié)構(gòu)簡單，成本低廉磨損間隙無法調(diào)整磨損間隙無法調(diào)整裝拆不方便裝拆不方便主要用在低速、輕載、間主要用在低速、輕載、間歇性工作場合，如農(nóng)

4、業(yè)機歇性工作場合，如農(nóng)業(yè)機械、手工機械等械、手工機械等二、對開式滑動軸承二、對開式滑動軸承剖分面常作成階剖分面常作成階梯形，以便對中梯形，以便對中和防止橫向錯動和防止橫向錯動下軸瓦：下軸瓦：承受載荷承受載荷上軸瓦：不上軸瓦：不承受載荷承受載荷潤滑油通過油孔和潤滑油通過油孔和油槽流進軸承間隙油槽流進軸承間隙二、對開式滑動軸承二、對開式滑動軸承特點：裝拆方便，易于調(diào)整軸承間隙，用途較廣。特點：裝拆方便，易于調(diào)整軸承間隙，用途較廣。軸承剖分面軸承剖分面: :盡量與載荷方向垂直，故多數(shù)軸承的剖分面是水平的。盡量與載荷方向垂直，故多數(shù)軸承的剖分面是水平的。當軸承所承受的徑向載荷方向不與底座垂直或軸承座的

5、對合當軸承所承受的徑向載荷方向不與底座垂直或軸承座的對合面不宜開在水平方向時，也有做成傾斜的，如傾斜面不宜開在水平方向時，也有做成傾斜的，如傾斜4545。二、對開式滑動軸承二、對開式滑動軸承二、對開式滑動軸承二、對開式滑動軸承調(diào)心軸承：調(diào)心軸承：用于支承撓度較大或多支點的長軸用于支承撓度較大或多支點的長軸支承面制成凹球面支承面制成凹球面軸瓦的瓦背制成凸球面軸瓦的瓦背制成凸球面二、止推滑動軸承的結(jié)構(gòu)二、止推滑動軸承的結(jié)構(gòu)FaFaFaFa由軸承座和止推軸頸組成。常用的軸頸結(jié)構(gòu)形式有：由軸承座和止推軸頸組成。常用的軸頸結(jié)構(gòu)形式有： 空心式：空心式：軸頸接觸面上壓力分布較均勻，潤滑條件比實心式好。軸頸

6、接觸面上壓力分布較均勻，潤滑條件比實心式好。 單止推環(huán)式：單止推環(huán)式：利用軸頸的環(huán)形端面作為止推面，結(jié)構(gòu)簡單，潤滑方便。利用軸頸的環(huán)形端面作為止推面，結(jié)構(gòu)簡單，潤滑方便。 廣泛用于低速、輕載的場合。廣泛用于低速、輕載的場合。 多止推環(huán)式：多止推環(huán)式：承載能力大，可承受雙向軸向載荷。但各環(huán)間載荷分布承載能力大，可承受雙向軸向載荷。但各環(huán)間載荷分布 不均勻。不均勻。 空心式空心式單止推環(huán)式單止推環(huán)式多止推環(huán)式多止推環(huán)式止推滑動表面的基本尺寸，見表止推滑動表面的基本尺寸，見表121。12-3一、滑動軸承的失效形式一、滑動軸承的失效形式失效形式失效形式特特 征征磨粒磨損磨粒磨損軸承間的硬顆粒對軸頸和軸

7、承表面起研磨作用，導(dǎo)致幾何形軸承間的硬顆粒對軸頸和軸承表面起研磨作用，導(dǎo)致幾何形狀改變、精度喪失、間隙加大。狀改變、精度喪失、間隙加大。刮刮 傷傷硬顆?；蜉S頸表面粗糙的輪廓峰頂，在軸承上劃出線狀傷痕硬顆?；蜉S頸表面粗糙的輪廓峰頂，在軸承上劃出線狀傷痕而導(dǎo)致失效。而導(dǎo)致失效。咬咬 粘粘（膠合）（膠合）溫升過高、載荷過大、油膜破裂（或供油不足）時，軸頸和溫升過高、載荷過大、油膜破裂（或供油不足）時，軸頸和軸承的相對運動表面材料發(fā)生粘附和遷移等。嚴重時甚至使軸承的相對運動表面材料發(fā)生粘附和遷移等。嚴重時甚至使運動中止。運動中止。疲勞剝落疲勞剝落軸承表面出現(xiàn)與滑動方向垂直的疲勞裂紋，當裂紋向軸承襯軸承

8、表面出現(xiàn)與滑動方向垂直的疲勞裂紋，當裂紋向軸承襯與襯背結(jié)合面擴展后，造成軸承襯材料的剝落。與襯背結(jié)合面擴展后，造成軸承襯材料的剝落。腐腐 蝕蝕潤滑劑等在使用中不斷氧化，使軸承材料腐蝕而形成點狀的潤滑劑等在使用中不斷氧化，使軸承材料腐蝕而形成點狀的脫落。脫落。二、軸承材料（軸瓦和軸承襯材料的統(tǒng)稱）二、軸承材料（軸瓦和軸承襯材料的統(tǒng)稱）1）良好的減摩性、耐磨性和抗咬粘性）良好的減摩性、耐磨性和抗咬粘性表現(xiàn)為摩擦系數(shù)小、磨損率低、耐熱性和抗咬粘性高。表現(xiàn)為摩擦系數(shù)小、磨損率低、耐熱性和抗咬粘性高。2）良好的摩擦順應(yīng)性、嵌入性和磨合性）良好的摩擦順應(yīng)性、嵌入性和磨合性軸瓦與軸頸表面經(jīng)短期軸瓦與軸頸表面

