第11章滑動軸承

1、基本要求基本要求: 1. 了解軸承的各種摩擦狀態(tài)及特點。了解軸承的各種摩擦狀態(tài)及特點。 2. 了解軸承的各種結(jié)構(gòu)型式、軸瓦結(jié)構(gòu)及軸承材料。了解軸承的各種結(jié)構(gòu)型式、軸瓦結(jié)構(gòu)及軸承材料。3. 掌握潤滑劑的特性指標，了解軸承的潤滑方法。掌握潤滑劑的特性指標，了解軸承的潤滑方法。4. 掌握動壓潤滑的基本原理。掌握動壓潤滑的基本原理。5. 掌握非液體及液體動壓潤滑滑動軸承的設(shè)計方法及步驟。掌握非液體及液體動壓潤滑滑動軸承的設(shè)計方法及步驟。重點與難點重點與難點: :重點：非液體及液體動壓潤滑滑動軸承的設(shè)計方法及步驟。重點：非液體及液體動壓潤滑滑動軸承的設(shè)計方法及步驟。難點：動壓潤滑的基本原理及液體動壓潤滑

2、滑動軸承的設(shè)計。難點：動壓潤滑的基本原理及液體動壓潤滑滑動軸承的設(shè)計。11-1 概述11-2 滑動軸承的結(jié)構(gòu)形式及軸瓦結(jié)構(gòu)11-3 滑動軸承的失效形式和常用材料11-4 滑動軸承的潤滑劑和潤滑方法11-5 不完全液體潤滑滑動軸承的設(shè)計計算11-6 液體動力潤滑徑向滑動軸承的設(shè)計計算11-7 其它形式滑動軸承簡介軸承的作用是支承軸。軸在工作時可以是旋轉(zhuǎn)的，也可以是靜止的。軸承的作用是支承軸。軸在工作時可以是旋轉(zhuǎn)的，也可以是靜止的。根據(jù)軸承中摩擦的性質(zhì)，可分為滑動軸承和滾動軸承。根據(jù)軸承中摩擦的性質(zhì)，可分為滑動軸承和滾動軸承。一、滑動軸承的分類一、滑動軸承的分類根據(jù)能承受載荷的方向，可分為向心軸承

3、、推力軸承、向心推力軸承。根據(jù)能承受載荷的方向，可分為向心軸承、推力軸承、向心推力軸承。 ( (或稱為徑向軸承、止推軸承、徑向止推軸承）?；蚍Q為徑向軸承、止推軸承、徑向止推軸承）。根據(jù)潤滑狀態(tài)，滑動軸承可分為：不完全液體潤滑滑動軸承。根據(jù)潤滑狀態(tài)，滑動軸承可分為：不完全液體潤滑滑動軸承。完全液體潤滑滑動軸承。完全液體潤滑滑動軸承。11-1 概 述二、滑動軸承的特點和應(yīng)用二、滑動軸承的特點和應(yīng)用 優(yōu)點：優(yōu)點：壽命長、適于高速；油膜能緩沖吸振，耐沖擊、承載能力大；回壽命長、適于高速；油膜能緩沖吸振，耐沖擊、承載能力大；回轉(zhuǎn)精度高、運轉(zhuǎn)平穩(wěn)無噪音；結(jié)構(gòu)簡單、裝拆方便、成本低廉。轉(zhuǎn)精度高、運轉(zhuǎn)平穩(wěn)無噪

4、音；結(jié)構(gòu)簡單、裝拆方便、成本低廉。 缺點：缺點：非液體摩擦軸承摩擦損失大，磨損嚴重；液體動壓潤滑軸承當起非液體摩擦軸承摩擦損失大，磨損嚴重；液體動壓潤滑軸承當起動、停車、轉(zhuǎn)速和載荷經(jīng)常變化時，難于保持液體潤滑，且設(shè)計，制造、潤動、停車、轉(zhuǎn)速和載荷經(jīng)常變化時，難于保持液體潤滑，且設(shè)計，制造、潤滑和維護要求較高?；途S護要求較高。 應(yīng)用：應(yīng)用：高速、高精度、重載、特大沖擊與振動、徑向空間尺寸受到限制高速、高精度、重載、特大沖擊與振動、徑向空間尺寸受到限制或必須剖分安裝或必須剖分安裝( (如曲軸的軸承如曲軸的軸承) )、以及需在水或腐蝕性介質(zhì)中工作等條件、以及需在水或腐蝕性介質(zhì)中工作等條件下的軸承。

5、下的軸承。 要正確地設(shè)計滑動軸承，必須合理地解決以下問題：要正確地設(shè)計滑動軸承，必須合理地解決以下問題： 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。 一、常見滑動軸承的結(jié)構(gòu)一、常見滑動軸承的結(jié)構(gòu)( () )整體式徑向滑動軸承整體式徑向滑動軸承特點：結(jié)構(gòu)簡單，成本低廉。特點：結(jié)構(gòu)簡單，成本低廉。應(yīng)用：低速、輕載或間歇性工作的機器中。應(yīng)用：低速、輕載或間歇性工作的機器中。軸承座軸承座整體軸套整體軸套螺紋孔螺

6、紋孔油杯孔油杯孔因磨損而造成的間隙無法調(diào)整。因磨損而造成的間隙無法調(diào)整。只能從沿軸向裝入或拆出。只能從沿軸向裝入或拆出。徑向滑動軸承的主要結(jié)構(gòu)形式徑向滑動軸承的主要結(jié)構(gòu)形式（）對開式徑向滑動軸承（）對開式徑向滑動軸承特點：結(jié)構(gòu)復(fù)雜、可以調(diào)整磨損而造成的特點：結(jié)構(gòu)復(fù)雜、可以調(diào)整磨損而造成的 間隙、安裝方便。間隙、安裝方便。應(yīng)用場合：低速、輕載或間歇性工作的機器中。應(yīng)用場合：低速、輕載或間歇性工作的機器中。螺栓軸承蓋軸承座油杯座孔螺母套管上軸瓦下軸瓦對開式軸承對開式軸承( (剖分軸套剖分軸套) ) (虛擬演示)對開式軸承(整體軸套)2、止推滑動軸承的結(jié)構(gòu)、止推滑動軸承的結(jié)構(gòu)FaFaFaFa止推滑動

