第十五章滑動軸承

1、主要內(nèi)容主要內(nèi)容: : 滑動軸承的類型、結(jié)構(gòu)滑動軸承的類型、結(jié)構(gòu) 滑動軸承的材料和選擇滑動軸承的材料和選擇 非液體潤滑軸承的設(shè)計(jì)計(jì)算非液體潤滑軸承的設(shè)計(jì)計(jì)算 動壓潤滑基本原理動壓潤滑基本原理 本章重點(diǎn)本章重點(diǎn): : 軸瓦的材料及結(jié)構(gòu)軸瓦的材料及結(jié)構(gòu) 非液體潤滑軸承的設(shè)計(jì)計(jì)算非液體潤滑軸承的設(shè)計(jì)計(jì)算 動壓潤滑基本原理動壓潤滑基本原理本章難點(diǎn)本章難點(diǎn): : 動壓潤滑基本原理動壓潤滑基本原理一、軸承功用一、軸承功用滑動滑動軸承軸承 動畫動畫滾動滾動軸承軸承 動畫動畫1、支承軸及軸上零件，并保證旋轉(zhuǎn)精度；、支承軸及軸上零件，并保證旋轉(zhuǎn)精度；2、減少軸與支承間的摩擦與磨損。、減少軸與支承間的摩擦與磨損。

2、向心向心軸承軸承推力推力軸承軸承向心推力軸承向心推力軸承二、軸承的分類二、軸承的分類1.按摩擦性質(zhì)按摩擦性質(zhì)2.按載荷的方向按載荷的方向12-1概述概述滑動軸承滑動軸承滾動軸承：滾動軸承：摩擦損失較小摩擦損失較小，且已高度，且已高度標(biāo)準(zhǔn)化標(biāo)準(zhǔn)化，應(yīng)用極為廣泛應(yīng)用極為廣泛。但以下場合不適用：1.要求徑向尺寸很??；2.振動和沖擊載荷很大；3.因裝配原因必需用剖分式；4.特別重型的；5.工作轉(zhuǎn)速特別高或要求回轉(zhuǎn)精度特別高?；瑒虞S承：滑動軸承： 高速、高精度、重載、結(jié)構(gòu)上要求剖分等場合。例如：汽輪機(jī)、離心式壓縮機(jī)、內(nèi)燃機(jī)、大型電機(jī)（高速高精度） 水泥攪拌機(jī)、滾筒清砂機(jī)、破碎機(jī)等（低速重載帶沖擊）三、滑

3、動軸承應(yīng)用三、滑動軸承應(yīng)用1.按承載方向分2.按滑動表面間潤滑狀態(tài)分徑向軸承止推軸承3.按液體潤滑承載機(jī)理分整體式對開式液體潤滑軸承不完全液體潤滑軸承無潤滑軸承液體動力潤滑軸承液體靜壓潤滑軸承四、滑動軸承的分類四、滑動軸承的分類12-2 滑動軸承的主要結(jié)構(gòu)形式滑動軸承的主要結(jié)構(gòu)形式一、向心滑動軸承一、向心滑動軸承主要承受徑向載荷主要承受徑向載荷FRFR1 整體式滑動軸承結(jié)構(gòu)：軸承座，軸承襯套結(jié)構(gòu)：軸承座，軸承襯套特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡單，價格低廉，特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡單，價格低廉， 裝拆不便，磨損后不可裝拆不便，磨損后不可 調(diào)整間隙，低速輕載調(diào)整間隙，低速輕載 軸瓦能擺動，適應(yīng)軸的變形軸瓦能擺動，適應(yīng)軸的變形,

4、 ,用于用于支承跨距較大或多支點(diǎn)的長軸支承跨距較大或多支點(diǎn)的長軸3 自動調(diào)心式滑動軸承 2 對開/剖分式滑動軸承結(jié)構(gòu)：軸承座、軸承蓋，結(jié)構(gòu)：軸承座、軸承蓋， 剖分剖分軸瓦軸瓦、螺栓聯(lián)接、螺栓聯(lián)接特點(diǎn)：裝拆方便，磨損后可調(diào)整特點(diǎn)：裝拆方便，磨損后可調(diào)整 間隙，應(yīng)用廣泛，結(jié)構(gòu)已間隙，應(yīng)用廣泛，結(jié)構(gòu)已 標(biāo)準(zhǔn)化。標(biāo)準(zhǔn)化。軸瓦軸承襯下圖是一種常見的承受軸向載荷的止推軸承，它由軸承座1、推力軸瓦2、向心軸瓦3組成。為了便于對中，推力軸瓦底部制成球面，銷釘4用來防止推力軸瓦2隨軸5一起轉(zhuǎn)動。這種軸承主要承受軸向載荷，也可借助向心軸瓦3承受較小的徑向載荷。 在止推軸承上開出若干楔形扇形面 固定式 可傾式可形成