9、經(jīng)短期輕載運轉(zhuǎn)后，易于形成輕載運轉(zhuǎn)后，易于形成相互吻合的表面粗糙度。相互吻合的表面粗糙度。材料容納硬質(zhì)顆粒嵌材料容納硬質(zhì)顆粒嵌入，從而減輕軸承滑入，從而減輕軸承滑動表面發(fā)生刮傷或磨動表面發(fā)生刮傷或磨粒磨損的性能粒磨損的性能材料通過表層彈塑材料通過表層彈塑性變形來補償軸承性變形來補償軸承滑動表面初始配合滑動表面初始配合不良的能力不良的能力3）足夠的強度和抗腐蝕能力）足夠的強度和抗腐蝕能力4）良好的導(dǎo)熱性、工藝性、經(jīng)濟性等）良好的導(dǎo)熱性、工藝性、經(jīng)濟性等1、軸承材料應(yīng)具備的性能軸承材料應(yīng)具備的性能二、軸承材料二、軸承材料1、軸承合金：、軸承合金：錫、銻、銅的合金。內(nèi)含錫銻或銅錫硬晶粒，起耐磨作用。

10、錫、銻、銅的合金。內(nèi)含錫銻或銅錫硬晶粒，起耐磨作用。彈性模量和彈性極限很低，嵌入性及摩擦順應(yīng)性好，容易和軸頸磨合，但強彈性模量和彈性極限很低，嵌入性及摩擦順應(yīng)性好，容易和軸頸磨合，但強度低，不能單獨制作軸瓦，只能貼附在青銅、鋼或鑄鐵軸瓦上作為軸承襯。度低，不能單獨制作軸瓦，只能貼附在青銅、鋼或鑄鐵軸瓦上作為軸承襯。2、銅合金：、銅合金：強度高，耐磨性和減磨性較好。常用青銅，且其中錫青銅耐磨強度高，耐磨性和減磨性較好。常用青銅，且其中錫青銅耐磨性和減磨性最好。性和減磨性最好。3、鉛基軸承合金：、鉛基軸承合金：相當好的耐蝕性和較高的疲勞強度，摩擦性也較好，在相當好的耐蝕性和較高的疲勞強度，摩擦性也

11、較好，在部分領(lǐng)域取代較貴的軸承合金和青銅?？梢灾瞥蓡谓饘倭慵部梢灾瞥呻p部分領(lǐng)域取代較貴的軸承合金和青銅?？梢灾瞥蓡谓饘倭慵部梢灾瞥呻p金屬零件。金屬零件。4、灰鑄鐵及耐磨鑄鐵：、灰鑄鐵及耐磨鑄鐵：片狀或球狀石墨在材料表面覆蓋后，可以形成一層片狀或球狀石墨在材料表面覆蓋后，可以形成一層起潤滑作用的石墨層，具有一定的減磨性和耐磨性。且石墨能吸附碳氫化合起潤滑作用的石墨層，具有一定的減磨性和耐磨性。且石墨能吸附碳氫化合物，提高邊界潤滑性能，做軸承材料時，應(yīng)添加潤滑油。物，提高邊界潤滑性能，做軸承材料時，應(yīng)添加潤滑油。5、多孔質(zhì)金屬材料：、多孔質(zhì)金屬材料：用不同金屬粉末經(jīng)壓制、燒結(jié)而成，韌性較小

12、。孔隙用不同金屬粉末經(jīng)壓制、燒結(jié)而成，韌性較小。孔隙占體積占體積1035%，使用前浸入熱油中，使充滿潤滑油（又稱含油軸承）。具，使用前浸入熱油中，使充滿潤滑油（又稱含油軸承）。具有自潤滑性。工作時，由于軸頸轉(zhuǎn)動的抽吸作用及軸承發(fā)熱時油的膨脹作用，有自潤滑性。工作時，由于軸頸轉(zhuǎn)動的抽吸作用及軸承發(fā)熱時油的膨脹作用，油進入摩擦表面；不工作時，由于毛細管作用，油被吸回軸承內(nèi)部，可以在油進入摩擦表面；不工作時，由于毛細管作用，油被吸回軸承內(nèi)部，可以在相當長時間內(nèi)不加潤滑油而很好工作。相當長時間內(nèi)不加潤滑油而很好工作。6、非金屬材料：、非金屬材料：各種塑料（聚合物材料）、碳各種塑料（聚合物材料）、碳-石

13、墨、橡膠以及木材石墨、橡膠以及木材2、常用軸承材料常用軸承材料材材料料類類別別牌牌 號號（名稱）（名稱）最大許用值最大許用值最高最高工作工作溫度溫度/軸頸軸頸硬度硬度/HBS性能比較性能比較備備 注注p/MPav/m/spv/MPam/s抗抗咬咬粘粘性性順嵌順嵌應(yīng)入應(yīng)入性性性性耐耐蝕蝕性性疲疲勞勞強強度度錫錫基基軸軸承承合合金金ZSnSb11Cu6ZSnSb8Cu4平穩(wěn)載荷平穩(wěn)載荷1501501115 用于高速、用于高速、重載下工作重載下工作的重要軸承，的重要軸承，變載荷下易變載荷下易于疲勞，價于疲勞，價貴貴258020沖擊載荷沖擊載荷206015鉛鉛基基軸軸承承合合金金ZPbSb16Sn16

