機械行業(yè)分析管理設計及滑動軸承課件

第十二章滑動軸承§12-1滑動軸承概述§12-2滑動軸承的主要結(jié)構(gòu)型式§12-3滑動軸承的失效形式及常用材料§12-4軸瓦結(jié)構(gòu)§12-6不完全液體潤滑滑動軸承設計計算§12-7液體動力潤滑徑向滑動軸承設計計算§12-8其它形式滑動軸承簡介第十二章滑動軸承§12-1滑動軸承概述§12-2滑動軸軸系零部件軸系零部件第十二章滑動軸承§12-1滑動軸承概述§12-2滑動軸承的主要結(jié)構(gòu)型式§12-3滑動軸承的失效形式及常用材料§12-4軸瓦結(jié)構(gòu)§12-6不完全液體潤滑滑動軸承設計計算§12-7液體動力潤滑徑向滑動軸承設計計算§12-8其它形式滑動軸承簡介第十二章滑動軸承§12-1滑動軸承概述§12-2滑動軸滑動軸承原理：

滑動軸承原理：軸承的作用是支承軸。軸在工作時可旋轉(zhuǎn)，也可靜止。1．能承擔一定的載荷，具有一定的強度和剛度。2．具有小的摩擦力矩，使回轉(zhuǎn)件轉(zhuǎn)動靈活。3．具有一定的支承精度，保證被支承零件的回轉(zhuǎn)精度。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、軸承應滿足如下基本要求二、軸承的分類根據(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）。軸承軸承的作用是支承軸。軸在工作時可旋轉(zhuǎn)，也可靜止。1．能承擔一向心軸承推力軸承向心軸承推力軸承但是在以下場合，則主要使用滑動軸承：工作時軸承和軸頸的支撐面間形成直接或間接滑動摩擦的軸承，稱為滑動軸承。滾動軸承絕大多數(shù)都已標準化，故得到廣泛的應用?；瑒虞S承與滾動軸承１．工作轉(zhuǎn)速很高，如汽輪發(fā)電機。２．要求對軸的支承位置特別精確，如精密磨床。３．承受巨大的沖擊與振動載荷，如軋鋼機。４．特重型的載荷，如水輪發(fā)電機。５．根據(jù)裝配要求必須制成剖分式的軸承，如曲軸軸承。６．在特殊條件下工作的軸承，如軍艦推進器的軸承。７．徑向尺寸受限制時，如多輥軋鋼機。但是在以下場合，則主要使用滑動軸承：工作時軸承和軸頸的支機械行業(yè)分析管理設計及滑動軸承機械行業(yè)分析管理設計及滑動軸承根據(jù)所承受載荷的方向、滑動軸承可分為徑向軸承、推力軸承兩大類。根據(jù)軸系和拆裝的需要，滑動軸承可分為整體式和剖分式兩類。根據(jù)工作時相對運動表面間油膜形成原理的不同，液體摩擦滑動軸承又分為液體動壓潤滑軸承和液體靜壓潤滑軸承，簡稱動壓軸承和靜壓軸承。滑動軸承的類型根據(jù)潤滑狀態(tài)，滑動軸承可分為：不完全液體潤滑滑動軸承和完全液體潤滑滑動軸承。根據(jù)所承受載荷的方向、滑動軸承可分為徑向軸承、推力軸承兩大類第十二章滑動軸承§12-1滑動軸承概述§12-2滑動軸承的主要結(jié)構(gòu)型式§12-3滑動軸承的失效形式及常用材料§12-4軸瓦結(jié)構(gòu)§12-6不完全液體潤滑滑動軸承設計計算§12-7液體動力潤滑徑向滑動軸承設計計算§12-8其它形式滑動軸承簡介第十二章滑動軸承§12-1滑動軸承概述§12-2滑動軸整體式徑向滑動軸承特點：結(jié)構(gòu)簡單，成本低廉。軸承座整體軸套螺紋孔油杯孔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。整體式徑向滑動軸承特點：結(jié)構(gòu)簡單，成本低廉。軸承座整體軸套螺整體式軸承采用整體式軸瓦，整體式軸瓦又稱軸套，分為光滑軸套和帶縱向油槽軸套兩種。整體式軸承采用整體式軸瓦，整體式軸瓦又稱軸套，分為光整體式軸瓦整體式軸瓦徑向滑動軸承的典型結(jié)構(gòu)2對開式徑向滑動軸承特點：結(jié)構(gòu)復雜、可以調(diào)整磨損而造成的間隙、安裝方便。對開式軸承(剖分軸套)徑向滑動軸承的典型結(jié)構(gòu)2對開式徑向滑動軸承特點：結(jié)構(gòu)復雜、可對開式軸承(整體軸套)對開式軸承(整體軸套)機械行業(yè)分析管理設計及滑動軸承機械行業(yè)分析管理設計及滑動軸承剖分式軸承采用剖分式軸瓦。為了使軸承與軸瓦結(jié)合牢固，可在軸瓦基體內(nèi)壁制出溝槽，使其與合金軸承襯結(jié)合更牢。剖分式軸承采用剖分式軸瓦。為了使軸承與軸瓦結(jié)合牢固，剖分式軸瓦剖分式軸瓦止推滑動軸承止推滑動軸承止推滑動軸承由軸承座和止推軸頸組成。軸頸結(jié)構(gòu)形式：◆空心式：接觸面上壓力分布較均勻，潤滑條件較實心式好?！魡苇h(huán)式：利用軸頸的環(huán)形端面止推，用于低速輕載場合。◆多環(huán)式：可承受雙向軸向載荷，但各環(huán)間載荷分布不均?？招氖絾苇h(huán)式多環(huán)式止推滑動軸承由軸承座和止推軸頸組成。軸頸結(jié)構(gòu)形式：◆空心式【補充】軸頸摩擦與軸端摩擦【補充】軸頸摩擦與軸端摩擦實心式：空心式：實心式：空心式：第十二章滑動軸承§12-1滑動軸承概述§12-2滑動軸承的主要結(jié)構(gòu)型式§12-3滑動軸承的失效形式及常用材料§12-4軸瓦結(jié)構(gòu)§12-6不完全液體潤滑滑動軸承設計計算§12-7液體動力潤滑徑向滑動軸承設計計算§12-8其它形式滑動軸承簡介第十二章滑動軸承§12-1滑動軸承概述§12-2滑動軸滑動軸承失效形式滑動軸承失效形式磨損與膠合磨損與膠合疲勞裂紋與剝落疲勞裂紋與剝落汽車用滑動軸承故障原因的平均比率此外，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。故障原因不干凈潤滑油不足安裝誤差對中不良超載比率／％38.311.115.98.16.0故障原因腐蝕制造精度低氣蝕其它比率／％5.65.52.86.7

