第十二章 滑動軸承

1、第十二章第十二章 滑動軸承滑動軸承 121 概述 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: 液體潤滑軸承液體潤滑軸承無潤滑軸承無潤滑軸承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:徑向滑動軸承徑向滑動軸承止推滑動軸承止推滑動軸承 不完全液體潤滑軸承不完全液體潤滑軸承二、滑動軸承的特點(diǎn)和應(yīng)用二、滑動軸承的特點(diǎn)和應(yīng)用 無潤滑軸承：無潤滑軸承： 結(jié)構(gòu)簡單，使用方便，但損耗較大。結(jié)構(gòu)簡單，使用方便

2、，但損耗較大。 液體潤滑軸承的特點(diǎn)有（與滾動軸承比）：液體潤滑軸承的特點(diǎn)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(jié)構(gòu)的需要；結(jié)構(gòu)的需要；（4）液體摩擦軸承具有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

3、動軸承的?。Σ涟l(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(jié)構(gòu)（如發(fā)動機(jī)連桿與曲軸之間）、適宜使用在剖分結(jié)構(gòu)（如發(fā)動機(jī)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122 徑向滑動軸承的主要類型 一、整體式徑向滑動軸承 特點(diǎn)：1）結(jié)構(gòu)簡單、成本低 2）軸套磨損后，間隙無法調(diào)整 3）裝拆不便（只能從軸端裝拆）適于低速

4、、輕載或間隙工作的機(jī)器。如圖，由軸承座、整體軸套、油孔等組成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(diào)整墊片的厚度來調(diào)整間隙面上的調(diào)整墊片的厚度來調(diào)整間隙。垂直載荷用垂直載荷用傾斜載荷用傾斜載荷用二、剖分式徑向滑動軸承 三、自動調(diào)心式 R(球)123 滑動軸承的材料及軸瓦結(jié)構(gòu) 一、滑動軸承的材料 滑動軸承的失效形式滑動軸承的失效形式:磨粒磨損、刮傷、磨粒磨損、刮傷、膠合、疲勞剝落、腐蝕膠合、疲勞剝落、腐蝕主要失效形式是軸瓦的膠合和磨損主要失效形式是軸瓦的膠合

5、和磨損1、對軸承材料的要求 2、常用材料 金屬材料： 1）鑄鐵 2）軸承合金 3）銅合金 4）鋁基合金 5）多孔質(zhì)金屬材料（粉末冶金） 非金屬材料塑料、橡膠 （1）有足夠的疲勞強(qiáng)度，保證足夠的疲勞壽命；）有足夠的疲勞強(qiáng)度，保證足夠的疲勞壽命；（2）有足夠的抗壓強(qiáng)度，防止產(chǎn)生塑性變形；）有足夠的抗壓強(qiáng)度，防止產(chǎn)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

6、適應(yīng)性和嵌藏性，容納固體顆粒、避免劃傷；）有較好的適應(yīng)性和嵌藏性，容納固體顆粒、避免劃傷；（7）良好的導(dǎo)熱性，散熱好、防止燒瓦；）良好的導(dǎo)熱性，散熱好、防止燒瓦；（8）經(jīng)濟(jì)性、加工工藝性好。）經(jīng)濟(jì)性、加工工藝性好。一、對軸瓦材料的要求一、對軸瓦材料的要求滑動軸承材料指的是軸瓦和軸承襯的材料滑動軸承材料指的是軸瓦和軸承襯的材料二、常用的軸瓦材料及其性質(zhì)（表二、常用的軸瓦材料及其性質(zhì)（表12-2） 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（

7、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性、耐磨性和抗膠合性但軸承合金強(qiáng)度不高，價格很貴。但軸承合金強(qiáng)度不高，價格很貴。在鋼或銅制成的軸瓦內(nèi)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(nèi)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）

8、青銅抗膠合能力僅次于軸承合金，強(qiáng)度較高抗膠合能力僅次于軸承合金，強(qiáng)度較高鑄錫磷青銅：減摩、抗磨好，強(qiáng)度高，用于重載。鑄錫磷青銅：減摩、抗磨好，強(qiáng)度高，用于重載。鉛青銅：抗疲勞、導(dǎo)熱、高溫時鉛起潤滑作用。鉛青銅：抗疲勞、導(dǎo)熱、高溫時鉛起潤滑作用。鋁青銅：抗沖擊強(qiáng)、抗膠合差。鋁青銅：抗沖擊強(qiáng)、抗膠合差。（3）黃銅：）黃銅：滑動速度不高，綜合性能不如軸承合金、青銅?；瑒铀俣炔桓撸C合性能不如軸承合金、青銅。（4）鋁合金：）鋁合金：強(qiáng)度高、導(dǎo)熱好、價格便宜，抗膠合差、耐磨差。強(qiáng)度高、導(dǎo)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：