14、Cu21512101501501135用于中速、用于中速、中等載荷的中等載荷的軸承，不宜軸承，不宜受顯著沖擊。受顯著沖擊。可作為錫銻可作為錫銻軸承合金的軸承合金的代用品代用品ZPbSb15Sn5Cu3Cd2585表表12-2 常用金屬軸承材料性能常用金屬軸承材料性能二、軸承材料二、軸承材料材材料料類類別別牌牌 號號（名稱）（名稱）最大許用值最大許用值最高最高工作工作溫度溫度/軸頸軸頸硬度硬度/HBS性能比較性能比較備備 注注p/MPav/m/spv/MPam/s抗抗咬咬粘粘性性順嵌順嵌應(yīng)入應(yīng)入性性性性耐耐蝕蝕性性疲疲勞勞強強度度錫錫青青銅銅ZCuSn10P1（10-1錫青銅）錫青銅）15101

15、52803004003511用于中速、用于中速、重載及受變重載及受變載荷的軸承載荷的軸承ZCuSn5Pb5Zn5（5-5-5錫青銅）錫青銅）8315用于中速、用于中速、中載的軸承中載的軸承鉛鉛青青銅銅ZCuPb30（10-3鉛青銅）鉛青銅）2512302803003442用于高速、用于高速、重載軸承，重載軸承，能承受變載能承受變載和沖擊和沖擊鋁鋁青青銅銅ZCuAl10Fe3（10-3鋁青銅）鋁青銅）154122803005552最宜用于潤最宜用于潤滑充分的低滑充分的低速重載軸承速重載軸承（續(xù)表（續(xù)表12-2）二、軸承材料二、軸承材料材材料料類類別別牌牌 號號（名稱）（名稱）最大許用值最大許用值

16、最高最高工作工作溫度溫度/軸頸軸頸硬度硬度/HBS性能比較性能比較備備 注注p/MPav/m/spv/MPam/s抗抗咬咬粘粘性性順嵌順嵌應(yīng)入應(yīng)入性性性性耐耐蝕蝕性性疲疲勞勞強強度度黃黃銅銅ZCuZn16Si4（16-4硅黃銅）硅黃銅）122102002005511用于低速、用于低速、中載軸承中載軸承ZCuZn40Mn2（40-2錳黃銅）錳黃銅）101102002005511用于高速、用于高速、中載軸承，中載軸承，是較新的軸是較新的軸承材料，強承材料，強度高、耐腐度高、耐腐蝕、表面性蝕、表面性能好。可用能好?？捎糜谠鰤簭娀谠鰤簭娀裼蜋C軸承柴油機軸承鋁鋁基基軸軸承承合合金金2%鋁基鋁基283

17、5141403004312三三元元電電鍍鍍合合金金鋁鋁-硅硅-鎘鍍層鎘鍍層14351702003001222鍍鉛錫青銅鍍鉛錫青銅作中間層，作中間層，再鍍再鍍1030m三元三元減摩層，疲減摩層，疲勞強度高，勞強度高，嵌入性好嵌入性好（續(xù)表（續(xù)表12-2）二、軸承材料二、軸承材料材材料料類類別別牌牌 號號（名稱）（名稱）最大許用值最大許用值最高最高工作工作溫度溫度/軸頸軸頸硬度硬度/HBS性能比較性能比較備備 注注p/MPav/m/spv/MPam/s抗抗咬咬粘粘性性順嵌順嵌應(yīng)入應(yīng)入性性性性耐耐蝕蝕性性疲疲勞勞強強度度銀銀鍍層鍍層28351803004002311鍍銀，上附鍍銀，上附薄層鉛，再薄層

18、鉛，再度銦，常用度銦，常用于飛機發(fā)動于飛機發(fā)動機、柴油機機、柴油機軸承軸承耐耐磨磨鑄鑄鐵鐵HT3000.1630.750.34.51506.50.51101號鈣鈉基脂號鈣鈉基脂1.06.5150100鋰基脂鋰基脂6.50.5602號壓延機脂號壓延機脂表表12-3 滑動軸承潤滑脂的選擇滑動軸承潤滑脂的選擇 注：注：1）“壓力壓力”或或“壓強壓強”，本書統(tǒng)用壓力；，本書統(tǒng)用壓力； 2）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)考慮采用鈣鈉基潤滑脂；的條件下，應(yīng)考慮采用鈣鈉基潤滑脂； 3）在潮濕環(huán)境，工作溫度在）在潮濕環(huán)境，工作溫度在75 以下，沒有以下，沒有3號鈣基脂也可用鋁基

19、脂；號鈣基脂也可用鋁基脂； 4）工作溫度在）工作溫度在110 120 可用鋰基脂和鋇基脂；可用鋰基脂和鋇基脂； 5）集中潤滑時，稠度要小些。）集中潤滑時，稠度要小些。一、潤滑脂一、潤滑脂二、潤滑油二、潤滑油應(yīng)用最廣應(yīng)用最廣轉(zhuǎn)速高、壓力小轉(zhuǎn)速高、壓力小低粘度油低粘度油轉(zhuǎn)速低、壓力大轉(zhuǎn)速低、壓力大高粘度油高粘度油不完全液體潤滑軸承潤滑油的選擇參考不完全液體潤滑軸承潤滑油的選擇參考 表表12-4液體動壓軸承潤滑油的選擇參考液體動壓軸承潤滑油的選擇參考表表4-1。潤滑油的選用：潤滑油的選用：表表12-4 滑動軸承潤滑油選擇（不完全液體潤滑、工作溫度滑動軸承潤滑油選擇（不完全液體潤滑、工作溫度60）軸頸