7、軸承由軸承座和止推軸頸組成。常用的軸頸結(jié)構(gòu)形式有：止推滑動軸承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：軸頸接觸面上壓力分布較均勻，潤滑條件較實心式的改善?？招氖剑狠S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(jié)構(gòu)簡單，潤滑方便，廣泛用單環(huán)式：利用軸頸的環(huán)形端面止推，結(jié)構(gòu)簡單，潤滑方便，廣泛用 于低速、輕載的場合。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。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)式低由于各環(huán)間載荷分布不均，其單位面

8、積的承載能力比單環(huán)式低50%。 空心式空心式單環(huán)式單環(huán)式多環(huán)式多環(huán)式按構(gòu)造按構(gòu)造分類分類整體式整體式對開式對開式按尺寸按尺寸分類分類厚壁厚壁薄壁薄壁按材料按材料分類分類單材料單材料多材料多材料需從軸端安裝和拆卸，可修復(fù)性差。需從軸端安裝和拆卸，可修復(fù)性差。 可以直接從軸的中部安裝和拆卸，可修復(fù)?？梢灾苯訌妮S的中部安裝和拆卸，可修復(fù)。 節(jié)省材料，但剛度不足，故對軸承座孔的加工精度要求高節(jié)省材料，但剛度不足，故對軸承座孔的加工精度要求高 。 強度足夠的材料可以直接作成軸瓦，如黃銅，灰鑄鐵。強度足夠的材料可以直接作成軸瓦，如黃銅，灰鑄鐵。軸瓦襯強度不足，故采用多材料制作軸瓦。軸瓦襯強度不足，故采用多

9、材料制作軸瓦。鑄造工藝性好，單件、大批生產(chǎn)均可，適用于厚壁軸瓦。鑄造工藝性好，單件、大批生產(chǎn)均可，適用于厚壁軸瓦。只適用于薄壁軸瓦，具有很高的生產(chǎn)率。只適用于薄壁軸瓦，具有很高的生產(chǎn)率。二、軸瓦結(jié)構(gòu)二、軸瓦結(jié)構(gòu)按加工按加工分類分類鑄造鑄造軋制軋制1、軸瓦的形式和結(jié)構(gòu)、軸瓦的形式和結(jié)構(gòu)厚壁軸瓦用鑄造方法制造，內(nèi)表面可附有軸承襯，常將軸承合厚壁軸瓦用鑄造方法制造，內(nèi)表面可附有軸承襯，常將軸承合金用離心鑄造法澆注在鑄鐵、鋼或青銅軸瓦的內(nèi)表面上。金用離心鑄造法澆注在鑄鐵、鋼或青銅軸瓦的內(nèi)表面上。單材料、整體式厚壁鑄造軸瓦多材料、整體式、薄壁軋制軸瓦多材料、對開式厚壁鑄造軸瓦多材料、對開式薄壁軋制軸瓦虛

10、擬現(xiàn)實中的軸瓦 圖圖11-6 軸瓦內(nèi)表面上的溝槽形狀軸瓦內(nèi)表面上的溝槽形狀圖圖11-7 對開式薄壁軸瓦（對開式薄壁軸瓦（GB/T31621991）為使軸承合金與軸瓦貼附得好，常在軸瓦內(nèi)表面上制出各種形式的溝槽。為使軸承合金與軸瓦貼附得好，常在軸瓦內(nèi)表面上制出各種形式的溝槽。2、軸瓦的定位、軸瓦的定位 目的：防止軸瓦相對于軸承座產(chǎn)生軸向和周向的相對移動。目的：防止軸瓦相對于軸承座產(chǎn)生軸向和周向的相對移動。 方法：對于軸向定位有：方法：對于軸向定位有：對于周向定位有：對于周向定位有：凸緣凸緣軸瓦一端或兩端做凸緣軸瓦一端或兩端做凸緣定位唇定位唇定位唇（凸耳）定位唇（凸耳）緊定螺釘緊定螺釘緊定螺釘緊定

11、螺釘（也可做軸向定位）（也可做軸向定位）軸軸 瓦瓦圓柱銷圓柱銷軸承座軸承座銷釘銷釘（也可做軸向定位）（也可做軸向定位） 4、軸瓦的油孔及油槽、軸瓦的油孔及油槽 目的：把潤滑油導(dǎo)入軸頸和軸承所構(gòu)成的運動副表面。目的：把潤滑油導(dǎo)入軸頸和軸承所構(gòu)成的運動副表面。原則：原則： 對于液體動壓徑向軸承，有軸向油槽和周向油槽兩種形式可供選擇。對于液體動壓徑向軸承，有軸向油槽和周向油槽兩種形式可供選擇。油槽應(yīng)開在非承載區(qū)內(nèi)，否則會破壞潤滑油膜的連續(xù)性，降低軸承的承載能力。油槽應(yīng)開在非承載區(qū)內(nèi)，否則會破壞潤滑油膜的連續(xù)性，降低軸承的承載能力。軸向油槽分為單軸向油軸向油槽分為單軸向油槽及雙軸向油槽。軸向油槽及雙軸