滑動軸承的主要失效形式為膠合和疲勞剝落，其他均可預防。汽車用滑動軸承故障原因的平均比率此外，滑動軸承還可能◆減摩性：材料副具有較低的摩擦系數(shù)?！裟湍バ裕翰牧系目鼓バ阅?，通常以磨損率表示?！艨挂д承裕翰牧系哪蜔嵝耘c抗粘附性。◆摩擦順應性：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良的能力?！羟度胄裕翰牧先菁{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。此外還應有足夠的強度和抗腐蝕能力、良好的導熱性、工藝性和經(jīng)濟性?！裟ズ闲裕狠S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)）。滑動軸承材料◆減摩性：材料副具有較低的摩擦系數(shù)。◆耐磨性：材料的抗磨滑動軸承的失效形式及常用材料3滑動軸承的失效形式及常用材料3機械行業(yè)分析管理設計及滑動軸承第十二章滑動軸承§12-1滑動軸承概述§12-2滑動軸承的主要結(jié)構(gòu)型式§12-3滑動軸承的失效形式及常用材料§12-4軸瓦結(jié)構(gòu)§12-6不完全液體潤滑滑動軸承設計計算§12-7液體動力潤滑徑向滑動軸承設計計算§12-8其它形式滑動軸承簡介第十二章滑動軸承§12-1滑動軸承概述§12-2滑動軸軸瓦可以由一種材料制成，也可以在高強度材料的軸瓦基體上澆注一層或兩層軸承合金作為軸承襯，稱為雙金屬軸瓦或三金屬軸瓦。為了使軸承襯與軸瓦基體結(jié)合牢固，可在軸瓦基體內(nèi)表面或側(cè)面制出溝槽。軸瓦的形式和結(jié)構(gòu)軸瓦可以由一種材料制成，也可以在高強度材料的軸瓦基體單材料、整體式厚壁鑄造軸瓦多材料、整體式、薄壁軋制軸瓦整體軸套卷制軸套單材料、整體式多材料、整體式、薄壁軋制軸瓦整體軸套卷制軸套薄壁軸瓦厚壁軸瓦多材料、對開式厚壁鑄造軸瓦多材料、對開式薄壁軋制軸瓦薄壁軸瓦厚壁軸瓦多材料、對開式厚壁鑄造軸瓦多材料、對開式薄壁按構(gòu)造分類整體式對開式按加工分類鑄造軋制按尺寸分類厚壁薄壁按材料分類單材料多材料需從軸端安裝和拆卸，可修復性差?？梢灾苯訌妮S的中部安裝和拆卸，可修復。節(jié)省材料，剛度不足，對軸承座孔的加工精度要求高。有足夠的強度和剛度，可降低對軸承座孔的加工精度。強度足夠的材料可直接作成軸瓦，如黃銅，灰鑄鐵。軸瓦襯強度不足，故采用多材料制作軸瓦。鑄造工藝性好，單件、大批生產(chǎn)均可，適用于厚壁型。只適用于薄壁軸瓦，具有很高的生產(chǎn)率。按構(gòu)造分類整體式對開式按加工分類鑄造軋制按尺寸分類厚壁軸承襯軸承襯目的：防止軸瓦相對于軸承座產(chǎn)生軸向和周向的相對移動。定位方法：對于軸向定位有凸緣軸瓦一端或兩端做凸緣。

