滑動軸承(第17章)2

1、1機(jī)械設(shè)計第1章 滑動軸承217-1 概述17-2 滑動軸承的主要類型17-3 滑動軸承的材料17-4 潤滑材料和潤滑方法17-5 滑動軸承的條件性計算17-7 液體動力潤滑徑向滑動軸承的計算17-8 其它形式滑動軸承簡介第十七章 滑動軸承17-6 流體動壓潤滑方程式3滑動軸承滾動軸承417-1 滑動軸承概述軸承的作用是支承軸。二、分類按潤滑狀態(tài)不同分混合潤滑滑動軸承。液體潤滑滑動軸承動壓潤滑靜壓潤滑一.作用1、根據(jù)軸承工作的摩擦性質(zhì)分滑動(摩擦)軸承滾動(摩擦)軸承2、根據(jù)承載方向分徑向軸承推力軸承5滑動軸承概述2三、滑動軸承的特點(diǎn)高速、高精度、重載的場合；如汽輪發(fā)電機(jī)、機(jī)床等。極大型的、極

2、微型的、極簡單的場合；如自動化辦公設(shè)備等。4受沖擊與振動載荷的場合；3結(jié)構(gòu)上要求剖分的場合；如曲軸軸承四、滑動軸承的應(yīng)用場合1承載能力大，耐沖擊；2工作平穩(wěn)，噪音低；3結(jié)構(gòu)簡單，徑向尺寸小。缺點(diǎn)：啟動阻力大，潤滑、維護(hù)較滾動軸承復(fù)雜。617-2 滑動軸承的結(jié)構(gòu)一、徑向滑動軸承的結(jié)構(gòu)整體式徑向滑動軸承特點(diǎn)：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(jī)器中。軸承座整體軸套油杯孔磨損后軸頸與軸承孔之間的間隙無法調(diào)整；只能沿軸向裝拆。7滑動軸承的結(jié)構(gòu)2剖分式徑向滑動軸承特點(diǎn)：便于軸的安裝，間隙可調(diào)整，但結(jié)構(gòu)復(fù)雜。 應(yīng)用比較廣泛注：剖分面最好垂直于載荷方向 。 83調(diào)心式徑向滑動軸承特點(diǎn)：軸瓦能

3、自動調(diào)整位置，以適應(yīng)軸的偏斜。 當(dāng)軸傾斜時，可保證軸頸與軸承配合表面接觸良好，從而避免產(chǎn)生偏載。主要用于軸的剛度較小，軸承寬度較大的場合。9二. 推力滑動軸承結(jié)構(gòu)環(huán)形軸端單止推環(huán)式多止推環(huán)式實(shí)心軸端10 環(huán)形軸端：軸頸接觸面上壓力分布較均勻，潤滑條件比實(shí)心式好。 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，可承受雙向軸向載荷。廣泛用于低速、輕載的場合。 多止推環(huán)式：承載能力大，可承受雙向軸向載荷。但各環(huán)間載荷分布不均勻。 11推力軸承為什么不宜采用端面實(shí)心式軸勁，而采用空心端面，或環(huán)狀軸勁？n端面實(shí)心式軸勁工作時，在不同半徑處的滑動速度不同，造成磨損不同。邊緣處半徑最大，磨損

4、最快，中心處理論上不磨損，形成壓強(qiáng)分布極不均勻?？招亩嗣婊颦h(huán)狀軸勁可克服端面實(shí)心式的缺點(diǎn)，環(huán)面的磨損均勻，壓強(qiáng)分布亦比較均勻。所以推力軸承不宜采用端面實(shí)心式，而采用空心端面或環(huán)狀軸勁。12按構(gòu)造分類整體式對開式減摩材料按材料分類單金屬多金屬 三.軸瓦結(jié)構(gòu)不便于裝拆，可修復(fù)性差。 便于裝拆，可修復(fù)。 如黃銅，灰鑄鐵等制成的軸瓦。以鋼、鑄鐵或青銅作軸瓦基體，在其表面澆鑄一層或兩層很薄的減摩材料（稱為軸承襯）。軸承襯的厚度很小，通常不超過 6 mm。13 軸瓦的固定整體式軸瓦14 1516軸瓦結(jié)構(gòu)：由13層材料制成 軸瓦內(nèi)表面結(jié)構(gòu) 17油溝與油槽的位置 油槽的尺寸可查相關(guān)的手冊。軸瓦上開設(shè)油孔和油溝