12、向油槽。軸向油槽不能開通至軸承端部，槽不能開通至軸承端部，應(yīng)留有適當?shù)挠头饷?。?yīng)留有適當?shù)挠头饷?。周向油槽周向油?軸向油槽軸向油槽 油孔及油槽油孔及油槽 原則：原則：對于周向油槽，當軸承水平放置時，最好開半周，不要延伸到承載對于周向油槽，當軸承水平放置時，最好開半周，不要延伸到承載區(qū)，如必須開全周時，應(yīng)開在靠近軸承的端部；當軸承豎直放置時，應(yīng)開區(qū)，如必須開全周時，應(yīng)開在靠近軸承的端部；當軸承豎直放置時，應(yīng)開在軸承的上端。在軸承的上端。 對于不完全液體潤滑徑向軸承，必要時可以將油槽從非承載區(qū)延伸到對于不完全液體潤滑徑向軸承，必要時可以將油槽從非承載區(qū)延伸到承載區(qū)。如果載荷方向經(jīng)常變化，油槽可以

13、開在軸頸上承載區(qū)。如果載荷方向經(jīng)常變化，油槽可以開在軸頸上油槽的截面形狀，應(yīng)避免邊緣有銳邊及棱角，以便油能順暢地流油槽的截面形狀，應(yīng)避免邊緣有銳邊及棱角，以便油能順暢地流入摩擦表面間。入摩擦表面間。 單軸向油槽開在最大油膜厚度位置雙軸向油槽開在軸承剖分面上汽車用滑動軸承故障原因的平均比率汽車用滑動軸承故障原因的平均比率軸承表面的磨粒磨損、刮傷、咬粘軸承表面的磨粒磨損、刮傷、咬粘(膠合膠合)、疲勞剝落和腐蝕。、疲勞剝落和腐蝕。一、滑動軸承的失效形式一、滑動軸承的失效形式滑動軸承還可能出現(xiàn)氣蝕、電侵蝕、流體侵蝕和微動磨損等失效形式?；瑒虞S承還可能出現(xiàn)氣蝕、電侵蝕、流體侵蝕和微動磨損等失效形式。故障

14、原因故障原因不干凈不干凈潤滑油不足潤滑油不足安裝誤差安裝誤差對中不良對中不良超載超載比率比率38.338.311.111.115.915.98.18.16.06.0故障原因故障原因腐蝕腐蝕制造精度低制造精度低氣蝕氣蝕其它其它比率比率5.65.65.55.52.82.86.76.7詳細說明詳細說明二、對滑動軸承材料的要求二、對滑動軸承材料的要求軸承材料是指在軸承結(jié)構(gòu)中直接參與摩擦部分的材料，如軸瓦和軸承軸承材料是指在軸承結(jié)構(gòu)中直接參與摩擦部分的材料，如軸瓦和軸承襯的材料。軸承材料性能應(yīng)滿足以下要求：襯的材料。軸承材料性能應(yīng)滿足以下要求： 減摩性：材料副具有較低的摩擦系數(shù)。減摩性：材料副具有較低的

15、摩擦系數(shù)。 耐磨性：材料的抗磨性能，通常以磨損率表示。耐磨性：材料的抗磨性能，通常以磨損率表示。 抗咬粘性抗咬粘性：材料的耐熱性與抗粘附性。：材料的耐熱性與抗粘附性。 摩擦順應(yīng)性：摩擦順應(yīng)性：材料通過表層彈塑性變形來補償軸承滑動表面初始配合不材料通過表層彈塑性變形來補償軸承滑動表面初始配合不 良的能力。良的能力。 嵌入性嵌入性：材料容納硬質(zhì)顆粒嵌入，從而減輕軸承滑動表面發(fā)生刮傷或磨：材料容納硬質(zhì)顆粒嵌入，從而減輕軸承滑動表面發(fā)生刮傷或磨 粒磨損的性能。粒磨損的性能。此外還應(yīng)有足夠的強度和抗腐蝕能力、良好的導(dǎo)熱性、工藝性和經(jīng)濟性。此外還應(yīng)有足夠的強度和抗腐蝕能力、良好的導(dǎo)熱性、工藝性和經(jīng)濟性。

16、磨合性磨合性：軸瓦與軸頸表面經(jīng)短期輕載運行后，形成相互吻合的表面形狀：軸瓦與軸頸表面經(jīng)短期輕載運行后，形成相互吻合的表面形狀 和粗糙度的能力（或性質(zhì)）。和粗糙度的能力（或性質(zhì)）。三、軸承材料三、軸承材料 滑動軸承材料是指滑動軸承材料是指軸瓦及軸瓦及軸承襯材料軸承襯材料。一、潤滑脂及其選擇一、潤滑脂及其選擇 特點：無流動性，可在滑動表面形成一層薄膜。特點：無流動性，可在滑動表面形成一層薄膜。 適用場合適用場合 ：要求不高、難以經(jīng)常供油，或者低速重載以及作擺動運動的：要求不高、難以經(jīng)常供油，或者低速重載以及作擺動運動的 軸承中。軸承中。 選擇原則：選擇原則：當壓力高和滑動速度低時，選擇針入度小一些

17、的品種；反之，選擇當壓力高和滑動速度低時，選擇針入度小一些的品種；反之，選擇針入度大一些的品種。針入度大一些的品種。所用潤滑脂的滴點，一般應(yīng)較軸承的工作溫度高約所用潤滑脂的滴點，一般應(yīng)較軸承的工作溫度高約2030，以免，以免工作時潤滑脂過多地流失。工作時潤滑脂過多地流失。在有水淋或潮濕的環(huán)境下，應(yīng)選擇防水性能強的鈣基或鋁基潤滑脂。在有水淋或潮濕的環(huán)境下，應(yīng)選擇防水性能強的鈣基或鋁基潤滑脂。在溫度較高處應(yīng)選用鈉基或復(fù)合鈣基潤滑脂。在溫度較高處應(yīng)選用鈉基或復(fù)合鈣基潤滑脂。 潤滑脂牌號表潤滑脂牌號表二、潤滑油及其選擇二、潤滑油及其選擇 特點特點： 有有良好的流動性，可形成動壓、靜壓或邊膜界潤滑膜良好