定位唇

定位唇（凸耳）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。定位方法機械行業(yè)分析管理設計及滑動軸承機械行業(yè)分析管理設計及滑動軸承定位方法：對于周向定位有緊定螺釘（也可做軸向定位）

銷釘（也可做軸向定位）

定位方法：對于周向定位有緊定螺釘銷釘

軸瓦非承載區(qū)內(nèi)表面開有進油口和油溝，以利于潤滑油均勻分布在整個軸徑上。進油孔油槽F油孔及油槽◆目的：把潤滑油導入軸頸和軸承所構(gòu)成的運動副表面。軸瓦非承載區(qū)內(nèi)表面開有進油口和油溝，以利于潤滑油均勻◆原則：油孔和油槽盡量開在非承載區(qū)，以保證承載區(qū)油膜的連續(xù)性。盡量不要降低或少降低承載區(qū)油膜的承載能力；軸向油槽不能開通至軸承端部，應留有適當?shù)姆庥兔妗！粼瓌t：油孔和油槽盡量開在非承載區(qū)，以保證承載區(qū)油膜的連續(xù)滑動軸承的軸瓦結(jié)構(gòu)4◆形式：按油槽走向分——沿軸向、繞周向、斜向、螺旋線等。按油槽數(shù)量分——單油槽、多油槽等。單軸向油槽開在非承載區(qū)（在最大油膜厚度處）雙軸向油槽開在非承載區(qū)（在軸承剖分面上）雙斜向油槽（用于不完全液體潤滑軸承）滑動軸承的軸瓦結(jié)構(gòu)4◆形式：按油槽數(shù)量分——單油槽、多油槽第十二章滑動軸承§12-1滑動軸承概述§12-2滑動軸承的主要結(jié)構(gòu)型式§12-3滑動軸承的失效形式及常用材料§12-4軸瓦結(jié)構(gòu)§12-6不完全液體潤滑滑動軸承設計計算§12-7液體動力潤滑徑向滑動軸承設計計算§12-8其它形式滑動軸承簡介第十二章滑動軸承§12-1滑動軸承概述§12-2滑動軸四種滑動摩擦狀態(tài)隨著科學技術的發(fā)展，關于摩擦學的研究已逐漸深入到微觀研究領域，形成了微－納米摩擦學理論，引發(fā)出許多新的概念，比如提出了超潤滑的概念等。從理論上講，超潤滑是實現(xiàn)摩擦系數(shù)為零的摩擦狀態(tài)，但在實際研究中，一般認為摩擦系數(shù)在0.001量級（或更低）的摩擦狀態(tài)即可認為屬于超潤滑。關于這方面的研究也是目前微－納米摩擦學研究的一個重要方面，同學們應對此給予關注。四種滑動摩擦狀態(tài)隨著科學技術的發(fā)展，關于摩擦學的研究已逐失效形式與設計準則工作狀態(tài)：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。失效形式：邊界油膜破裂。設計準則：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、潤滑油供給等有關，目前尚無精確的計算方法，但一般可作條件性計算。校核內(nèi)容：１．驗算平均壓力p≤[p]，以防壓潰軸瓦，保證強度；２．驗算摩擦發(fā)熱pv≤[pv]，限制溫升，以防咬粘；３．驗算滑動速度v≤[v]，以防加速磨損。失效形式與設計準則工作狀態(tài)：因采用潤滑脂、油繩或滴油潤滑，故徑向滑動軸承的設計計算已知條件：外加徑向載荷F、軸頸轉(zhuǎn)速n及軸頸直徑d。

