第十三章滑動(dòng)軸承

1、 第十三章 滑動(dòng)軸承 滑動(dòng)軸承的特點(diǎn)及應(yīng)用w 優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)： 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造、裝拆方便；具有良好的耐沖擊性和吸振性能，運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)，旋轉(zhuǎn)精度高；壽命長(zhǎng)，可做成剖分式。w 缺點(diǎn)：缺點(diǎn)： 維護(hù)復(fù)雜；對(duì)潤(rùn)滑條件要求高；邊界潤(rùn)滑軸承的摩擦損耗較大。w 應(yīng)用：應(yīng)用： 1、高速、高精度、重載、要求剖分結(jié)構(gòu)的場(chǎng)合。 （大型發(fā)電機(jī)主軸、儀表、雷達(dá)）。 2、低速、有沖擊和惡劣環(huán)境的機(jī)器中。 （如水泥攪拌機(jī)，破碎機(jī)）。滑動(dòng)軸承整體式徑向滑動(dòng)軸承 13.1 摩擦、磨損及潤(rùn)滑基本知識(shí)w 在正壓力作用下相互接觸的兩個(gè)物體受切向外力的影響而發(fā)生相對(duì)滑動(dòng)，或有相對(duì)滑動(dòng)的趨勢(shì)時(shí)，在接觸表面上就會(huì)產(chǎn)生抵抗滑動(dòng)的阻力，這一自然現(xiàn)象稱作

2、摩擦摩擦，這時(shí)所產(chǎn)生的阻力叫作摩擦力摩擦力。w 摩擦是一種不可逆過程，其結(jié)果會(huì)有能量損失和摩擦表面物質(zhì)的喪失或轉(zhuǎn)移，即磨損。w 為了控制摩擦、磨損，提高機(jī)械效率，減少能量損失，降低材料消耗，保證機(jī)器工作的可靠性,采取的有效手段為潤(rùn)滑。摩擦的分類w 1 1、內(nèi)摩擦：、內(nèi)摩擦： 發(fā)生在物質(zhì)內(nèi)部，阻礙分子間相對(duì)運(yùn)動(dòng)的摩擦。w 2 2、外摩擦：、外摩擦： 當(dāng)相互接觸的兩個(gè)物體發(fā)生相對(duì)滑動(dòng)或有相對(duì)滑動(dòng)的趨勢(shì)時(shí)，在接觸表面上產(chǎn)生的阻礙相對(duì)滑動(dòng)的摩擦。 根據(jù)摩擦表面間存在潤(rùn)滑劑的情況，摩擦根據(jù)摩擦表面間存在潤(rùn)滑劑的情況，摩擦又分為：又分為：干摩擦；邊界摩擦；液體摩擦；混合摩擦。 1、干摩擦w 定義及特點(diǎn)：定

3、義及特點(diǎn)： 干摩擦是指表面間無任何潤(rùn)滑劑或保護(hù)膜的純金屬接觸時(shí)的摩擦。此時(shí)，摩擦系數(shù)最大，f0.3，伴隨有大量的摩擦功損耗和嚴(yán)重的磨損，在滑動(dòng)軸承中表現(xiàn)為強(qiáng)烈的升溫，甚至把軸瓦燒毀。所以在滑動(dòng)軸承中不允許出現(xiàn)干摩擦。2、邊界摩擦w 定義及特點(diǎn)：定義及特點(diǎn)： 兩摩擦面間加入潤(rùn)滑油后，在金屬表面會(huì)形成一層邊界膜，它可能是物理吸附膜，也可能是化學(xué)反應(yīng)膜。邊界油膜很薄(厚度小于1m)，不足以將兩金屬表面完全分開，在相互運(yùn)動(dòng)時(shí)兩金屬表面微觀的凸峰部分仍將相互接觸，這種狀態(tài)叫邊界摩擦（邊界潤(rùn)滑）。 3、流體摩擦w 定義及特點(diǎn)定義及特點(diǎn) 兩摩擦表面被流體（液體或氣體）完全隔開，沒有金屬表面間的摩擦，只有流體