18、的流動性，可形成動壓、靜壓或邊膜界潤滑膜。 適用場合適用場合：不完全液體滑動軸承和完全液體潤滑滑動軸承不完全液體滑動軸承和完全液體潤滑滑動軸承。 選擇原則選擇原則：主要考慮潤滑油的粘度。主要考慮潤滑油的粘度。轉(zhuǎn)速高、壓力小時，油的粘度應(yīng)低一些；反之，粘度應(yīng)高一些。轉(zhuǎn)速高、壓力小時，油的粘度應(yīng)低一些；反之，粘度應(yīng)高一些。高溫時，粘度應(yīng)高一些；低溫時，粘度可低一些。高溫時，粘度應(yīng)高一些；低溫時，粘度可低一些。三、固體潤滑劑及其選擇三、固體潤滑劑及其選擇 特點特點：可在滑動表面形成固體膜。可在滑動表面形成固體膜。 適用場合適用場合：有特殊要求的場合，如環(huán)境清潔要求處、真空中或高溫中。有特殊要求的場合

19、，如環(huán)境清潔要求處、真空中或高溫中。 常用類型常用類型：二硫化鉬，碳二硫化鉬，碳石墨，聚四氟乙烯等。石墨，聚四氟乙烯等。 使用方法使用方法：涂敷、粘結(jié)或燒結(jié)在軸瓦表面；制成復(fù)合材料，依靠材料自涂敷、粘結(jié)或燒結(jié)在軸瓦表面；制成復(fù)合材料，依靠材料自身的潤滑性能形成潤滑膜。身的潤滑性能形成潤滑膜。 潤滑油牌號表潤滑油牌號表四、潤滑方式及其選擇四、潤滑方式及其選擇 向軸承供給潤滑油或潤滑脂的方法很重要，尤其是油潤滑，軸承的潤向軸承供給潤滑油或潤滑脂的方法很重要，尤其是油潤滑，軸承的潤滑狀態(tài)與潤滑油的供給方法有關(guān)。各種潤滑方式參見第十章?；瑺顟B(tài)與潤滑油的供給方法有關(guān)。各種潤滑方式參見第十章。 滑動軸承的

20、潤滑方式可根據(jù)軸承平均載荷系數(shù)滑動軸承的潤滑方式可根據(jù)軸承平均載荷系數(shù)K K來選擇來選擇3pvK 式中式中 p=F/(dB)軸頸的比壓，單位為軸頸的比壓，單位為MPa； v軸頸的圓周速度，單位為軸頸的圓周速度，單位為m/s。 K值越大，表示軸承載荷大或溫度高，需充分供油；并應(yīng)選擇粘度較值越大，表示軸承載荷大或溫度高，需充分供油；并應(yīng)選擇粘度較高的潤滑劑才能保證好的潤滑效果。根據(jù)高的潤滑劑才能保證好的潤滑效果。根據(jù)K值推薦的潤滑方式見表值推薦的潤滑方式見表11-5。一、不完全液體潤滑滑動軸承的設(shè)計方法及步驟一、不完全液體潤滑滑動軸承的設(shè)計方法及步驟 工作狀態(tài)工作狀態(tài)：因采用潤滑脂、油繩或滴油潤滑

21、，故無法形成完全的承載油因采用潤滑脂、油繩或滴油潤滑，故無法形成完全的承載油膜，工作狀態(tài)為邊界潤滑或混合摩擦潤滑。膜，工作狀態(tài)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(shè)計準則設(shè)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、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(guān)，目前尚無精確的計算方法，但一般可作潤滑油供給等有關(guān)，目前尚無精確的計算方法，但一般可作 條件性計算。條件性計算。 設(shè)計步驟：根據(jù)使用要求和工作狀況，選定軸承結(jié)構(gòu)類型；選擇軸瓦材料設(shè)計步驟：根據(jù)使用要求和工作狀況，選定軸承

22、結(jié)構(gòu)類型；選擇軸瓦材料 和軸瓦結(jié)構(gòu)；校核滑動軸承的工作能力，確定結(jié)構(gòu)尺寸；選擇和軸瓦結(jié)構(gòu)；校核滑動軸承的工作能力，確定結(jié)構(gòu)尺寸；選擇 軸頸與軸瓦的配合軸頸與軸瓦的配合( (向心軸承通常為向心軸承通常為 ) )；選擇潤滑；選擇潤滑 劑，潤滑方式和潤滑裝置。劑，潤滑方式和潤滑裝置。 f9H9d9H9、f7H8、f6H7、 校核內(nèi)容：校核內(nèi)容：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。驗算摩擦發(fā)熱驗算摩擦發(fā)熱pvpv，fpv是摩擦力，限制是摩擦力，限制pv即間接限制摩擦發(fā)熱。即間接限制摩擦發(fā)熱。驗算滑動速度驗算滑動速度vv ，安裝誤差和軸的彈性變形，使軸頸與軸承局部，安裝誤

23、差和軸的彈性變形，使軸頸與軸承局部接觸，此時，接觸，此時，p，pv雖小于許用值，也可能由于軸頸圓周速度過高使得軸雖小于許用值，也可能由于軸頸圓周速度過高使得軸承局部過度磨損或膠合承局部過度磨損或膠合。故應(yīng)校核滑動速度。故應(yīng)校核滑動速度v 。 不完全液體潤滑滑動軸承的設(shè)計計算2二、二、徑向滑動軸承的設(shè)計徑向滑動軸承的設(shè)計 已知條件：外加徑向載荷已知條件：外加徑向載荷F (N)、軸頸轉(zhuǎn)速、軸頸轉(zhuǎn)速n(r/mm)及軸頸直徑及軸頸直徑d (mm) 驗算及設(shè)計驗算及設(shè)計 ：驗算軸承的平均壓力驗算軸承的平均壓力p (MPa)pdBFprB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）p