驗算及設計：１．驗算軸承的平均壓力p(MPa)[p]—軸瓦材料的許用壓力。２．驗算摩擦熱[pv]—軸承材料的pv許用值，MPa·m/s３．驗算滑動速度v(m/s)[v]—材料的許用滑動速度。徑向滑動軸承的設計計算已知條件：外加徑向載荷F、軸頸轉(zhuǎn)速n４．選擇配合可選H9/d9或H8/f7、H7/f6?；字崎g隙配合４．選擇配合可選H9/d9或H8/f7、H7/f6?；讬C械行業(yè)分析管理設計及滑動軸承第十二章滑動軸承§12-1滑動軸承概述§12-2滑動軸承的主要結(jié)構(gòu)型式§12-3滑動軸承的失效形式及常用材料§12-4軸瓦結(jié)構(gòu)§12-6不完全液體潤滑滑動軸承設計計算§12-7液體動力潤滑徑向滑動軸承設計計算§12-8其它形式滑動軸承簡介第十二章滑動軸承§12-1滑動軸承概述§12-2滑動軸四種滑動摩擦狀態(tài)隨著科學技術的發(fā)展，關于摩擦學的研究已逐漸深入到微觀研究領域，形成了微－納米摩擦學理論，引發(fā)出許多新的概念，比如提出了超潤滑的概念等。從理論上講，超潤滑是實現(xiàn)摩擦系數(shù)為零的摩擦狀態(tài)，但在實際研究中，一般認為摩擦系數(shù)在0.001量級（或更低）的摩擦狀態(tài)即可認為屬于超潤滑。關于這方面的研究也是目前微－納米摩擦學研究的一個重要方面，同學們應對此給予關注。四種滑動摩擦狀態(tài)隨著科學技術的發(fā)展，關于摩擦學的研究已逐流體潤滑1

v

v

F

v

vvh1aah2ccvvh0bbF【補充】§4-4：流體動力潤滑原理流體潤滑1vvFvvvh1aah2ccvvh0b流體動力潤滑方程的建立對流體膜壓力分布微分方程作如下假設，以便得到簡化形式的流體動力平衡方程。這些假設條件是：◆流體為牛頓流體；◆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)或勻速直線運動，且只有表面力作用于單元體上；◆流體不可壓縮，故流體中沒有“洞”可以“吸收”流質(zhì)；◆流體中的壓力在各流體層之間保持為常數(shù)。流體動力潤滑方程的建立對流體膜壓力分布微分方程作如下假設機械行業(yè)分析管理設計及滑動軸承兩次積分得：若將邊界條件：y=0時u=V，y=h時u=0代入得：可見，在兩板間隙中，任意一點的速度都由兩部分組成：一部分為剪切流，在y方向呈線性分布；另一部分為壓力流，在y方向呈拋物線分布。uu兩次積分得：若將邊界條件：y=0時u=V，y=h時u=潤滑油單位寬度體積流量設h=h0的截面上，油膜壓力最大。此時，油層速度速度呈三角形分布，此處流量為：整理得到流體動力潤滑的一維方程，即一維雷諾方程：由潤滑油的連續(xù)性，流經(jīng)各截面的流量相等，有:潤滑油單位寬度體積流量設h=h0的截面上，油膜壓一維雷諾方程：流體動力潤滑的必要條件