4、之間的摩擦，這種摩擦叫流體摩擦，屬于內(nèi)摩擦。流體摩擦的摩擦系數(shù)很?。╢=0.0010.13）,不會(huì)發(fā)生金屬表面的磨損，是理想的摩擦狀態(tài)。但實(shí)現(xiàn)流體摩擦（流體潤(rùn)滑）必須具備一定的條件。 4、混合摩擦w 定義：定義： 兩摩擦面間同時(shí)存在干摩擦、邊界摩擦和流體摩擦的現(xiàn)象稱混合摩擦狀態(tài)。二、磨 損w 磨損：磨損： 運(yùn)動(dòng)副之間的摩擦將導(dǎo)致機(jī)體表面材料的逐漸喪失或轉(zhuǎn)移，即形成了磨損。w 根據(jù)磨損導(dǎo)致的表面外觀狀態(tài)分：根據(jù)磨損導(dǎo)致的表面外觀狀態(tài)分： 點(diǎn)蝕磨損，膠合磨損、擦傷磨損。w 根據(jù)磨損形成的機(jī)理分：根據(jù)磨損形成的機(jī)理分： 1 粘著磨損 、2 磨料磨損、3 疲勞磨損、 4 腐蝕磨損。1、粘著磨損w 相對(duì)

5、運(yùn)動(dòng)的兩表面經(jīng)常處于混合摩擦狀態(tài)或邊界摩擦狀態(tài)。當(dāng)載荷較大，相對(duì)運(yùn)動(dòng)速度較高時(shí)，邊界膜可能破壞，金屬直接接觸，形成粘結(jié)點(diǎn)。繼續(xù)運(yùn)動(dòng)時(shí)會(huì)發(fā)生材料在表面間的轉(zhuǎn)移、表面刮傷以至膠合，這種現(xiàn)象叫粘著磨損。w 粘著磨損與材料的硬度、相對(duì)滑動(dòng)速度、工作溫度及載荷大小等因素有關(guān)。 2、磨料磨損w定義及機(jī)理：定義及機(jī)理： 從外部進(jìn)入摩擦面間的游離硬顆?；蚪饘俦砻孑^硬的微峰在較軟材料的表面上犁刨出很多溝紋，使金屬表面材料脫落，脫落下來的部分金屬粉末又成為新的游離顆粒，這樣的微切削過程就叫磨料磨損。w影響磨損的因素：影響磨損的因素： 材料的硬度和磨粒的尺寸與硬度。 （一般情況下，材料的硬度越高，耐磨性越好；金屬的

6、磨損量隨磨粒平均尺寸的增加而增大，隨磨粒硬度的增高而加大。） 3、疲勞磨損w 在接觸應(yīng)力多次重復(fù)作用下，就會(huì)在零件工作表面或表面下一定深度處形成疲勞裂紋，隨著應(yīng)力循環(huán)次數(shù)的增加，裂紋逐步擴(kuò)展進(jìn)而表面金屬脫落，致使表面上出現(xiàn)許多凹坑，這種現(xiàn)象叫疲勞磨損疲勞磨損，又稱“點(diǎn)蝕點(diǎn)蝕”。w 點(diǎn)蝕使零件不能正常工作而失效，這是重復(fù)應(yīng)力作用下高副接觸零件常見的失效形式之一。4、腐蝕磨損w 摩擦副受到空氣中的酸或潤(rùn)滑油、燃油中殘存的少量無機(jī)酸（如硫酸）及水份的化學(xué)作用或電化學(xué)作用，在相對(duì)運(yùn)動(dòng)中造成表面材料的損失叫做腐蝕磨損。三、潤(rùn)滑劑n 潤(rùn)滑劑的作用：潤(rùn)滑劑的作用：在相對(duì)運(yùn)動(dòng)的表面間加入潤(rùn)滑劑，可以降低摩擦，

7、減少磨損，提高效率，延長(zhǎng)機(jī)體壽命，同時(shí)還有冷卻、防腐、密封等作用。n 潤(rùn)滑劑的分類：潤(rùn)滑劑的分類： 氣體、液體(潤(rùn)滑油)、半固體（潤(rùn)滑脂）、固體。 1、潤(rùn)滑油w 潤(rùn)滑油的分類：潤(rùn)滑油的分類：1、有機(jī)油。（通常是動(dòng)植物油）2、礦物油。（主要是石油產(chǎn)品）3、化學(xué)合成油。 潤(rùn)滑油的主要理化性能指標(biāo)w 1 1、粘度、粘度 粘度是潤(rùn)滑油最重要的物理性能指標(biāo)，也是選擇潤(rùn)滑油的主要依據(jù)。它表示流體抵抗變形的能力，它表征油層間內(nèi)摩擦阻力的大小。w 根據(jù)牛頓的粘性流體摩擦定律牛頓的粘性流體摩擦定律，在流體中任意點(diǎn)處的剪應(yīng)力均與其剪切率（或速度梯度）成正比：動(dòng)力粘度dudyn 是油層中任一點(diǎn)的速度;n 是該點(diǎn)的速