5、動壓潤滑可形成動壓潤滑二、推力滑動軸承二、推力滑動軸承主要承受軸向載荷主要承受軸向載荷F FA A 實(shí)心、空心、 單環(huán)、多環(huán)式 軸瓦直接與軸頸配合，工作表面軸瓦直接與軸頸配合，工作表面承載面、摩擦面；承載面、摩擦面；非液非液體摩擦滑動軸承的工作能力和使用壽命，主要取決于軸瓦材料的選體摩擦滑動軸承的工作能力和使用壽命，主要取決于軸瓦材料的選擇及結(jié)構(gòu)的合理性。擇及結(jié)構(gòu)的合理性。軸瓦結(jié)構(gòu)軸瓦結(jié)構(gòu)厚壁、 薄壁整體式對開式單層、雙層、多層材料三、對軸瓦結(jié)構(gòu)的要求三、對軸瓦結(jié)構(gòu)的要求P2811 軸瓦結(jié)構(gòu)2 軸承應(yīng)開油孔、油溝(油的供應(yīng)、輸送及分布)開設(shè)油孔及油溝的原則：開設(shè)油孔及油溝的原則：1 1） 進(jìn)油

6、口開在非承載區(qū)，否則會降低油膜的承載能力進(jìn)油口開在非承載區(qū)，否則會降低油膜的承載能力 3 3）油槽軸向不能開通，以免油從油溝端部大量流失）油槽軸向不能開通，以免油從油溝端部大量流失 單單整體式整體式最大油膜厚度處油膜壓力最小最大油膜厚度處油膜壓力最小雙雙對開式對開式剖分面處剖分面處周向油槽周向油槽載荷方向變動范圍超過載荷方向變動范圍超過180中部中部軸向油槽軸向油槽2 2）油槽）油槽 3 剖分式軸瓦的剖分面應(yīng)載荷 斜開向心軸承斜開向心軸承12-3 滑動軸承的失效形式及常用材料滑動軸承的失效形式及常用材料 p.277一、失效形式一、失效形式 間隙間隙運(yùn)動精度運(yùn)動精度耗功耗功溫度溫度粘度粘度潤滑惡

7、化潤滑惡化燒瓦、膠合燒瓦、膠合磨粒磨損(主要):刮傷:咬粘（膠合）:疲勞剝落:腐蝕:硬?；虼植诜逵擦；虼植诜骞蝹蝹麧櫥櫥д掣胶瓦w移粘附和遷移VS方向的裂紋方向的裂紋軸承襯疲勞剝落軸承襯疲勞剝落潤滑劑對金屬元素的氧化及腐蝕潤滑劑對金屬元素的氧化及腐蝕要求：要求：1 1、摩擦系數(shù)??；、摩擦系數(shù)?。? 2、耐磨、耐蝕、抗膠合能力強(qiáng)；、耐磨、耐蝕、抗膠合能力強(qiáng)； 3 3、足夠的強(qiáng)度和可塑性；、足夠的強(qiáng)度和可塑性；4 4、導(dǎo)熱性好，熱膨脹系數(shù)小、導(dǎo)熱性好，熱膨脹系數(shù)小 二、軸承材料二、軸承材料 P274第11 以錫或銻為軟基體，均夾著銻錫、銅錫硬晶粒順應(yīng)性、嵌入性和磨合性最好，但價高價高、強(qiáng)

8、度低強(qiáng)度低做軸承襯軸承襯澆鑄澆鑄在鋼、鑄鐵或青銅軸瓦上在鋼、鑄鐵或青銅軸瓦上。1）軸承合金 (白合金、巴氏合金) 1 金屬材料: 表12-2 p.275硬晶粒錫(銻)2） 青銅 青銅的強(qiáng)度高，耐磨性與導(dǎo)熱性好，但可塑青銅的強(qiáng)度高，耐磨性與導(dǎo)熱性好，但可塑性差，不易跑合。性差，不易跑合。 用于軸瓦的青銅有錫青銅、鋁青銅、鉛青銅用于軸瓦的青銅有錫青銅、鋁青銅、鉛青銅黃銅、鑄鐵、鋁基軸承合金等黃銅、鑄鐵、鋁基軸承合金等2.粉末冶金材料(多孔質(zhì)金屬材料) 3 非金屬材料：塑料、尼龍、橡膠、硬木含油軸承（含油軸承（鐵（銅）粉石墨鐵（銅）粉石墨壓型壓型燒結(jié)）燒結(jié)） 這這種軸承具有多孔性組織，孔隙內(nèi)可以儲存