20、圓周速度軸頸圓周速度v/(m/s)平均壓力平均壓力p3MPa軸頸圓周速度軸頸圓周速度v/(m/s)平均壓力平均壓力p=（37.5）MPa0.1L-AN68、100、1509.0L-AN7、10、15注：注： 表中潤滑油是以表中潤滑油是以40時運動粘度為基礎(chǔ)的牌號。時運動粘度為基礎(chǔ)的牌號。二、潤滑油二、潤滑油三、固體潤滑劑三、固體潤滑劑固體潤滑劑可以在摩擦表面上形成固體膜以減小摩擦阻力，固體潤滑劑可以在摩擦表面上形成固體膜以減小摩擦阻力，通常只用于一些有特殊要求的場合。通常只用于一些有特殊要求的場合。MoS2用粘結(jié)劑調(diào)配涂在軸承摩擦表面上可以大大提高摩擦副用粘結(jié)劑調(diào)配涂在軸承摩擦表面上可以大大提

21、高摩擦副的磨損壽命。的磨損壽命。不完全流體潤滑不完全流體潤滑滑動軸承設(shè)計計算滑動軸承設(shè)計計算12-6設(shè)計準則設(shè)計準則1、軸承的工作狀態(tài)：軸承的工作狀態(tài)：軸承工作在混合潤滑狀態(tài)（邊界潤滑軸承工作在混合潤滑狀態(tài)（邊界潤滑和流體潤滑同時存在）和流體潤滑同時存在）2、軸承的可靠工作條件：軸承的可靠工作條件：邊界膜不遭破壞，維持粗糙表面邊界膜不遭破壞，維持粗糙表面微腔內(nèi)有流體潤滑存在微腔內(nèi)有流體潤滑存在3、設(shè)計準則：設(shè)計準則：邊界膜不遭破壞邊界膜不遭破壞4、設(shè)計方法：、設(shè)計方法：邊界膜破壞的因素復(fù)雜，故采用簡化計算，邊界膜破壞的因素復(fù)雜，故采用簡化計算，即驗算軸承的平均壓力、即驗算軸承的平均壓力、pv值

22、和滑動速度值和滑動速度v不超過許用值。不超過許用值。一、徑向滑動軸承一、徑向滑動軸承1、驗算軸承的平均壓力、驗算軸承的平均壓力p（單位為（單位為MPa） pdBFp 軸承寬度軸承寬度 mm（根據(jù)寬徑比（根據(jù)寬徑比B/d確定）確定）軸瓦材料的許用壓力軸瓦材料的許用壓力 MPa。見。見表表12-2徑向載荷徑向載荷 N軸頸直徑軸頸直徑 mm2、驗算軸承的、驗算軸承的pv（單位為（單位為MPam/s）值）值軸承的發(fā)熱量與其單位面積上的摩擦功耗軸承的發(fā)熱量與其單位面積上的摩擦功耗f pv成正比（成正比（f為摩擦系數(shù)），限為摩擦系數(shù)），限制制pv值就是限制軸承的溫升。值就是限制軸承的溫升。 pvBFndn

23、dBFpv 19100100060 3、驗算滑動速度、驗算滑動速度v（單位為（單位為m/s） vv許用滑動速度許用滑動速度 m/s。其值見。其值見表表12-2pz )dd(4Fpa 20221、驗算軸承的平均壓力、驗算軸承的平均壓力 p（MPa)式中：式中：d2、d0止推軸承環(huán)形接觸面的外徑和內(nèi)徑。止推軸承環(huán)形接觸面的外徑和內(nèi)徑。z止推環(huán)數(shù)。止推環(huán)數(shù)。p許用平均壓強（許用平均壓強（MPa），）， z1時，查表時，查表125； z1時，表中值降低時，表中值降低50（考慮到各環(huán)受力不均）（考慮到各環(huán)受力不均） 。Fad1d2二、止推軸承二、止推軸承2、驗算軸承的、驗算軸承的pv值值 p)dd( z

24、nFn)dd(z )dd(Fpaa 122121223000021000604 pvz1時，查時，查表表125；z1時，表中值降低時，表中值降低50。二、止推軸承二、止推軸承軸承支承環(huán)面平均直軸承支承環(huán)面平均直徑處的圓周速度（徑處的圓周速度（m/s）軸頸的轉(zhuǎn)速（軸頸的轉(zhuǎn)速（r/min）處于混合滑動狀態(tài)下的止推軸承不需驗算滑動速度處于混合滑動狀態(tài)下的止推軸承不需驗算滑動速度液體動力潤滑徑向滑動軸承液體動力潤滑徑向滑動軸承設(shè)計計算設(shè)計計算12-73-4流體動力潤滑基本原理一、一、 流體動力潤滑的基本原理流體動力潤滑的基本原理2、楔效應(yīng)承載機理楔效應(yīng)承載機理1）兩平行平板間潤滑油的承載能力：）兩平行

25、平板間潤滑油的承載能力：（1）垂直于速度方向的不同截面的流體速度呈線性分布，垂直于速度方向的不同截面的流體速度呈線性分布，流量均相等，流動靠油層間的剪切力推動。流量均相等，流動靠油層間的剪切力推動。1、流體動力潤滑：、流體動力潤滑：兩相對運動的物體，被摩擦表面間因相兩相對運動的物體，被摩擦表面間因相對運動而產(chǎn)生粘性流體膜完全隔開，由流體膜產(chǎn)生的壓力來對運動而產(chǎn)生粘性流體膜完全隔開，由流體膜產(chǎn)生的壓力來平衡外載荷。平衡外載荷。F（2）當）當A板承受垂直于速度方向的板承受垂直于速度方向的載荷時，潤滑油的速度和流量的分載荷時，潤滑油的速度和流量的分布規(guī)律沒有改變，在外載荷方向不布規(guī)律沒有改變，在外載