8、度梯度；n 是比例系數(shù)，即液體的動(dòng)力粘度動(dòng)力粘度，簡(jiǎn)稱粘度粘度。 單位是Ns/m(即Pas) “帕秒”dudyududy 動(dòng)力粘度的定義w 相距1，面積各為1平方米的兩層平行液體間，產(chǎn)生1m/s的相對(duì)移動(dòng)速度時(shí)，所需施加的力為1N，則這種液體的動(dòng)力粘度為1Pas。211/Pa sN s m w 粘度的分類粘度的分類 動(dòng)力粘度、 運(yùn)動(dòng)粘度、 條件粘度。運(yùn)動(dòng)粘度運(yùn)動(dòng)粘度w 用液體的動(dòng)力粘度與同溫度下該液體的密度的比值/表示粘度，稱為運(yùn)動(dòng)粘度。w 同溫度下該液體的密度；w 單位是cm/s，叫做“斯”，常用St表示。w 我國(guó)規(guī)定以油在40時(shí)的運(yùn)動(dòng)粘度的平均值（mmscSt厘斯）作為油的牌號(hào)。 /條件粘

9、度w 定義：定義： 在一定的條件下，利用某些規(guī)格的粘度劑，測(cè)量潤(rùn)滑油穿過規(guī)定孔道的時(shí)間來進(jìn)行計(jì)量的粘度單位稱為條件粘度。w 恩氏粘度恩氏粘度( (Et):Et): 即當(dāng)200mL的油，在規(guī)定的恒溫t時(shí)流過恩氏粘度計(jì)所需的時(shí)間與同體積蒸餾水在20時(shí)流過粘度計(jì)的時(shí)間之比。 粘溫特性與粘壓特性w 影響潤(rùn)滑油粘度的主要因素是溫度和壓力，其中溫度的影響最顯著；w 一般溫度越高，粘度越小；壓力增大，粘度增大(5000kPa)。w 2 2 油性：油性： 潤(rùn)滑油在金屬表面上的吸附能力。油性好的潤(rùn)滑油，其油膜吸附力大且不易破。w 3 3 極壓性能：極壓性能： 潤(rùn)滑油中的活性分子與摩擦表面形成抗磨損和耐高壓的化學(xué)

10、反應(yīng)膜稱為極壓性能。2、潤(rùn)滑脂w潤(rùn)滑脂：潤(rùn)滑脂： 是由潤(rùn)滑油和各種稠化劑（如鈣、鈉、鋁、鋰等金屬皂）混合稠化而成。 1、鈣基潤(rùn)滑脂（抗水不抗熱）； 2、鈉基潤(rùn)滑脂（抗熱不抗水）； 3、鋰基潤(rùn)滑脂（即抗熱又抗水）； 4、鋁基潤(rùn)滑脂（抗水性好，可防銹）。潤(rùn)滑脂的主要性質(zhì)指標(biāo)潤(rùn)滑脂的主要性質(zhì)指標(biāo) 錐入度：錐入度：指一個(gè)質(zhì)量為150g的標(biāo)準(zhǔn)錐體，于25恒溫下，由潤(rùn)滑脂表面經(jīng)5s后刺入的深度（以0.1mm計(jì)）。它標(biāo)志潤(rùn)滑脂內(nèi)阻力的大小和它標(biāo)志潤(rùn)滑脂內(nèi)阻力的大小和流動(dòng)性的強(qiáng)弱。流動(dòng)性的強(qiáng)弱。錐入度越小，表明承載能力強(qiáng)，但摩擦阻力也大。 滴點(diǎn)：滴點(diǎn)：在規(guī)定的加熱條件下，當(dāng)潤(rùn)滑脂自滴點(diǎn)計(jì)的小孔滴下第一個(gè)液滴時(shí)