9、潤滑油。種軸承具有多孔性組織，孔隙內(nèi)可以儲存潤滑油。常用材料性能比較常用材料性能比較材料材料組成組成性能特點(diǎn)性能特點(diǎn)應(yīng)用應(yīng)用軸承合金軸承合金(巴氏合金巴氏合金)Sn,Pb,Sb合金合金耐磨，磨合，導(dǎo)熱耐磨，磨合，導(dǎo)熱性，油吸附性好性，油吸附性好強(qiáng)度小，價格貴強(qiáng)度小，價格貴重載，中高速重載，中高速青銅青銅Cu+Sn,Pb, Al較硬較硬,強(qiáng)度高強(qiáng)度高,耐磨耐磨磨合性差磨合性差重載，中速重載，中速粉末冶金粉末冶金Fe+石墨石墨Cu+石墨石墨含油軸承含油軸承韌性低韌性低平穩(wěn)載荷，無平穩(wěn)載荷，無沖擊，中低速沖擊，中低速鑄鐵鑄鐵HT、KT軸頸硬度軸頸硬度軸瓦硬度軸瓦硬度 輕載，低速輕載，低速12-6不完

10、全液體潤滑滑動軸承的設(shè)計(jì)計(jì)算不完全液體潤滑滑動軸承的設(shè)計(jì)計(jì)算維持邊界油膜不遭破裂維持邊界油膜不遭破裂 最低要求 p.281第5(一)設(shè)計(jì)準(zhǔn)則主要失效磨粒磨損燒瓦、膠合 1.2.3.pppvpvvv條件性油不被過大壓力擠出不產(chǎn)生過大磨損不產(chǎn)生過大磨損限制溫升防止油膜破裂防止膠合防止膠合限制局部pv值限制局部溫升限制局部溫升(二)設(shè)計(jì)計(jì)算步驟步驟:(1) 確定軸承結(jié)構(gòu)型式, 選擇軸瓦和軸承襯材料;(2) 選取軸承的寬徑比B/d, 確定軸承的寬度B;(3) 驗(yàn)算軸承的的工作能力。dB 一.徑向軸承： P286 pBdFppvdnBdFpv601000MPa m/S (12-2)2.驗(yàn)算驗(yàn)算p值值MP

11、a (12-1)1.軸承壓強(qiáng)軸承壓強(qiáng)(p)驗(yàn)算驗(yàn)算油不被過大壓力擠出不產(chǎn)生不產(chǎn)生 過大磨損過大磨損限制溫升防止油膜破裂防止膠合防止膠合二. 推力軸承F徑向載荷N ； B軸承寬度mm；d軸頸直徑mm ； n軸頸轉(zhuǎn)速r/min ；p，pv 許用應(yīng)力MPa , MPam/S 查表(12-2)3.驗(yàn)算值驗(yàn)算值 限制局部pv值限制局部溫升限制局部溫升 vv m/s (12-3)二.止推軸承 P.2871.軸承壓強(qiáng)驗(yàn)算軸承壓強(qiáng)驗(yàn)算: pddZFpa )(42122 pVpVm d2 、 d1環(huán)狀支承面的外、內(nèi)徑mm Z軸環(huán)數(shù)2.驗(yàn)算值驗(yàn)算值: Mpa (12-4)Mpa m/S (12-5)Vm 支承面平

12、均半徑的圓周速度 m/s100060ndVmm221dddmp,pV 許用應(yīng)力Mpa, Mpam/S (表12-5, P.287)d212-5 潤滑劑和潤滑裝置潤滑劑和潤滑裝置P284 、 P52潤潤潤滑油潤滑油液體液體滑滑潤滑脂潤滑脂半固體半固體劑劑固體潤滑劑固體潤滑劑一、潤滑劑一、潤滑劑潤滑目的：摩擦功耗潤滑目的：摩擦功耗磨損磨損, , 冷卻、吸振、防銹冷卻、吸振、防銹1 潤滑油主要性能指標(biāo)主要性能指標(biāo): :粘度粘度dydu牛頓液體流動定律牛頓液體流動定律即：潤滑油作層流流動即：潤滑油作層流流動時時, ,各油層間的剪應(yīng)力各油層間的剪應(yīng)力與速度梯度成正比。與速度梯度成正比。粘度受溫度影響很大