26、荷方向不會形成油壓以平衡外載荷（忽略因會形成油壓以平衡外載荷（忽略因擠壓產(chǎn)生的壓強）。擠壓產(chǎn)生的壓強）。（2）各垂直截面潤滑油的速度分布呈非線性，進口內(nèi)凹，出）各垂直截面潤滑油的速度分布呈非線性，進口內(nèi)凹，出口外凸，間隙較窄的截面流量增大；口外凸，間隙較窄的截面流量增大；3-4流體動力潤滑基本原理一、一、 流體動力潤滑的基本原理流體動力潤滑的基本原理2、楔效應(yīng)承載機理楔效應(yīng)承載機理2）兩不平行板間潤滑油的承載能力：）兩不平行板間潤滑油的承載能力：OxABFmaxp油壓分布曲線油壓分布曲線（1）兩板構(gòu)成楔形間隙，）兩板構(gòu)成楔形間隙，A板的速度指向間隙較窄一邊；板的速度指向間隙較窄一邊；（3）假設(shè)

27、潤滑油不可壓縮，）假設(shè)潤滑油不可壓縮，則隨著間隙減小，流體必然形則隨著間隙減小，流體必然形成內(nèi)壓而使流速加快。該壓力成內(nèi)壓而使流速加快。該壓力能夠平衡能夠平衡A板受到的一定的垂板受到的一定的垂直方向的外載荷直方向的外載荷流體動力潤滑原理2（4）形成流體動力潤滑的條件：）形成流體動力潤滑的條件：A、兩摩擦表面之間必須能形成收斂的楔形間隙；、兩摩擦表面之間必須能形成收斂的楔形間隙；C、兩表面之間必須有一定的相對運動速度。、兩表面之間必須有一定的相對運動速度。B、兩表面之間必須連續(xù)充滿具有一定粘度的液體；、兩表面之間必須連續(xù)充滿具有一定粘度的液體；3、流體動力潤滑的楔效應(yīng)：流體動力潤滑的楔效應(yīng)：具有

28、一定粘性的流體流入楔形收具有一定粘性的流體流入楔形收斂間隙而產(chǎn)生壓力的效應(yīng)斂間隙而產(chǎn)生壓力的效應(yīng)一、一、 流體動力潤滑的基本原理流體動力潤滑的基本原理2、楔效應(yīng)承載機理楔效應(yīng)承載機理2）兩不平行板間潤滑油的承載能力：）兩不平行板間潤滑油的承載能力：二、流體動力潤滑的基本方程二、流體動力潤滑的基本方程雷諾方程雷諾方程流體為牛頓流體流體為牛頓流體流體膜中流體流動是層流流體膜中流體流動是層流忽略壓力對流體粘度影響忽略壓力對流體粘度影響略去慣性力及重力影響略去慣性力及重力影響認為流體不可壓縮認為流體不可壓縮流體膜中壓力沿膜厚不變流體膜中壓力沿膜厚不變1、假設(shè)、假設(shè)2、已知條件已知條件B板靜止，板靜止，

29、A板相對沿板相對沿x方向以速度方向以速度v移動，油在移動，油在z方向沒有流動方向沒有流動22yuy 二、流體動力潤滑的基本方程二、流體動力潤滑的基本方程雷諾方程雷諾方程對層流中微單元，根據(jù)對層流中微單元，根據(jù)x方向的平衡條件得方向的平衡條件得0 dxdz)dyy(dydz)dxxpp(dxdzpdydz 整理得整理得yxp 根據(jù)牛頓粘性流體摩擦定律根據(jù)牛頓粘性流體摩擦定律（ ）對）對y求導(dǎo)得求導(dǎo)得dydu 22yuxp 表示壓力沿表示壓力沿x軸方向的變化與速軸方向的變化與速度沿度沿y軸方向的變化關(guān)系軸方向的變化關(guān)系2、雷諾方程：雷諾方程：描述流體膜壓力分布的微分方程描述流體膜壓力分布的微分方程

30、故有：故有：21221CyCy)xp(u 考慮邊界條件：考慮邊界條件：y=0，u=v，y=h，u=0 有：有：vC ;hvxphC 212 從而：從而：xp)yh(yh)yh(vu 2對對y積分得：積分得：22yuxp 1）油層的速度分布油層的速度分布由剪切流引起的速由剪切流引起的速度，呈線性分布度，呈線性分布油流沿油流沿x方向變化產(chǎn)方向變化產(chǎn)生的壓力流引起的速生的壓力流引起的速度，呈拋物線分布度，呈拋物線分布二、流體動力潤滑的基本方程二、流體動力潤滑的基本方程雷諾方程雷諾方程2、雷諾方程：雷諾方程：描述流體膜壓力分布的微分方程描述流體膜壓力分布的微分方程22yuxp 2）潤滑油流量潤滑油流量