9、）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(dǎo)熱性差。摩擦系數(shù)小，耐沖擊，導(dǎo)熱性差。124 軸瓦結(jié)構(gòu)軸瓦結(jié)構(gòu) 單金屬軸瓦：單金屬軸瓦：結(jié)構(gòu)簡單，成本低結(jié)構(gòu)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(yīng)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

10、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(shè)注油孔在軸承上方開設(shè)注油孔剖分式軸瓦剖分式軸瓦1、軸瓦的形式與結(jié)構(gòu) 為了向摩擦表面輸送為了向摩擦表面輸送和分布潤滑劑，在軸和分布潤滑劑，在軸瓦內(nèi)面開有油溝瓦內(nèi)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2、油孔、油槽和油室 油孔、油槽開設(shè)原則 ：1、潤滑油應(yīng)從油膜壓力最小處輸入軸承 2、油槽（溝）開在非承載區(qū)，否則會降低油膜的承載能力 3、油槽軸向不能開通，

11、以免油從油槽端部大量流失 4、水平安裝軸承油槽開半周，不要延伸到承載區(qū)，全周油槽應(yīng)開在靠近軸承端部處。軸瓦的應(yīng)用軸瓦的應(yīng)用彈塑瓦滑動軸承應(yīng)用彈塑瓦滑動軸承應(yīng)用彈塑瓦推力軸承彈塑瓦推力軸承彈塑瓦滑動軸承應(yīng)用彈塑瓦滑動軸承應(yīng)用彈塑瓦軸承彈塑瓦軸承彈塑瓦滑動軸承應(yīng)用彈塑瓦滑動軸承應(yīng)用彈塑瓦徑向軸承彈塑瓦徑向軸承125 滑動軸承潤滑劑的選用 一、潤滑劑的選擇 工作載荷、相對滑動速度、工作溫度和特殊工作環(huán)境 1、潤滑油 表12-4（1）壓力大、溫度高、載荷沖擊變動大 粘度大的潤滑油 （2）滑動速度大 粘度較低的潤滑油 （3）粗糙或未經(jīng)跑合的表面 粘度較高的潤滑油 2、潤滑脂 表12-3 3、固體潤滑劑

12、二、潤滑方法 1、油潤滑 連續(xù)供油: 間歇供油:油壺或油槍1) 滴油潤滑 2) 繩芯潤滑3) 油環(huán)潤滑 4) 浸油潤滑 5) 飛濺潤滑 6) 壓力循環(huán)潤滑 2、脂潤滑 旋蓋式油脂杯、黃油槍 126 非全液體潤滑滑動軸承的計算 一、徑向滑動軸承 1、限制平均比壓P 目的：避免在載荷作用下潤滑油被完全擠出 pdBFp2、限制軸承的p、v值 目的：限制pv是控制軸承溫升，避免邊界膜的破裂 19100100060vpBFndndBFvp工作條件：邊界膜不遭破裂，維持粗糙表面微腔內(nèi)有液體潤滑存在。3、限制滑動速度v 目的：當(dāng)p較小時，避免由于v過高而引起軸瓦加速磨損 100060vdnv二、推力滑動軸承

13、 限制軸承平均比壓p和pvm值 三、非液體摩擦徑向滑動軸承的配合三、非液體摩擦徑向滑動軸承的配合一、流體動壓潤滑形成原理一、流體動壓潤滑形成原理1.基本假設(shè)基本假設(shè)(1)兩板間流體作層流運(yùn)動；兩板間流體作層流運(yùn)動；(2)兩板間流體是牛頓流體，其兩板間流體是牛頓流體，其粘度只隨溫度的變化而改變粘度只隨溫度的變化而改變,忽忽略壓力對粘度的影響，而且流略壓力對粘度的影響，而且流體是不可壓縮的；體是不可壓縮的；(3)與兩板與兩板M、N相接觸的流體層與板間無滑動出現(xiàn)；相接觸的流體層與板間無滑動出現(xiàn)；（4）流體的重力和流動過程中產(chǎn)生的慣性力可以略去；）流體的重力和流動過程中產(chǎn)生的慣性力可以略去；（5）由于

14、間隙很小，壓力）由于間隙很小，壓力p沿沿y方向大小不變；方向大小不變；（6）平板沿）平板沿Z方向無限長，所以流體沿方向無限長，所以流體沿Z方向無流動。方向無流動。127 液體動力潤滑徑向滑動軸承的設(shè)計計算 2.流體動壓力的形成及承載原理流體動壓力的形成及承載原理從層流運(yùn)動的油膜中取一微單元體進(jìn)行分析從層流運(yùn)動的油膜中取一微單元體進(jìn)行分析,可得可得22dpddxdy此式說明壓力沿此式說明壓力沿x方方向的變化率與速度向的變化率與速度梯度沿梯度沿y方向的變化方向的變化率成正比。率成正比。dpddxdy 將將ddy 代入代入得得流體動壓力的形成和壓力油膜承載原理流體動壓力的形成和壓力油膜承載原理靠運(yùn)動