13、：溫度粘度受溫度影響很大：溫度粘度粘度潤滑效果潤滑效果。動力粘度（常簡稱為粘度）動力粘度（常簡稱為粘度）PaS(Ns/mPaS(Ns/m2 2)()(國國際際) )它標(biāo)志著液體抵抗變形的能力它標(biāo)志著液體抵抗變形的能力, , 液體的內(nèi)摩擦液體的內(nèi)摩擦阻力的大小。阻力的大小。dydu潤滑效果好，具冷卻、清洗作用。潤滑效果好，具冷卻、清洗作用。但供油、密封麻煩。但供油、密封麻煩。 使用潤滑油使用潤滑油特點(diǎn)特點(diǎn): :運(yùn)動粘度運(yùn)動粘度(m(m2 2/s)/s)： 常用單位常用單位液體密度液體密度(kg/m(kg/m3 3) )選擇原則：溫度高、載荷大選擇原則：溫度高、載荷大粘度高；粘度高； 載荷小、速度

14、高載荷小、速度高粘度??；粘度??；2 潤滑脂潤滑油潤滑油+ +稠化劑稠化劑( (如鈣、鈉、鋁等金屬皂如鈣、鈉、鋁等金屬皂) )混合稠化混合稠化而成。而成。特點(diǎn)特點(diǎn): :油膜承載力大，不易流失，易密油膜承載力大，不易流失，易密 封維護(hù)封維護(hù), , 但啟動阻力大，散熱性差。但啟動阻力大，散熱性差。3 固體潤滑劑石墨、石墨、oSoS2 2、聚氟乙稀等、聚氟乙稀等一般用于有特殊要求的場合。一般用于有特殊要求的場合。間歇潤滑間歇潤滑: :油孔、油杯油孔、油杯連續(xù)潤滑連續(xù)潤滑: :油杯、油環(huán)、飛濺、壓力油杯、油環(huán)、飛濺、壓力二、潤滑裝置二、潤滑裝置潤滑方法潤滑方法12-7 液體動力潤滑的基本原理 p.288

15、一、液體動壓的形成一、液體動壓的形成流體動力潤滑流體動力潤滑：兩相對兩相對運(yùn)動物體的摩擦表面，借助相對速度相對速度產(chǎn)生的油膜把兩表面完全隔開 由油膜產(chǎn)生的壓力油膜產(chǎn)生的壓力來平衡外載荷平衡外載荷1 基本方程建立的假設(shè) (圖12-12)1)1)Z Z向無限長向無限長, ,潤滑油在潤滑油在Z Z向向 沒有沒有流動；流動；2)2)壓力壓力p p不隨不隨y y值的大小而變化值的大小而變化, ,即即同一油膜截面上壓力為常數(shù)；同一油膜截面上壓力為常數(shù)；3)3)潤滑油的粘度潤滑油的粘度不隨壓力而變不隨壓力而變化化, ,并且忽略油層的重力和慣性；并且忽略油層的重力和慣性；4)4)潤滑油處于層流狀態(tài)。潤滑油處于

16、層流狀態(tài)。2 公式的建立0 dzdxdyydydzydzdydxxpppdzdy 取一微單元體取一微單元體(dx,dy,dz)(dx,dy,dz)它承受油壓它承受油壓p p、內(nèi)摩擦切應(yīng)力、內(nèi)摩擦切應(yīng)力根據(jù)平衡條件根據(jù)平衡條件: :由牛頓粘性定律由牛頓粘性定律油膜壓力變化率與速度梯度的導(dǎo)數(shù)有關(guān)。油膜壓力變化率與速度梯度的導(dǎo)數(shù)有關(guān)。yxpyu)712( 22yuxp1)油層的速度分布: (式a對y積分)21221CyCyxpu(a)油層速度由兩部分組成油層速度由兩部分組成由邊界條件:(d)直線直線拋物線拋物線xpyhy2hy-hvu 1 22xpyu 22yuxp(c)當(dāng)y=0 ,u=V當(dāng)y=h ,u=0(前)呈線性分布剪切流(后)呈拋物線分布壓力流(油壓沿x方向變化)2)潤滑油流量:流體連續(xù)原理流體連續(xù)原理 流過不同截面的流量相等。xphvhudyqh12230油壓最大處,速度呈線性分布3)液體動壓潤滑的基本方程 (一維雷諾方程):021vhq 306hhhvxp(12-8)hh0 0 油壓xp /h h0 0 油壓xp /h = h0 = 0 油壓最大xp /3. 形成動壓潤滑的必要條件:1.有楔形間隙有楔形間隙2.連續(xù)充滿粘性流體連續(xù)充滿粘性流體3.有相對運(yùn)動有相對運(yùn)動(由大截面由大截