31、xphvhdyxp)yh(yh)yh(vudyqhh 1222300無側(cè)漏時，單位時間流經(jīng)任意截面單位寬度面積油的流量為無側(cè)漏時，單位時間流經(jīng)任意截面單位寬度面積油的流量為若若p=pmax處的油膜厚度為處的油膜厚度為h0（即（即 時，時，h=h0），），該截面處的流量為該截面處的流量為0 xp20vhq 當潤滑油連續(xù)流動時，各截面的流量當潤滑油連續(xù)流動時，各截面的流量相等，由此得相等，由此得xphvhvh 122230二、流體動力潤滑的基本方程二、流體動力潤滑的基本方程雷諾方程雷諾方程2、雷諾方程：雷諾方程：描述流體膜壓力分布的微分方程描述流體膜壓力分布的微分方程)hh(hvxp036 一維雷

32、諾方程一維雷諾方程)(360hhhvxp 根據(jù)一維雷諾方程根據(jù)一維雷諾方程（3）ac間必有一處間必有一處 ，壓力達最大值。，壓力達最大值。0022 xp,yu二、流體動力潤滑的基本方程二、流體動力潤滑的基本方程雷諾方程雷諾方程2、雷諾方程：雷諾方程：描述流體膜壓力分布的微分方程描述流體膜壓力分布的微分方程3）壓力在楔形間隙中的分布壓力在楔形間隙中的分布（2）在）在bc（hh0）段，）段， ，速度分布曲線呈凹形，所以速度分布曲線呈凹形，所以 ，即壓力沿即壓力沿x方向逐漸增大方向逐漸增大022 yu0 xp（1）相對滑動的兩表面間必須形成收斂的楔形間隙（）相對滑動的兩表面間必須形成收斂的楔形間隙（

33、h0）（2）被油膜分開的兩表面必須有足夠的相對滑動速度（亦）被油膜分開的兩表面必須有足夠的相對滑動速度（亦即滑動表面帶油時要有足夠的油層最大速度）（即滑動表面帶油時要有足夠的油層最大速度）（v 0），其），其運動方向必須使?jié)櫥陀纱罂诹鬟M，從小口流出運動方向必須使?jié)櫥陀纱罂诹鬟M，從小口流出（3）潤滑油必須有一定的粘度，供油要充分（）潤滑油必須有一定的粘度，供油要充分（0）二、流體動力潤滑的基本方程二、流體動力潤滑的基本方程雷諾方程雷諾方程2、雷諾方程：雷諾方程：描述流體膜壓力分布的微分方程描述流體膜壓力分布的微分方程4）形成流體動力潤滑的必要條件形成流體動力潤滑的必要條件3）壓力在楔形間隙中

34、的分布壓力在楔形間隙中的分布因此，因此，ac間的油壓均大于入口間的油壓均大于入口a和出和出口口c，且壓力分布如右圖，因而能夠，且壓力分布如右圖，因而能夠承受一定的外載荷承受一定的外載荷三、徑向滑動軸承形成流體動力潤滑的過程三、徑向滑動軸承形成流體動力潤滑的過程a）h=0軸頸靜止軸頸靜止b）h0軸頸開始轉(zhuǎn)動軸頸開始轉(zhuǎn)動c）形成油膜形成油膜軸頸穩(wěn)定轉(zhuǎn)動軸頸穩(wěn)定轉(zhuǎn)動軸頸處于軸承孔軸頸處于軸承孔的最低位置，并的最低位置，并與軸瓦接觸。此與軸瓦接觸。此時，兩表面間形時，兩表面間形成一收斂的楔形成一收斂的楔形空間空間此時帶入軸承間隙中此時帶入軸承間隙中的油量較少，軸瓦對的油量較少，軸瓦對軸頸摩擦力的方向與

35、軸頸摩擦力的方向與軸頸表面圓周速度方軸頸表面圓周速度方向相反，迫使軸頸沿向相反，迫使軸頸沿孔壁向右爬升孔壁向右爬升轉(zhuǎn)速增大，帶入軸承間隙中的轉(zhuǎn)速增大，帶入軸承間隙中的油量逐漸加多，右側(cè)楔形油膜油量逐漸加多，右側(cè)楔形油膜產(chǎn)生一定動壓力，將軸頸向左產(chǎn)生一定動壓力，將軸頸向左浮起。達到穩(wěn)定運轉(zhuǎn)時，軸頸浮起。達到穩(wěn)定運轉(zhuǎn)時，軸頸被穩(wěn)定在一定的偏心位置上。被穩(wěn)定在一定的偏心位置上。軸承內(nèi)的摩擦阻力僅為液體的軸承內(nèi)的摩擦阻力僅為液體的內(nèi)阻力，摩擦系數(shù)達到最小值。內(nèi)阻力，摩擦系數(shù)達到最小值。四、徑向滑動軸承的主要幾何關(guān)系四、徑向滑動軸承的主要幾何關(guān)系直徑間隙：直徑間隙：=D-d半徑間隙：半徑間隙：=R-r

36、= /2相對間隙：相對間隙： =/d =/r偏心率：偏心率： =偏心距偏心距/半徑間隙半徑間隙=e/ 最小油膜厚度：最小油膜厚度：)1()1(min reh幾何參數(shù)和油壓分布圖幾何參數(shù)和油壓分布圖1、幾何參數(shù)幾何參數(shù)3、壓力最大處的油膜厚度為、壓力最大處的油膜厚度為)cos1(00 h最大壓力處的極角最大壓力處的極角四、徑向滑動軸承的主要幾何關(guān)系四、徑向滑動軸承的主要幾何關(guān)系以以O(shè)為極點，為極點，OO1為極軸。在為極軸。在AOO1中應(yīng)用余弦定理得中應(yīng)用余弦定理得 cos)(2)(222hrehreR 解得解得 221sin)Re(Rcosehr 略去微小量，取根號正值，則得任意位略去微小量，取