15、表面帶動粘性流體以足夠的速度流經(jīng)收斂形間隙時靠運(yùn)動表面帶動粘性流體以足夠的速度流經(jīng)收斂形間隙時,流體內(nèi)所產(chǎn)生壓力叫流體動壓力流體內(nèi)所產(chǎn)生壓力叫流體動壓力間隙內(nèi)具有動壓力的油層稱為流體動壓油膜間隙內(nèi)具有動壓力的油層稱為流體動壓油膜前后向壓力dxxppdyy上下面剪切應(yīng)力p二、流體動壓基本方程二、流體動壓基本方程由x方向的力平衡條件，得 yxp代入牛頓粘性流體定律： yu22yuxp21221cycyxpuy=0 時，u=v ； y=h 時，u=0， 得積分常數(shù)c1、c2 xpyhyhyhvu2)()(不計側(cè)漏，沿x方向，任一截面單位寬度的流量為 301212hxphvudyqhxp=pmax處油

16、膜厚度為h0，流量：02hvqx3012122hxphvhv306hhhvxpxhvxphx6)(3xhvzphzxphx6)()(33一維雷諾流體動力潤滑方程對x取偏導(dǎo)數(shù)：考慮沿Z方向的流動：二維雷諾流體動力潤滑方程：油楔承載機(jī)理 306hhhvxp油壓的變化：潤滑油的粘度、 表面滑動速度、油膜厚度全部油膜壓力之和即為油膜的承載能力兩滑動表面平行。平行油膜各處油壓與入口、出口處相等，不能產(chǎn)生高于外面壓力的油壓支承外載。 油膜呈收斂楔形，油楔內(nèi)各處油壓都大于入口和出口處的壓力，產(chǎn)生正壓力以支承外載形成流體動力潤滑的必要條件是 （1）相對運(yùn)動兩表面必須形成一個收斂楔形 （2）被油膜分開的兩表面必

17、須有一定的相對滑動速度vs，其運(yùn)動方向必須使?jié)櫥瑥拇罂诹鬟M(jìn)，小口流出。 （3）潤滑油必須有一定的粘度，供油要充分。 三、徑向滑動軸承液體動力潤滑狀態(tài)的建立過程 1、起動時2、不穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)階段 3、穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)階段 四、徑向滑動軸承的幾何關(guān)系和承載能力 1、幾何關(guān)系 直徑間隙： dD半徑間隙： rR偏心率： rd偏心距： 1ooe 相對間隙： /ex 根據(jù)余弦定律可得 1AOO)cos1 ()cos1 (xrxh任意位置的油膜厚度 1）壓力最大處油膜厚度2）油膜最小厚度hmin 2、油膜承載能力 極坐標(biāo)形式的雷諾方程),(fddp從壓力區(qū)起始角 至任意角 進(jìn)行積分，得任意角處的壓力 1再求壓力在外載荷

18、方向上的分量 yp將上式在壓力區(qū)內(nèi)積分（求和），得到軸承單位寬度上的油膜承載能力 引入修正系數(shù)A，考慮端泄的影響 221BZAppyy2/2/BBydZpF油膜能承受的載荷 2/2/32122116BBdZfdfdfrFCdBF2 2/2/3212113BBFdZfdfdfBCCF承載量系數(shù) 表12-4hmin越?。▁越大），B/d越大，CF越大，軸承的承載能力F越大。3、最小油膜厚度hmin hmin不能小于軸頸與軸瓦表面微觀不平度之和 )(21minZZRRSh上式與流體動力潤滑的三個基本條件 流體動力潤滑的充分必要條件五、軸承的熱平衡計算1、軸承中的摩擦與功耗 由牛頓粘性定律可得油層中摩擦力 dBFf摩擦系數(shù)： pnFFff30255. 0pf摩擦功耗引起軸承單位時間內(nèi)的發(fā)熱量 H= f FV 2、軸承耗油量 = 承載區(qū)端泄流量Q1 + 非承載區(qū)端泄流量Q2 + 軸瓦供油槽兩端流出的附加流量 Q3進(jìn)入軸承的潤滑油總流量Q Q13、軸承溫升 （1）粘度間隙改變，使軸承的承載能力下降（2）會使金屬軟化發(fā)生抱軸事故摩擦產(chǎn)生的熱量H = 端泄?jié)櫥退鶐ё邿崃縃1 + 軸承散發(fā)熱量H2熱平衡條件：單位時間內(nèi))()()(12CvBdQcPftttS潤滑油平均溫度tm21tttm為保證承載要求tm(354