24、軸瓦材料的許用壓力，軸瓦材料的許用壓力，MPa。驗算摩擦熱驗算摩擦熱19100100060pvBnFdnBdFpvrrv軸頸圓周速度，軸頸圓周速度，m/s； pv軸承材料的軸承材料的pv許用值，許用值，MPam/s驗算滑動速度驗算滑動速度v (m/s)vv v材料的許用滑動速度材料的許用滑動速度選擇配合選擇配合 p、v、 pv 的選擇的選擇一般可選一般可選H9/d9或或H8/f7、H7/f6二、推力滑動軸承二、推力滑動軸承 推力滑動軸承的工作能力校核與徑向滑動軸承相似，但通常只校核其平推力滑動軸承的工作能力校核與徑向滑動軸承相似，但通常只校核其平均壓力均壓力p及及pv值；值； )(42122a

25、ddzFpp1、校核軸承平均壓力、校核軸承平均壓力p2、校核軸承的、校核軸承的pv值值 2100060)(21ddnva122221a21()60 1000 2()4 =30000 ()Fn ddpvzddnFz dd因軸承的環(huán)形支承面平均直徑處的因軸承的環(huán)形支承面平均直徑處的圓周速度圓周速度(m/s)，故，故pv 對于多環(huán)止推軸承，考慮到各環(huán)受對于多環(huán)止推軸承，考慮到各環(huán)受載不均勻，表載不均勻，表11-6中的數(shù)值應(yīng)降低中的數(shù)值應(yīng)降低50。一、一、流體動壓潤滑基本方程及油膜承載機理流體動壓潤滑基本方程及油膜承載機理對流體平衡方程（對流體平衡方程（NavierStokes方程）作如下假設(shè)，以便得

26、到簡化方程）作如下假設(shè)，以便得到簡化形式的流體動力平衡方程。這些假設(shè)條件是形式的流體動力平衡方程。這些假設(shè)條件是 ： 流體為牛頓流體，即流體為牛頓流體，即 。 )(yu 流體的流動是層流，即層與層之間沒有物質(zhì)和能量的交換；流體的流動是層流，即層與層之間沒有物質(zhì)和能量的交換； 忽略壓力對流體粘度的影響，實際上粘度隨壓力的增高而增加；忽略壓力對流體粘度的影響，實際上粘度隨壓力的增高而增加； 略去慣性力及重力的影響，故所研究的單元體為靜平衡狀態(tài)或勻速直線略去慣性力及重力的影響，故所研究的單元體為靜平衡狀態(tài)或勻速直線運動，且只有表面力作用于單元體上；運動，且只有表面力作用于單元體上； 流體不可壓縮，故

27、流體中沒有流體不可壓縮，故流體中沒有“洞洞”可以可以“吸收吸收”流質(zhì)；流質(zhì)； 流體中的壓力在各流體層之間保持為常數(shù)。流體中的壓力在各流體層之間保持為常數(shù)。 根據(jù)根據(jù)x方向的平衡條件，得方向的平衡條件，得 0dd)d(dd)d(ddddzxyyzyxxppzxzyp整理后得整理后得 yxp由牛頓粘性流體摩擦定律由牛頓粘性流體摩擦定律 yu22yuxp因此因此該式表示了壓力該式表示了壓力p沿沿x軸方向的變化與流體速度軸方向的變化與流體速度u沿沿y軸方向的變化關(guān)系。軸方向的變化關(guān)系。 將上式對將上式對y積分兩次（壓力沿積分兩次（壓力沿y軸方向無變化，軸方向無變化， 為常數(shù)），得為常數(shù)），得 xp21

28、2)(21cycyxpu式中式中 c1、c2積分常數(shù)，可由邊界條件確定。積分常數(shù)，可由邊界條件確定。 將以上兩邊界條件代入上式，得：將以上兩邊界條件代入上式，得：當當y=0時，時，u=v； 當當y=h 時，時，u=0； hvxphc21vc 2xphyyhyhvu2)()(2油層的速度油層的速度u u由兩部分組成：式中前一項表示速度呈線性分布，這是直接由由兩部分組成：式中前一項表示速度呈線性分布，這是直接由剪切流引起的；剪切流引起的；后一項表示速度呈拋物線分布，這是由油流沿后一項表示速度呈拋物線分布，這是由油流沿x x方向的變化方向的變化所產(chǎn)生的壓力流所引起的（如圖所示）。所產(chǎn)生的壓力流所引起

29、的（如圖所示）。當無側(cè)漏時，潤滑油在單位時間內(nèi)流經(jīng)任意截面上單位寬度面積的流量為當無側(cè)漏時，潤滑油在單位時間內(nèi)流經(jīng)任意截面上單位寬度面積的流量為hyuq0dhyuq0dhxphvhyxphyyhyhv032122d2)()(設(shè)最大油壓設(shè)最大油壓pmax處的油膜厚度為處的油膜厚度為h0（即（即 時，時，h= h0），則通過該截面），則通過該截面單位寬度的流量為單位寬度的流量為 0 xp20vhqx根據(jù)流體的連續(xù)性原理，當潤滑油連續(xù)流動時，各截面的流量必定相等，根據(jù)流體的連續(xù)性原理，當潤滑油連續(xù)流動時，各截面的流量必定相等，由此得由此得 306hhhvxp液體動壓潤滑基本方程，又稱一維雷諾方程液體