◆相對運動的兩表面間構(gòu)成楔形間隙；◆一定粘度的潤滑油，且供油充分。◆兩板間有足夠的相對速度，且大截面流入，小截面流出；h>h0時，油膜壓力增大；h<h0時，油膜壓力降低；h=h0時，油膜壓力最大；一維雷諾方程：流體動力潤滑的必要條件◆相對運動的兩表面間B→∞（無限寬）：一維雷諾方程端泄端泄BB為有限寬時：二維雷諾方程B→∞（無限寬）：一維雷諾方程端泄端泄BB為有限寬時：二維雷【例】試分析下圖所示四種摩擦副，在摩擦面間哪些摩擦副不能形成油膜壓力，為什么?（v為相對運動速度，油有一定的粘度。）【例】試分析下圖所示四種摩擦副，在摩擦面間哪些液體動力潤滑徑向滑動軸承的設計計算3流體動力潤滑的過程◆軸承的孔徑D和軸頸的直徑d名義尺寸相等；

直徑間隙Δ是公差形成的?！糨S頸上作用的液體壓力與F相平衡，在與F垂直的方向?！糨S頸最終的平衡位置可用偏位角φa和偏心距e來表示。液體動力潤滑徑向滑動軸承的設計計算3流體動力潤滑的過程◆軸承FeFe液體動力潤滑徑向滑動軸承的設計計算4徑向滑動軸承的幾何關系c—偏心率

c

＝e/δΔ為直徑間隙

Δ＝D－dδ為半徑間隙

δ＝R－r＝Δ/2e

—為偏心距ψ—相對間隙

ψ

＝δ/r＝Δ/d

注意hmin≠

h0高速輕載：偏心率≈0低速重載：偏心率≈1液體動力潤滑徑向滑動軸承的設計計算4徑向滑動軸承的幾何關系c液體動力潤滑徑向滑動軸承的設計計算4最小油膜厚度： hmin=δ－e＝rψ(1-c)相對間隙

反映了軸承的結(jié)構(gòu)參數(shù)；偏心率

反映了軸承的承載能力。注意hmin≠

h0

軸承對軸頸的總反力相切于摩擦圓，大小與外載荷相等，方向與轉(zhuǎn)速相反。液體動力潤滑徑向滑動軸承的設計計算4最小油膜厚度：相對間隙注液體動力潤滑徑向滑動軸承的設計計算51、承載力計算 對雷諾方程積分2、最小油膜厚度驗算 保證流體潤滑3、熱平衡驗算 防止溫升過高工作能力計算液體動力潤滑徑向滑動軸承的設計計算51、承載力計算 對雷諾方液體動力潤滑徑向滑動軸承的設計計算51、承載力計算：（12-15）：雷諾方程的極坐標形式（微小角度內(nèi)的壓力增量）（12-16）：任意轉(zhuǎn)角f處的油膜壓力（第1重積分）（12-17）：油膜壓力在外載荷方向上的分量（12-18）：軸承單位寬度內(nèi)的油膜承載力（第2重積分）（12-19）：考慮端泄的影響（即沿z軸方向的流動）（12-20）：寬度為B軸承的總承載力（第3重積分）（12-23）：承載量系數(shù)Cp（索氏數(shù)So）Cp—承載量系數(shù)，與軸承包角α、寬徑比B/d和偏心率c有關。液體動力潤滑徑向滑動軸承的設計計算51、承載力計算：（12-承載量系數(shù)Cp（索氏數(shù)So）承載量系數(shù)Cp（索氏數(shù)So）因此：動力潤滑軸承應保證：hmin≥[h]其中：[h]=S(Rz1+Rz2)S——安全系數(shù)，考慮表面幾何形狀誤差和軸頸撓曲變形等，常取S≥2。2、最小油膜厚度驗算：hmin=