5、油孔：供應(yīng)潤滑油；油溝：輸送和分布潤滑油；18不要開在軸承的承載區(qū)內(nèi)，否則將急劇降低軸承的承載能力油溝長度0.8B（軸瓦寬度），即。19問：滑動軸承為什么要設(shè)置軸瓦？軸承合金能否直接制成軸瓦n滑動軸承裝設(shè)軸瓦的原因是：要求軸瓦常用材料（銅合金）n與軸配用時減摩性好、摩擦系數(shù)小、軸瓦材料硬度低于軸勁硬度，使磨損主要發(fā)生在軸瓦上。因此，磨損報廢后，更換比更換軸的成本低，而軸承座仍可繼續(xù)使用。n軸承合金包括錫銻和鉛銻軸承合金。這類材料的機(jī)械強(qiáng)度低，不能直接制成軸瓦，只能作為軸承襯使用。2017.3 滑動軸承的材料1）減摩性、耐磨性、耐蝕性要好；2）抗膠合能力強(qiáng)，導(dǎo)熱性、散熱性好； 順應(yīng)性：材料通過表

6、層的彈、塑性變形來補(bǔ)償軸承滑動表面接觸不良的能力。 嵌入性：材料容納硬質(zhì)顆粒嵌入，從而減輕軸承滑動的刮傷和磨粒磨 的性能。 磨合性：軸瓦與軸頸表面應(yīng)易于磨合，從而改善摩擦面的接觸狀況。. 一. 對軸承材料性能的要求：3）具有足夠的強(qiáng)度，主要包括疲勞強(qiáng)度和抗壓強(qiáng)度；4）具有良好的適應(yīng)性，主要包括：21 二.滑動軸承的材料 1.軸承合金：僅用于軸承襯 2.青銅：廣泛應(yīng)用 3.鋁基合金 4.鑄鐵：經(jīng)濟(jì)、耐磨 5.粉末冶金：含油軸承 6.非金屬材料22滾動軸承與滑動軸承在應(yīng)用上的一些區(qū)別滾動軸承與滑動軸承在應(yīng)用上的一些區(qū)別n滾動軸承由于其標(biāo)準(zhǔn)化程度高，使用方便等特點(diǎn)，被應(yīng)用的日益廣泛。但是滑動軸承由于

7、自身的不可替代的特點(diǎn)，在一些特殊應(yīng)用場合占有重要的地位，n目前滑動軸承應(yīng)用的主要場合：n 1.轉(zhuǎn)速極高的軸承n 滾動軸承在極高的轉(zhuǎn)速下會由于高溫使元件回火，流體 潤滑滑動軸承由于摩擦系數(shù)極小，發(fā)熱少，容易散熱等原 因，不會對軸承的工作性能產(chǎn)生影響。這（內(nèi)圓磨床）n 2.載荷特重的軸承n 由于滾動軸承元件上為高副接觸，接觸應(yīng)力大，特別是在重載情況下，極高的接觸應(yīng)力會使元件失效?；瑒虞S承是低副接觸，接觸應(yīng)力小，n 23n3.沖擊很大的軸承n 由于滾動軸承元件上為高副接觸，接觸應(yīng)力大，在沖擊作用下，極易造成永久變形，滑動軸承的油膜可以起到緩沖作用，不會對元件造成永久性傷害。（軋鋼機(jī)）n 4.要求特別

8、精密的軸承n 有些應(yīng)用場合載荷很大，轉(zhuǎn)速極低，同時要求設(shè)備具有極高的定位精度，（大型天文望遠(yuǎn)鏡，大型雷達(dá)）n 5.剖分式軸承n 滑動軸承很容易做成剖分式結(jié)構(gòu)，但是滾動軸承入做成剖分結(jié)構(gòu)則對性能有很大影響，（內(nèi)燃機(jī)曲軸軸承，連桿軸承，曲柄壓力機(jī)軸承）n 6.有特殊要求的軸承（特大尺寸，特殊介質(zhì)，）24摩擦和磨損1.干摩擦：表面間無潤滑劑或保護(hù)膜的純金屬間的摩擦；2.邊界摩擦：表面被吸附在表面的邊界膜隔開；3.流體摩擦：表面被流體完全隔開，摩擦性能取決于內(nèi)部分子間的 粘性阻力4.混合摩擦：前面三種的混合狀態(tài)，部分固體凸峰接觸17-4 滑動軸承的潤滑干摩擦液體摩擦邊界摩擦25邊界摩擦：表面被吸附在表