30、動壓潤滑基本方程，又稱一維雷諾方程 由雷諾方程可以看出：由雷諾方程可以看出：油膜壓力的變化與潤滑油的粘度、表面滑動速度和油油膜壓力的變化與潤滑油的粘度、表面滑動速度和油膜厚度及其變化有關(guān)。這種油膜壓力是由于兩板相對運動而形成的液體動壓膜厚度及其變化有關(guān)。這種油膜壓力是由于兩板相對運動而形成的液體動壓力，故這種油膜稱為動壓油膜。力，故這種油膜稱為動壓油膜。獲得液體動壓潤滑的必要條件是：獲得液體動壓潤滑的必要條件是： 1）相對運動的兩表面間必須形成收斂的楔形間隙；）相對運動的兩表面間必須形成收斂的楔形間隙； 2）兩運動表面要有足夠大的相對滑動速度，其運動方向必須使?jié)櫥陀纱罂冢﹥蛇\動表面要有足夠大

31、的相對滑動速度，其運動方向必須使?jié)櫥陀纱罂?流進，從小口流出；流進，從小口流出； 3）潤滑油必須有一定的粘度，且供應(yīng)要充分。）潤滑油必須有一定的粘度，且供應(yīng)要充分。 在在ab(hab(hh h0 0) )段：段： 0(0(即速度分布即速度分布曲線呈凹形曲線呈凹形) )，所以，所以 0 0，即壓力沿，即壓力沿x x方向方向逐漸增大；逐漸增大；而在而在bc(hbc(hh h0 0) )段，段， 0(0(即速度分布曲線即速度分布曲線呈凸形呈凸形) )，即，即 0 0，這表明壓力沿這表明壓力沿x x方向逐漸降方向逐漸降低。低。22yu xp 22yu xp 二、液體動壓二、液體動壓潤滑徑向滑動軸承的

32、工作狀況潤滑徑向滑動軸承的工作狀況 軸承的孔徑軸承的孔徑D和軸頸的直徑和軸頸的直徑d名義尺寸相等；直徑間隙名義尺寸相等；直徑間隙是公差形成的。是公差形成的。 軸頸上作用的液體壓力與軸頸上作用的液體壓力與F相平衡，在與相平衡，在與F垂直的方向，合力為零。垂直的方向，合力為零。 軸頸最終的平衡位置可用軸頸最終的平衡位置可用a和偏心距和偏心距e來表示。來表示。 軸承工作能力取決于軸承工作能力取決于hlim，它與，它與、和和F等有關(guān)，應(yīng)保證等有關(guān)，應(yīng)保證hlimh。FFFhminoo1oo1o1oaedD初始狀態(tài)初始狀態(tài)穩(wěn)定工作狀態(tài)穩(wěn)定工作狀態(tài)演示演示1、幾何關(guān)系、幾何關(guān)系 軸承和軸頸的連心線軸承和軸

33、頸的連心線OO1與外載荷與外載荷Fr的方向形成一偏位角的方向形成一偏位角 a軸承孔和軸頸直徑分別用軸承孔和軸頸直徑分別用D和和d表示，半徑分別用表示，半徑分別用R 和和 r 表示表示 直徑間隙直徑間隙 =Dd 半徑間隙半徑間隙=Rr =/2相對間隙相對間隙 =/d=/r偏心率偏心率=e/= e/( Rr)hmin=e = (1) =r (1) 最小油膜厚最小油膜厚度度 取軸頸中心取軸頸中心O為極點，連心線為極點，連心線OO1為極軸，對應(yīng)于任意角為極軸，對應(yīng)于任意角 的油膜厚度的油膜厚度為為h可在可在AOO1中應(yīng)用余弦定理求得中應(yīng)用余弦定理求得 R2=e2+(r+h)22e(r+h)cos 解上

34、式并略去微量解上式并略去微量 22sin)(Re適用于軸承為無限寬的情況壓力最大處的油膜厚度壓力最大處的油膜厚度 h0= (1+cos 0) h= (1+cos )=r(1+cos ) 將雷諾方程改寫成極坐標表達式，即將雷諾方程改寫成極坐標表達式，即dx=rd ，v=r及及h、h0之值代入后之值代入后得極坐標形式的雷諾方程得極坐標形式的雷諾方程302)cos1 ()cos(cos6ddp將上式從油膜起始角將上式從油膜起始角 1 到任意角到任意角 進行積分，得任意位置的壓力：進行積分，得任意位置的壓力：d)cos1 ()cos(cos61302p2、軸承的承載量計算、軸承的承載量計算vBFdBF

35、C22r2rPP2rCdBFp式中式中 CP承載量系數(shù)；承載量系數(shù)；是一個無量綱的量，是一個無量綱的量，表示三重積分項；表示三重積分項； 潤滑油在軸承平均工作溫度下的動力粘度，單位為潤滑油在軸承平均工作溫度下的動力粘度，單位為N.s/m2； B軸承寬度，單位為軸承寬度，單位為m； Fr外載荷，單位為外載荷，單位為N； v軸頸圓周速度，單位為軸頸圓周速度，單位為m/s。 四、最小油膜厚度四、最小油膜厚度 hmin 在其它條件不變的情況下，在其它條件不變的情況下，hmin愈小則偏心率愈小則偏心率愈大；軸承的承載能力就愈大；軸承的承載能力就愈大。然而，最小油膜厚度是不能無限縮小的，因為它受到軸頸和軸

36、承表面愈大。然而，最小油膜厚度是不能無限縮小的，因為它受到軸頸和軸承表面粗糙度、軸的剛性及軸承與軸頸的幾何形狀誤差等的限制。為確保軸承能處粗糙度、軸的剛性及軸承與軸頸的幾何形狀誤差等的限制。為確保軸承能處于液體摩擦狀態(tài)，最小油膜厚度必須等于或大于許用油膜厚度于液體摩擦狀態(tài)，最小油膜厚度必須等于或大于許用油膜厚度h，即，即 hmin=r(1)h 式中式中 Rz1、Rz2軸頸和軸瓦表面微觀不平度十點高度軸頸和軸瓦表面微觀不平度十點高度(表表11-8)。對一般軸。對一般軸 承，可分別取承，可分別取Rz1、Rz2值為值為3.2m和和6.3m，或，或1.6m和和 3.2m； 對重要軸承可取為對重要軸承可