11、的溫度。標(biāo)志潤(rùn)滑脂耐高溫的能力。 氧化安定性：氧化安定性：指潤(rùn)滑脂抗空氣氧化的能力。3、固體潤(rùn)滑劑w 常用固體潤(rùn)滑劑：常用固體潤(rùn)滑劑： 無機(jī)化合物、有機(jī)化合物、金屬以及金屬化合物等。如石磨、二硫化鉬、聚四氟乙烯、酚醛樹脂等。w 用途：用途： 不宜使用潤(rùn)滑油和潤(rùn)滑脂的場(chǎng)合。如：高溫、高壓、極低溫、真空、強(qiáng)輻射、不允許污染、及無法給油的場(chǎng)合。 4、潤(rùn)滑方式及潤(rùn)滑裝置w 1 1、油潤(rùn)滑的潤(rùn)滑方法：、油潤(rùn)滑的潤(rùn)滑方法： 間歇供油潤(rùn)滑和連續(xù)供油潤(rùn)滑。w 2 2、脂潤(rùn)滑只能間歇供給。、脂潤(rùn)滑只能間歇供給。油潤(rùn)滑的潤(rùn)滑方式w 間歇供油潤(rùn)滑：間歇供油潤(rùn)滑： 有手工油壺注油和油杯注油供油。這種潤(rùn)滑方法只適用于低

12、速不重要的軸承或間歇工作的軸承。w 對(duì)于重要軸承，必須采用連續(xù)供油潤(rùn)滑。 n單體供油裝置單體供油裝置 油壺，油壺， 油杯，油杯， 油槍油槍 連續(xù)供油潤(rùn)滑方法及裝置（1 1） 油杯滴油潤(rùn)滑油杯滴油潤(rùn)滑針閥式油杯針閥式油杯油芯式油杯油芯式油杯w （2 2）浸油潤(rùn)滑）浸油潤(rùn)滑w （3 3）飛濺潤(rùn)滑）飛濺潤(rùn)滑（4 4） 壓力循環(huán)潤(rùn)滑壓力循環(huán)潤(rùn)滑脂潤(rùn)滑方式旋蓋旋蓋油杯油杯壓注油杯壓注油杯潤(rùn)滑脂只能間歇供給潤(rùn)滑脂只能間歇供給 13.2 滑動(dòng)軸承的結(jié)構(gòu)形式按所受載荷的方向分為：按所受載荷的方向分為： 1、徑向滑動(dòng)軸承 2、推力滑動(dòng)軸承。按滑動(dòng)軸承工作時(shí)軸瓦和軸頸表面間呈按滑動(dòng)軸承工作時(shí)軸瓦和軸頸表面間呈現(xiàn)的

13、摩擦狀態(tài)：現(xiàn)的摩擦狀態(tài)： 1、液體摩擦滑動(dòng)軸承 a) 液體動(dòng)壓潤(rùn)滑軸承 b) 液體靜壓潤(rùn)滑軸承 2、非液體摩擦滑動(dòng)軸承一、徑向滑動(dòng)軸承w 1、整體式徑向滑動(dòng)軸承；w 2、剖分式徑向滑動(dòng)軸承； 1、整體式徑向滑動(dòng)軸承實(shí)例w 組成組成 由軸承座1和軸承套（軸瓦）2組成。軸承套（軸瓦）壓裝在軸承座中。軸承座應(yīng)用螺栓與機(jī)座聯(lián)接，頂部設(shè)有安裝注油油杯的螺紋孔。w 特點(diǎn)特點(diǎn) 這種軸承結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低、但磨損后間隙過大時(shí)無法調(diào)整，且軸頸只能從端部裝入。 w 適用場(chǎng)合：適用場(chǎng)合： 用于低速、輕載及間歇工作的軸承。 2、剖分式徑向滑動(dòng)軸承實(shí)例w 結(jié)構(gòu)及特點(diǎn)結(jié)構(gòu)及特點(diǎn) 由軸承蓋1、軸承座2、剖分軸瓦3和雙頭螺柱4

14、等組成。根據(jù)所受載荷的方向，剖分面應(yīng)盡量取在垂直于載荷的直徑平面內(nèi)，通常為180剖分。剖分式滑動(dòng)軸承在拆裝軸時(shí)，軸頸不需要軸向移軸頸不需要軸向移動(dòng)，拆裝方便。動(dòng)，拆裝方便。適當(dāng)增減軸瓦剖分面間的調(diào)整墊片，可可調(diào)節(jié)軸頸與軸承間的間隙調(diào)節(jié)軸頸與軸承間的間隙。 二、推力滑動(dòng)軸承圖13-12 固定瓦推力軸承推力滑動(dòng)軸承用來承受軸向載荷推力滑動(dòng)軸承用來承受軸向載荷 13.3 軸承材料和軸瓦結(jié)構(gòu)w 一、軸瓦材料一、軸瓦材料w 1、對(duì)軸瓦材料的要求： 1）軸瓦材料要有足夠的疲勞強(qiáng)度，保證軸瓦在變載荷作用下有足夠的壽命。 2）軸瓦材料要有足夠的抗壓強(qiáng)度，以防止產(chǎn)生過大的塑性變性。 3）軸瓦材料要有良好的減摩性