37、根號正值，則得任意位置的油膜厚度為置的油膜厚度為)cos1()cos1( rh2、任意位置油膜厚度任意位置油膜厚度1）軸承單位寬度上的油膜承載能力：）軸承單位寬度上的油膜承載能力：計算過程如下：計算過程如下：（1）設(shè)軸承無限寬，潤滑油沿軸向沒有流動；）設(shè)軸承無限寬，潤滑油沿軸向沒有流動；（2）O為極點，為極點，OO1為極軸，將為極軸，將dx=rd，v=r及及h、h0代入雷諾方程，得到極坐標代入雷諾方程，得到極坐標表達；表達；（3）從油膜起始角到任意角進行積分，）從油膜起始角到任意角進行積分，得任意角壓力；得任意角壓力；（4）在外載荷方向的分量；）在外載荷方向的分量；（5）對該分量在作用區(qū)間積分

38、，得單位）對該分量在作用區(qū)間積分，得單位寬度油膜承載能力：寬度油膜承載能力： d)cos(d)cos()cos(cosrpay 21130126四、徑向滑動軸承工作能力計算簡介四、徑向滑動軸承工作能力計算簡介在軸承結(jié)構(gòu)參數(shù)和潤滑油參數(shù)初步選定后進行，以校核參數(shù)選在軸承結(jié)構(gòu)參數(shù)和潤滑油參數(shù)初步選定后進行，以校核參數(shù)選擇的合理性擇的合理性1、軸承的承載能力計算和承載量系數(shù)、軸承的承載能力計算和承載量系數(shù)1）軸承單位寬度上的油膜承載力：）軸承單位寬度上的油膜承載力： d)cos(d)cos()cos(cosrpay 21130126若軸承寬度為若軸承寬度為B，考慮端泄影響，實際軸承在距中線為，考慮端

39、泄影響，實際軸承在距中線為z處的油膜壓力為處的油膜壓力為 212BzCppyy 四、徑向滑動軸承工作能力計算簡介四、徑向滑動軸承工作能力計算簡介1、軸承的承載能力計算和承載量系數(shù)、軸承的承載能力計算和承載量系數(shù)C的引入是考慮端泄的影響，其值取的引入是考慮端泄的影響，其值取決于寬徑比和偏心率的大小。決于寬徑比和偏心率的大小。2）有限寬軸承的總承載能力有限寬軸承的總承載能力 dzBzCd)cos(d)cos()cos(cosrdzpFa/B/B/B/By 222302222116211 由上式得由上式得pCdBF2 dzBzCd )cos(d)cos(B)cos(cosCa/B/Bp 222302

40、113211 四、徑向滑動軸承工作能力計算簡介四、徑向滑動軸承工作能力計算簡介1、軸承的承載能力計算和承載量系數(shù)、軸承的承載能力計算和承載量系數(shù)Cp是軸頸在軸承中的位置函數(shù)，取決于軸承包角、相對偏心率和寬徑比。是軸頸在軸承中的位置函數(shù)，取決于軸承包角、相對偏心率和寬徑比。在包角（在包角（120，180和和360）給定時，其值正比于后兩者。表）給定時，其值正比于后兩者。表12-6Cp：承載量系數(shù)：承載量系數(shù)vBFdBFCp 222 B/d0.30.40.50.60.650.70.750.800.850.900.9250.950.9750.99承承 載載 量量 系系 數(shù)數(shù) Cp 0.30.0522

41、0.08260.1280.2030.2590.3470.4750.6991.1222.0743.3525.7315.1550.520.40.08930.1410.2160.3390.4310.5730.7761.0791.7753.1955.0558.39321.0065.260.50.1330.2090.3170.4930.6220.8491.0981.5722.4284.2616.61510.70625.6275.860.60.1820.2830.4270.6550.8191.0701.4182.0013.0365.2147.95612.6429.1783.210.70.2340.3610

42、.5380.8161.0141.3121.7202.3993.5806.0299.07214.1431.8888.900.80.2870.4390.6470.9721.1991.5381.9652.7544.0536.7219.99215.3725.6696.350.90.3390.5150.7541.1181.3711.7452.2483.0674.4597.29410.75316.3735.6696.351.00.3910.5890.8531.2531.5281.9292.4693.3724.8087.77211.3817.1837.0098.951.10.4400.6580.9471.3

43、771.6692.0972.6643.5805.1068.18611.9117.8638.12101.151.20.4870.7231.0331.4891.7962.2472.8383.7875.3648.53312.3518.4339.04102.901.30.5290.7841.1111.5901.9122.3792.9903.9685.5868.83112.7318.9139.81104.421.50.6100.8911.2481.7632.0992.6003.2424.2665.9479.30413.3419.6841.07106.842.00.7631.0911.4832.0702.