37、取為0.8m和和1.6m，或，或0.2m和和 0.4m。 S安全系數(shù)，常取安全系數(shù)，常取S2。h=S(Rz1+Rz2) 五、軸承的熱平衡計算五、軸承的熱平衡計算 軸承工作時，摩擦功耗將轉(zhuǎn)變?yōu)闊崃?，使?jié)櫥蜏囟壬?，?dǎo)致潤軸承工作時，摩擦功耗將轉(zhuǎn)變?yōu)闊崃?，使?jié)櫥蜏囟壬?，?dǎo)致潤滑油粘度下降，降低軸承承載能力。因此，設(shè)計液體動壓潤滑軸承時，滑油粘度下降，降低軸承承載能力。因此，設(shè)計液體動壓潤滑軸承時，必須計算潤滑油的溫升，并將其限制在允許的范圍內(nèi)。必須計算潤滑油的溫升，并將其限制在允許的范圍內(nèi)。 摩擦功耗轉(zhuǎn)變的熱量，一部分被潤滑油帶走，一部分通過軸承殼摩擦功耗轉(zhuǎn)變的熱量，一部分被潤滑油帶走，一部

38、分通過軸承殼體散逸。軸承運轉(zhuǎn)時達到熱平衡狀態(tài)的條件是：單位時間內(nèi)軸承摩擦體散逸。軸承運轉(zhuǎn)時達到熱平衡狀態(tài)的條件是：單位時間內(nèi)軸承摩擦所產(chǎn)生的熱量所產(chǎn)生的熱量QQ等于同時間內(nèi)流動的油所帶走的熱量等于同時間內(nèi)流動的油所帶走的熱量QQ1 1與軸承殼體散與軸承殼體散逸的熱量逸的熱量QQ2 2之和，即之和，即QQ= =QQ1 1+ +QQ2 2式中式中 q潤滑油流量，單位為潤滑油流量，單位為m3/s，按潤滑油流量系數(shù)求出；，按潤滑油流量系數(shù)求出； 潤滑油的密度，單位為潤滑油的密度，單位為kg/m3，對礦物油為，對礦物油為850900kg/m3； c潤滑油的比熱容，單位為潤滑油的比熱容，單位為J/(kg.

39、)，對礦物油為，對礦物油為 16752090J/(kg.)； t0、ti油的出口溫度和入口溫度，單位為油的出口溫度和入口溫度，單位為。通常由于冷卻設(shè)備的限。通常由于冷卻設(shè)備的限 制，制， 取為取為ti=3540。 s軸承的表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)，單位為軸承的表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)，單位為W/(m2.)，隨軸承結(jié)構(gòu)和散熱條件，隨軸承結(jié)構(gòu)和散熱條件 而定。而定。 對于輕型軸承或不易散熱的環(huán)境中工作的軸承，對于輕型軸承或不易散熱的環(huán)境中工作的軸承， 取取 s=50W/(m2.)； 中型軸承及一般通風(fēng)條件下工作的軸承，取中型軸承及一般通風(fēng)條件下工作的軸承，取s=80W/(m2.)； 在良好冷卻條件下工作的重型軸承，取在良

40、好冷卻條件下工作的重型軸承，取s=140W/(m2.)。 軸承中的熱量是由摩擦損失的功轉(zhuǎn)變而來。每秒鐘在軸承中產(chǎn)生的熱量軸承中的熱量是由摩擦損失的功轉(zhuǎn)變而來。每秒鐘在軸承中產(chǎn)生的熱量Q(W)Q = f Frv由流出的油帶走的熱量由流出的油帶走的熱量Q1(W)軸承殼體的金屬表面通過傳導(dǎo)和輻射散發(fā)的熱量軸承殼體的金屬表面通過傳導(dǎo)和輻射散發(fā)的熱量Q1=qc(t0ti)Q2=sdB(t0ti) 熱平衡時，有熱平衡時，有)(si0vvdBqcpfttt于是得出于是得出f Fr v = qc ( t0ti ) +s d B( t0ti )潤滑油流量系數(shù)，是一個無量綱數(shù)，可根據(jù)軸承的寬徑比潤滑油流量系數(shù)，是

41、一個無量綱數(shù)，可根據(jù)軸承的寬徑比 B/d及偏心率及偏心率由圖查出；由圖查出； vdBqf摩擦系數(shù)，可由下式確定：摩擦系數(shù)，可由下式確定：55. 0pf式中式中 隨軸承寬徑比而變化的系數(shù)。隨軸承寬徑比而變化的系數(shù)。 對于對于B/d1的軸承，的軸承，=(d/B)1.5； 對于對于B/d1的軸承，的軸承，=1； 軸頸角速度，單位為軸頸角速度，單位為rad/s； p=Fr/(dB)軸承的平均壓力，單位為軸承的平均壓力，單位為Pa； 潤滑油的動力粘度，單位為潤滑油的動力粘度，單位為Pa.s。 式中式中 t潤滑油的溫升，通常要求潤滑油的溫升，通常要求t30； 潤滑油從入口到流出軸承，溫度逐漸升高，因而在軸

42、承中不同之處的油潤滑油從入口到流出軸承，溫度逐漸升高，因而在軸承中不同之處的油的粘度也將不同。研究結(jié)果表明，計算軸承的承載能力時，可以采用潤滑油的粘度也將不同。研究結(jié)果表明，計算軸承的承載能力時，可以采用潤滑油平均溫度時的粘度。潤滑油的平均溫度時的粘度。潤滑油的平均溫度平均溫度tm=(t0+ti)/2，而，而溫升溫升t=t0ti，所以潤，所以潤滑油的平均溫度滑油的平均溫度tm按下式計算：按下式計算：2imttt2itttm 若若ti3540，則表示軸承熱平衡易于建立，軸承承載能力尚未用盡。，則表示軸承熱平衡易于建立，軸承承載能力尚未用盡。此時應(yīng)降低給定的平均溫度，并允許適當?shù)丶哟筝S瓦及軸頸的表