15、、耐磨性，要求摩擦系數(shù)??；軸瓦磨損好。w 4）抗膠合能力強(qiáng)，以防止因摩擦發(fā)熱使油膜破裂后造成膠合。w 5）有較好的吸附能力，便于形成邊界膜。w 6）較好的順應(yīng)性和嵌藏性。 順應(yīng)性：軸瓦順應(yīng)軸的彎曲及其它幾何誤差的能力。 嵌藏性：軸瓦材料容納進(jìn)潤(rùn)滑油中微小的固體顆粒，以避免軸瓦和軸徑被刮傷的能力。w 7）要有經(jīng)濟(jì)性、加工工藝性、塑性和耐腐蝕性等。w 8）良好的導(dǎo)熱性。 2 常見的軸瓦材料及其性質(zhì)w 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。w （1 1）軸承合金）軸承合金（白金或巴氏合金） 軸承合金的減磨耐磨性好，抗膠合性好，嵌藏性好，是最好的軸瓦或軸承襯材料

16、，但價(jià)格貴。w （2 2）青銅）青銅強(qiáng)度高，承載能力大，耐磨性與導(dǎo)熱性都優(yōu)于軸承合金?？稍谳^高溫度下工作，但可塑性差，不易跑合。w （3 3）鑄鐵）鑄鐵 輕載、低速軸承的軸瓦材料。w （4 4）其它材料）其它材料用粉末冶金法制成的軸承，具有多孔性組織，孔隙內(nèi)可以貯存潤(rùn)滑油含油軸承。非金屬材料非金屬材料：石墨、橡膠、塑料、尼龍。軸瓦結(jié)構(gòu)軸承襯與瓦背的結(jié)合形式軸承襯與瓦背的結(jié)合形式整體式軸瓦整體式軸瓦w 軸瓦在軸承座中應(yīng)可靠固定，軸瓦形狀和結(jié)構(gòu)尺寸應(yīng)保證潤(rùn)滑良好，散熱容易，并有一定的強(qiáng)度和剛度，裝拆方便。整體式軸瓦剖分式軸瓦 剖分式軸瓦為了向摩擦表面輸送和分布潤(rùn)滑劑，在軸瓦內(nèi)表面開有油溝。油溝位置

17、：油溝位置：軸向油溝不得在軸承的全長(zhǎng)上開通，以免潤(rùn)滑劑流失過多。液體摩擦軸承的油溝應(yīng)開在非承載區(qū)，周向油溝應(yīng)開在軸承的兩端，以免影響承載能力。對(duì)某些承載較大的軸承，為使?jié)櫥脱剌S向能較均勻的分布在軸瓦內(nèi)開有油室。13.4 非液體摩擦滑動(dòng)軸承的設(shè)計(jì)計(jì)算 一、非液體摩擦徑向滑動(dòng)軸承的計(jì)算一、非液體摩擦徑向滑動(dòng)軸承的計(jì)算 滑動(dòng)軸承的主要失效形式是磨損和膠合，限制壓強(qiáng)和摩擦功耗 軸承是能夠很好的工作的。 1 1 驗(yàn)算單位壓力驗(yàn)算單位壓力p p值值 pppvpv.pdLFpr100060.100060.pLnFdLndFprr 60 1000d n2.2.軸承的軸承的pvpv值值pv值與摩擦率損耗成正比,它間接的表征軸承的發(fā)熱因素。3.3.驗(yàn)算速度驗(yàn)算速度v v非液體摩擦推力滑動(dòng)軸承的計(jì)算w 1 1 驗(yàn)算平均壓強(qiáng)驗(yàn)算平均壓強(qiáng) k由于止推面上有油溝使止推的面積減小的系數(shù)。).(4202pkddZFpa2 2 驗(yàn)算驗(yàn)算pvpvm m 值值mmpp100060.ndmmm環(huán)形推力面的平均線速度m/sdm環(huán)形推力面的平均直徑（mm)20dddm13.5 液體動(dòng)壓潤(rùn)滑原理簡(jiǎn)介借助相對(duì)運(yùn)動(dòng)而在軸承間隙中形成的壓力油膜稱為動(dòng)壓油膜動(dòng)壓油膜形成動(dòng)壓油膜的必要條件w