rψ(1-c)分析：hmin↘（偏心率↗）,軸承的承載能力↗；但是：hmin不能過小。因此：動力潤滑軸承應保證：hmin≥[h]其中：對于一般軸承可取為3.2μm和6.3μm，或1.6μm和3.2μm。對于重要軸承可取為0.8μm和1.6μm，或0.2μm和0.4μm。Rz1、Rz2——分別為軸頸和軸承孔表面粗糙度十點高度。p.133對于一般軸承可取為3.2μm和6.3μm，或1.6μm和3.液體動力潤滑徑向滑動軸承的設計計算5液體動力潤滑徑向滑動軸承的設計計算43、熱平衡驗算：液體動力潤滑徑向滑動軸承的設計計算5液體動力潤滑徑向滑動軸承潤滑油流量系數(shù)Cq潤滑油流量系數(shù)Cq機械行業(yè)分析管理設計及滑動軸承滑動軸承的參數(shù)選擇１）寬徑比Ｂ/ｄＢ/ｄ↘——壓力大，運轉(zhuǎn)平穩(wěn)性↗承載能力↘則常用范圍：B/d=0.3~1.5寬徑比對承載能力的影響端泄漏量↗——△ｔ↘滑動軸承的參數(shù)選擇１）寬徑比Ｂ/ｄＢ/ｄ↘——壓力大，運轉(zhuǎn)平２）相對間隙ψ由速度和載荷選取—Ｖ↗——ψ↗F↗——ψ↘經(jīng)驗公式：汽輪機、電動機、齒輪減速器=0.001-0.002軋鋼機、鐵路車輛=0.0002-0.0015機床、內(nèi)燃機=0.0002-0.00125鼓風機、離心泵=0.001-0.003一般機器常用ψ值２）相對間隙ψ由速度和載荷選取—Ｖ↗——ψ↗F↗——ψ↘經(jīng)驗設計時，先設定tm，然后初選η，進行初步設計計算。最后通過熱平衡驗算軸承入口溫度ti是否在35~45C，否則應重新選擇粘度η不同的潤滑油再計算。計算步驟：1)按軸徑轉(zhuǎn)速初估η′2)計算運動粘度υ′3)選定平均溫度tm4)參照手冊選定油的牌號5)查資料，重新確定tm時的運動粘度和動力粘度6)驗算潤滑油的入口溫度ti３）粘度η設計時，先設定tm，然后初選η，進行初步設計計算。機械行業(yè)分析管理設計及滑動軸承液體動力潤滑徑向滑動軸承的設計計算7滑動軸承的設計液體動力潤滑徑向滑動軸承的設計計算7滑動軸承的設計第十二章滑動軸承§12-1滑動軸承概述§12-2滑動軸承的主要結(jié)構(gòu)型式§12-3滑動軸承的失效形式及常用材料§12-4軸瓦結(jié)構(gòu)§12-6不完全液體潤滑滑動軸承設計計算§12-7液體動力潤滑徑向滑動軸承設計計算§12-8其它形式滑動軸承簡介第十二章滑動軸承§12-1滑動軸承概述§12-2滑動軸多油楔軸承多油楔軸承機械行業(yè)分析管理設計及滑動軸承機械行業(yè)分析管理設計及滑動軸承流體靜力潤滑是指借助外部供入的壓力油形成的流體膜來承受外載荷的潤滑方式。采用流體靜力潤滑可在兩個靜止且平行的摩擦表面間形成流體膜，其承載能力不依賴于流體粘度，故能用粘度極低的潤滑劑，且既可使摩擦副有較高的承載能力，又可使摩擦力矩降低。靜壓軸承轉(zhuǎn)速可極低或極高。流體靜力潤滑流體靜力潤滑是指借助外部供入的壓力油形成的流體膜來承受外其它形式滑動軸承簡介2靜壓軸承特點：◆在任何轉(zhuǎn)速和預定載荷下軸承均處于液體潤滑狀態(tài)；

◆軸頸與軸承不直接接觸，軸承對材料要求低，壽命長；

◆油膜剛性大，有良好的吸振性，運轉(zhuǎn)平穩(wěn)；◆需要一套供油設備；

◆靜壓軸承在轉(zhuǎn)速夠高時也要產(chǎn)生動壓效應。其它形式滑動軸承簡介2靜壓軸承特點：◆在任何轉(zhuǎn)速和預定載荷氣體軸承原理：以氣體作為潤滑介質(zhì)，可以空氣、氮氣作為潤滑介質(zhì)。分類：氣體動壓潤滑軸承、氣體靜壓潤滑軸承。特點：高轉(zhuǎn)速(>100000r/min)、低摩擦、無污染、承載能力低。應用：高速磨頭、高速離心分離機、原子反應堆等場合。f軸承特性數(shù)ηn/po邊界摩擦混合摩擦流體摩擦滑動軸承