43、面粗糙度，此時應(yīng)降低給定的平均溫度，并允許適當?shù)丶哟筝S瓦及軸頸的表面粗糙度，再行計算。再行計算。建議平均溫度一般在建議平均溫度一般在4560內(nèi)選取，最高不超過內(nèi)選取，最高不超過75。設(shè)計時，通常是先給定平均溫度設(shè)計時，通常是先給定平均溫度tm，按求出的溫升，按求出的溫升t來校核油的入口溫度來校核油的入口溫度ti 若若ti3540，則表示軸承不易達到熱平衡狀態(tài)。此時需加大間隙，則表示軸承不易達到熱平衡狀態(tài)。此時需加大間隙，并適當?shù)亟档洼S瓦及軸頸的表面粗糙度，再作計算。并適當?shù)亟档洼S瓦及軸頸的表面粗糙度，再作計算。六、設(shè)計參數(shù)的選擇六、設(shè)計參數(shù)的選擇1.寬徑比寬徑比B/d寬徑比越小，油壓也越小。這

44、主要是因為潤滑油在自身壓力作用下，要向兩寬徑比越小，油壓也越小。這主要是因為潤滑油在自身壓力作用下，要向兩端流失，即產(chǎn)生所謂端泄現(xiàn)象而造成的。反之，如寬徑比越大，則油的壓力端流失，即產(chǎn)生所謂端泄現(xiàn)象而造成的。反之，如寬徑比越大，則油的壓力也越大，軸承的承載能力也就越高。但是從另一方面來看，端泄雖然會降低也越大，軸承的承載能力也就越高。但是從另一方面來看，端泄雖然會降低油壓，但也同時帶走軸承中的一部分摩擦熱，從而使軸承的溫度不致升得太油壓，但也同時帶走軸承中的一部分摩擦熱，從而使軸承的溫度不致升得太高，潤滑油的粘度也就不會降得過低。高，潤滑油的粘度也就不會降得過低。一般說來，寬徑比小，有利于增大

45、平均壓力一般說來，寬徑比小，有利于增大平均壓力p，提高運轉(zhuǎn)穩(wěn)定性；并可增，提高運轉(zhuǎn)穩(wěn)定性；并可增大端泄量以降低溫升；亦可減輕軸承端部邊緣接觸現(xiàn)象；還可使軸向尺寸大端泄量以降低溫升；亦可減輕軸承端部邊緣接觸現(xiàn)象；還可使軸向尺寸較小。但寬徑比過小，軸承承載能力降低太多。反之，若寬徑比大，則軸較小。但寬徑比過小，軸承承載能力降低太多。反之，若寬徑比大，則軸承承載能力也大；但寬徑比太大，則端泄帶走的摩擦熱也少，軸承溫升就承承載能力也大；但寬徑比太大，則端泄帶走的摩擦熱也少，軸承溫升就會加大，油的粘度也要降低，結(jié)果反而使軸承的承載能力降低。因此，寬會加大，油的粘度也要降低，結(jié)果反而使軸承的承載能力降低。

46、因此，寬徑比的選擇要適當，不能過大，也不能過小。一般軸承的徑比的選擇要適當，不能過大，也不能過小。一般軸承的B/d在在0.31.5范范圍內(nèi)。圍內(nèi)。一般機器常用的一般機器常用的B/d值為：汽輪機、鼓風(fēng)機值為：汽輪機、鼓風(fēng)機B/d=0.31；電動機、發(fā)電機、離；電動機、發(fā)電機、離心泵、齒輪變速器心泵、齒輪變速器B/d=0.61.5；機床、拖拉機；機床、拖拉機B/d=0.81.2；軋鋼機；軋鋼機B/d=0.60.9。六、設(shè)計參數(shù)的選擇六、設(shè)計參數(shù)的選擇2.相對間隙相對間隙相對間隙主要根據(jù)載荷和速度選取。速度愈高，相對間隙主要根據(jù)載荷和速度選取。速度愈高，值應(yīng)愈大，可以減少發(fā)熱；值應(yīng)愈大，可以減少發(fā)熱

47、；載荷愈大，載荷愈大，值應(yīng)愈小，可以提高承載能力。此外，直徑大、寬徑比小，調(diào)值應(yīng)愈小，可以提高承載能力。此外，直徑大、寬徑比小，調(diào)心性能好，加工精度高時，心性能好，加工精度高時，值取小值，反之取大值。值取小值，反之取大值。一般機器中常用的一般機器中常用的值為：汽輪機、電動機、齒輪減速器值為：汽輪機、電動機、齒輪減速器=0.0010.002；軋鋼機、鐵路車輛軋鋼機、鐵路車輛=0.00020.0015；機床、內(nèi)燃機；機床、內(nèi)燃機=0.00020.00125；鼓；鼓風(fēng)機、離心泵風(fēng)機、離心泵=0.0010.003。3.粘度粘度這是軸承設(shè)計中的一個重要參數(shù)。它對軸承的承載能力、功耗和軸承溫升都這是軸承設(shè)計中的一個重要參數(shù)。它對軸承的承載能力、功耗和軸承溫升都有不可忽視的影響。軸承工作時，油膜各處溫度是不同的，通常認為軸承溫有不可忽視的影響。軸承工作時，油膜各處溫度是不同的，通常認為軸承溫度等于油膜的平均溫度。平均溫度的計算是否準確，將直接影響到潤滑油粘度等于油膜的平均溫度。平均溫度的