44、4462.9813.6714.7786.54510.09114.3420.9743.11110.79表表12-7 有限寬軸承的承載量系數(shù)有限寬軸承的承載量系數(shù)Cp 四、徑向滑動軸承工作能力計算簡介四、徑向滑動軸承工作能力計算簡介2）有限寬軸承的總承載能力有限寬軸承的總承載能力 dzBzCd)cos(d)cos()cos(cosrdzpFa/B/B/B/By 222302222116211 由上式得由上式得pCdBF2 ：潤滑油在軸承平均工作溫度下的動力粘度：潤滑油在軸承平均工作溫度下的動力粘度 v：軸頸圓周速度：軸頸圓周速度 dzBzCd )cos(d)cos(B)cos(cosCa/B/Bp

45、 222302113211 四、徑向滑動軸承工作能力計算簡介四、徑向滑動軸承工作能力計算簡介1、軸承的承載能力計算和承載量系數(shù)、軸承的承載能力計算和承載量系數(shù)Cp是軸頸在軸承中的位置函數(shù)，取決于軸承包角、相對偏心率和寬徑比。是軸頸在軸承中的位置函數(shù)，取決于軸承包角、相對偏心率和寬徑比。在包角（在包角（120，180和和360）給定時，其值正比于后兩者。表）給定時，其值正比于后兩者。表12-6Cp：承載量系數(shù)：承載量系數(shù)vBFdBFCp 222 2、最小油膜厚度、最小油膜厚度hmin1）hmin愈小，則偏心率愈大，軸承的承載能力就愈大。愈小，則偏心率愈大，軸承的承載能力就愈大。2）由于軸承和軸頸

46、表面粗糙度、軸的剛性、軸頸的幾何形狀由于軸承和軸頸表面粗糙度、軸的剛性、軸頸的幾何形狀等的限制，等的限制，h不能無限小，必須大于許用油膜厚度不能無限小，必須大于許用油膜厚度h，以確保，以確保軸承能處于液體摩擦狀態(tài)。即：軸承能處于液體摩擦狀態(tài)。即： h)(rhmin 1Ra1、Ra2：分別為軸頸和軸承孔表面粗糙度。對一般軸承，可分別?。悍謩e為軸頸和軸承孔表面粗糙度。對一般軸承，可分別取0.8m和和1.6m ，或，或0.4m和和0.8m ；對重要軸承可??；對重要軸承可取0.2m和和0.4m ，或或0.05m和和0.1m 。S：安全系數(shù)，考慮表面幾何形狀誤差和軸頸撓曲變形等，常取安全系數(shù)，考慮表面幾

47、何形狀誤差和軸頸撓曲變形等，常取S2四、徑向滑動軸承工作能力計算簡介四、徑向滑動軸承工作能力計算簡介 )RaRa(Sh214 v )vBd q(cp)f(tttsi 03、軸承的熱平衡計算、軸承的熱平衡計算1）單位時間內(nèi)產(chǎn)生熱量：）單位時間內(nèi)產(chǎn)生熱量：Q=Q1+Q2軸承散發(fā)的熱量軸承散發(fā)的熱量Q2=sdB(t0-ti)油帶走的熱量油帶走的熱量 Q1=qc(t0-ti)因熱量為摩擦產(chǎn)生，即：因熱量為摩擦產(chǎn)生，即：Q=f p vti：油的入口溫度油的入口溫度t0 ：油的出口溫度油的出口溫度s：軸承的表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)軸承的表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)：潤滑油密度：潤滑油密度q：潤滑油流量：潤滑油流量故：故：f p v=

48、qc（t0-ti）+sdB（t0-ti）熱平衡所需的潤滑油溫度差為熱平衡所需的潤滑油溫度差為潤滑油流量系數(shù)，查潤滑油流量系數(shù)，查圖圖12-16c：潤滑油的比熱容：潤滑油的比熱容四、徑向滑動軸承工作能力計算簡介四、徑向滑動軸承工作能力計算簡介1）熱平衡所需的油溫差）熱平衡所需的油溫差四、徑向滑動軸承工作能力計算簡介四、徑向滑動軸承工作能力計算簡介3）入口溫度與平均溫度之間的關(guān)系）入口溫度與平均溫度之間的關(guān)系2timtt 設(shè)計時，常先給定平均溫度，根據(jù)熱平衡計算出溫升設(shè)計時，常先給定平均溫度，根據(jù)熱平衡計算出溫升t t 后后，可用上式校核油的入口溫度；可用上式校核油的入口溫度；若：若：ti3540

49、，熱平衡易建立，承載能力尚未用盡，應(yīng)降低給定的平均溫度，熱平衡易建立，承載能力尚未用盡，應(yīng)降低給定的平均溫度，允許適當?shù)丶哟筝S瓦和軸頸的表面粗糙度，再行計算。允許適當?shù)丶哟筝S瓦和軸頸的表面粗糙度，再行計算。ti3540，熱平衡不易建立。加大間隙，適當降低軸瓦及軸頸的表面粗，熱平衡不易建立。加大間隙，適當降低軸瓦及軸頸的表面粗糙，再作計算。糙，再作計算。實際溫度各點不同，潤滑油粘度也不同。承載能力計算時，實際溫度各點不同，潤滑油粘度也不同。承載能力計算時，可以采用平均溫度條件下的粘度：可以采用平均溫度條件下的粘度：四、徑向滑動軸承工作能力計算簡介四、徑向滑動軸承工作能力計算簡介3、軸承的熱平衡計算、軸承的熱平衡計算五、參數(shù)選擇五、參數(shù)選擇1、寬徑比、寬徑比B/d一般在一般在0.31.5范圍內(nèi)。范圍內(nèi)。B/d小，運轉(zhuǎn)穩(wěn)定性好，增大端泄小，運轉(zhuǎn)穩(wěn)定性好，增大端泄量以降低溫升；但量以降低溫升；但B/d太小，則承載力小。太小，則承載力小。高速重載高速重載B/d取小值取小值低速重載低速重載B/d取大值取大值有支承剛度大的要求有支承剛度大的要求B/d取大值取大值2、相對間隙、相對間隙速度速度 ；載荷；載荷 。直徑大、寬徑比小，調(diào)心性能好，加工精度高時，則直徑大、寬徑比小，調(diào)心性能好，加工精度高時，則取小值，取小值，反之，反之