9、面的邊界膜隔開；按邊界膜形成機(jī)理，邊界膜分為： 吸附膜 潤滑劑中分子吸附在金屬表面而形成的邊界膜； n化學(xué)反應(yīng)膜潤滑劑中以原子形式存在的某些元素與金屬反應(yīng)生成化合物，在金屬表面形成的薄膜。反應(yīng)膜具有較高的熔點(diǎn)，比吸附膜穩(wěn)定。對于要求低摩擦的摩擦副，液體摩擦是比較理想的的狀態(tài)，維持邊界摩擦或混合摩擦是最低要求。磨損磨損：使摩擦表面物質(zhì)不斷損失的現(xiàn)象稱為磨損磨損。26一.潤滑油的主要指標(biāo)1.粘度粘度:流體抵抗變形的能力，標(biāo)志著流體內(nèi)摩擦阻力的大小。a）動力粘度牛頓粘性定律：在流體中任意點(diǎn)處的切應(yīng)力均與該處流體的速度梯度成正比。u=0Uhuxz:dudz 即剪切應(yīng)力動力粘度速度梯度h27運(yùn)動粘度與動

10、力粘度的換算關(guān)系：n動力粘度：主要用于流體動力計算。Pasn運(yùn)動粘度：使用中便于測量。m2/ssm /22.油性油性（潤滑性）：潤滑油在摩擦表面形成各種吸附膜和化學(xué)反應(yīng)膜的性能，邊界潤滑取決于油的吸附能力。；其它其它：燃點(diǎn)、閃點(diǎn)、凝點(diǎn)、化學(xué)穩(wěn)定性;粘度 摩擦力發(fā)熱 28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。二、選擇原則二、選擇原則三、潤滑脂 （ 速度較小時可選擇） 特點(diǎn)：無流動性，可在滑動表面形成一層薄膜， 承載能力大，但性能不穩(wěn)定，摩擦功耗大 。 適用場合 ：要求不高、難以經(jīng)常供油，或者低速重載、 溫度變化不大 以及作擺動運(yùn)動的

11、軸承中。 性能指標(biāo)：錐入度和滴點(diǎn)。29 固體潤滑劑 用于有特殊要求的場合，如要求環(huán)境清潔、真空或高溫等。常用的有：二硫化鉬，碳石墨，聚四氟乙烯等。 使用方法：1）涂敷、粘結(jié)或燒結(jié)在軸瓦表面；四.潤滑脂的 選擇原則：）當(dāng)壓力高和滑動速度低時，選擇針入度小的潤滑脂；反之，選擇錐入度大的潤滑脂。）所用潤滑脂的滴點(diǎn)，一般應(yīng)較軸承的工作溫度高約2030，以免工作時潤滑脂過多地流失。五. 其它潤滑材料2）或調(diào)配到潤滑油和潤滑脂中使用；30六、潤滑方法將潤滑劑送入軸承的方法主要有：1）壓力潤滑； 2）滴油潤滑；3）飛濺潤滑；4）潤滑杯（脂潤滑）；5）油環(huán)潤滑；7）油繩潤滑；6）油墊潤滑；可根據(jù)系數(shù) K 來選

12、擇潤滑方法。（ p = F / Bd軸承的壓強(qiáng)（MPa）軸頸的圓周速度（m/s）BdF3kpv3117-5 滑動軸承的條件性計算一、混合摩擦滑動軸承失效形式一、混合摩擦滑動軸承失效形式主要失效形式：膠合、磨損等設(shè)計準(zhǔn)則：至少保持在邊界潤滑狀態(tài)，即。磨損及膠合32MPapdBFp .1以限制磨損驗(yàn)算平均壓強(qiáng) 二.徑向滑動軸承的計算 smMPapvpvpv/,.2限制溫升值驗(yàn)算：，。Bd式中：B軸承寬度（ mm ） ； p軸瓦材料的許用平均壓強(qiáng)（MPa）。20000100060pvBFndndBFpvMpam/s33smvdnv/100060.3限制溫升及加劇磨損驗(yàn)算滑動速度：限制pv是為了。 p

13、v摩擦功耗發(fā)熱量易膠合：。342201.: ()4FppMPakddz驗(yàn)算平均壓強(qiáng)02.:/30000()F npvpvpvMPa m skddz驗(yàn)算值三.推力滑動軸承的計算 a)實(shí)心式 b)空心式 c)單環(huán)式 d)多環(huán)式Z止推環(huán)數(shù)。式中：d2、d0止推軸承環(huán)形接觸面的外徑和內(nèi)徑。3517.6流體動力潤滑的基本理論雷諾方程yxp平衡方程：代入：粘度公式y(tǒng)u22)yuyuyxp（取微單元體受力分析，x軸方向36212yC yC1 p積分得u=2x代入邊界條件：y=0，u=v；y=h，u=0流速方程：yhyxpyhhvu)(21)(連續(xù)流動方程：任何截面沿x方向單位寬度流量qx相等301212hx

14、phvdyuqhx設(shè)在最大油壓Pmax處，h=h0(即0 xp 時，h=h0)，此時：02hvqx301212121hxpvhvh37vVxyVvV=0F 油壓p分布曲線 vv0px0px0px036()pvhhxh一維雷諾方程：h0為油壓最大處的間隙38 形成流體動力潤滑的必要條件：1.潤滑油有一定粘度；2.兩摩擦表面有一定相對滑動速度；3.兩表面形成收斂的油楔；4.充足的供油。（最小油膜厚度大于粗糙度）楔形效應(yīng)036()pvhhxh一維雷諾方程：3917.7液體動壓軸承的設(shè)計計算一一.流體動壓滑動軸承的工作狀態(tài)no1oo1oo1oo1onn靜止靜止啟動啟動不穩(wěn)定運(yùn)行不穩(wěn)定運(yùn)行穩(wěn)定運(yùn)行穩(wěn)定運(yùn)

15、行RRRR40二二.徑向滑動軸承的主要幾何參數(shù).半徑間隙rR.相對間隙r.偏心距e.偏心率e.最小油膜厚度min(1)(1)herh RrOOMhm i neFOOMe c o scoscos(1cos )hRree 任一 角處的油膜厚度41h RrOOMhm i neFOOMe c o s42三、承載能力和索氏數(shù)三、承載能力和索氏數(shù)S S0 0 軸承包角，軸瓦連續(xù)包圍軸頸所對應(yīng)的角度。1+2 承載油膜角1 油膜起始角2 油膜終止角p=pmax處：h=h0，=0 從OO起至任意膜厚處的油膜角。4344當(dāng)B=，即無限寬軸承時，油沿軸向無流動306hhhvdxdprddx )cos1 (h rv轉(zhuǎn)

16、換為極坐標(biāo)：得：ddp302)cos1 ()cos(cos645積分一次得任意處的油膜壓力p：ddpp302)cos1 ()cos(cos611在1至2區(qū)間內(nèi)，沿外載荷方向單位寬度的油膜力為：rdpF)(180cos211對有限寬軸承，若不計端泄，油膜承載力F為：2110032(coscos)cos 1801cosd BFdd),(.02fSBdFS0 索氏數(shù)，無量綱46S 安全系數(shù)，考慮表面形狀不準(zhǔn)確和零件變形，S2 一般可??；四、保證液體動力潤滑的條件（四、保證液體動力潤滑的條件（）：）：)()1 (21minzzRRSrhRz1、Rz2 軸頸、軸瓦表面微觀不平度的十點(diǎn)高度，m47五. 熱

17、平衡計算目的：為了控制潤滑油的溫升，需進(jìn)行熱平衡計算。熱平衡條件為：摩擦生熱量潤滑油帶走的熱量軸承散發(fā)的熱量vpbFcqtBdt 式中：摩擦因數(shù)；cp潤滑油的比定壓熱容，一般為16802100 J/(kg.K)qv潤滑油的體積流量（m3/s），ab軸承的表明傳熱系數(shù)t出油平均溫度 t2 與進(jìn)油溫度 t1 之差（）；潤滑油的密度，一般為850900 （kgm3）。48液體動力潤滑徑向滑動軸承的計算6其中：BdCqqv Cq流量系數(shù)，與 B/d 和 有關(guān)。CC摩擦特性系數(shù)，與 B/d 和 有關(guān)將兩式代入上式得：溫升 注：一般按潤滑油平均溫度時的粘度，計算軸承的承載能力。 計算時，通常取 t1= 3

18、545。t平均溫度：Ctttttm7521)(2112149六、參數(shù)選擇六、參數(shù)選擇5 . 15 . 0dBB/d 端泄量，承載能力 ，軸承剛度，t，B/d端泄量，承載能力，運(yùn)轉(zhuǎn)穩(wěn)定性50 F 承載能力，但易發(fā)熱dBFp p F一定時，B、d可，尺寸；傳動較平穩(wěn)p hmin 不易形成動壓潤滑，磨損p F，軸頸運(yùn)動易失穩(wěn)高速：發(fā)熱嚴(yán)重 使 q 端泄，溫升重載：承載能力 選51液體動力潤滑徑向滑動軸承的計算9七、液體動力潤滑徑向滑動軸承的設(shè)計過程已知條件：外加徑向載荷F(N)，軸頸轉(zhuǎn)速n(r/min)及軸頸直徑d(mm)。設(shè)計及驗(yàn)算： 保證在平均油溫 tm下 hmin h 驗(yàn)算溫升 選擇軸承材料，驗(yàn)算 p、v、pv。 選擇軸承參數(shù)，如軸承寬度