摩擦特性曲線氣體軸承原理：以氣體作為潤滑介質(zhì)，可以空氣、氮氣作為潤滑介質(zhì)本章小結(jié)不完全液體潤滑的計算流體動力潤滑機理及計算實驗：滑動軸承王老章小結(jié)不完全液體潤滑的計算第十二章滑動軸承§12-1滑動軸承概述§12-2滑動軸承的主要結(jié)構(gòu)型式§12-3滑動軸承的失效形式及常用材料§12-4軸瓦結(jié)構(gòu)§12-6不完全液體潤滑滑動軸承設計計算§12-7液體動力潤滑徑向滑動軸承設計計算§12-8其它形式滑動軸承簡介第十二章滑動軸承§12-1滑動軸承概述§12-2滑動軸軸系零部件軸系零部件第十二章滑動軸承§12-1滑動軸承概述§12-2滑動軸承的主要結(jié)構(gòu)型式§12-3滑動軸承的失效形式及常用材料§12-4軸瓦結(jié)構(gòu)§12-6不完全液體潤滑滑動軸承設計計算§12-7液體動力潤滑徑向滑動軸承設計計算§12-8其它形式滑動軸承簡介第十二章滑動軸承§12-1滑動軸承概述§12-2滑動軸滑動軸承原理：

滑動軸承原理：軸承的作用是支承軸。軸在工作時可旋轉(zhuǎn)，也可靜止。1．能承擔一定的載荷，具有一定的強度和剛度。2．具有小的摩擦力矩，使回轉(zhuǎn)件轉(zhuǎn)動靈活。3．具有一定的支承精度，保證被支承零件的回轉(zhuǎn)精度。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、軸承應滿足如下基本要求二、軸承的分類根據(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）。軸承軸承的作用是支承軸。軸在工作時可旋轉(zhuǎn)，也可靜止。1．能承擔一向心軸承推力軸承向心軸承推力軸承但是在以下場合，則主要使用滑動軸承：工作時軸承和軸頸的支撐面間形成直接或間接滑動摩擦的軸承，稱為滑動軸承。滾動軸承絕大多數(shù)都已標準化，故得到廣泛的應用?；瑒虞S承與滾動軸承１．工作轉(zhuǎn)速很高，如汽輪發(fā)電機。２．要求對軸的支承位置特別精確，如精密磨床。３．承受巨大的沖擊與振動載荷，如軋鋼機。４．特重型的載荷，如水輪發(fā)電機。５．根據(jù)裝配要求必須制成剖分式的軸承，如曲軸軸承。６．在特殊條件下工作的軸承，如軍艦推進器的軸承。７．徑向尺寸受限制時，如多輥軋鋼機。但是在以下場合，則主要使用滑動軸承：工作時軸承和軸頸的支機械行業(yè)分析管理設計及滑動軸承機械行業(yè)分析管理設計及滑動軸承根據(jù)所承受載荷的方向、滑動軸承可分為徑向軸承、推力軸承兩大類。根據(jù)軸系和拆裝的需要，滑動軸承可分為整體式和剖分式兩類。根據(jù)工作時相對運動表面間油膜形成原理的不同，液體摩擦滑動軸承又分為液體動壓潤滑軸承和液體靜壓潤滑軸承，簡稱動壓軸承和靜壓軸承?；瑒虞S承的類型根據(jù)潤滑狀態(tài)，滑動軸承可分為：不完全液體潤滑滑動軸承和完全液體潤滑滑動軸承。根據(jù)所承受載荷的方向、滑動軸承可分為徑向軸承、推力軸承兩大類第十二章滑動軸承§12-1滑動軸承概述§12-2滑動軸承的主要結(jié)構(gòu)型式§12-3滑動軸承的失效形式及常用材料§12-4軸瓦結(jié)構(gòu)§12-6不完全液體潤滑滑動軸承設計計算§12-7液體動力潤滑徑向滑動軸承設計計算§12-8其它形式滑動軸承簡介第十二章滑動軸承§12-1滑動軸承概述§12-2滑動軸整體式徑向滑動軸承特點：結(jié)構(gòu)簡單，成本低廉。軸承座整體軸套螺紋孔油杯孔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。整體式徑向滑動軸承特點：結(jié)構(gòu)簡單，成本低廉。軸承座整體軸套螺整體式軸承采用整體式軸瓦，整體式軸瓦又稱軸套，分為光滑軸套和帶縱向油槽軸套兩種。整體式軸承采用整體式軸瓦，整體式軸瓦又稱軸套，分為光整體式軸瓦整體式軸瓦徑向滑動軸承的典型結(jié)構(gòu)2對開式徑向滑動軸承特點：結(jié)構(gòu)復雜、可以調(diào)整磨損而造成的間隙、安裝方便。對開式軸承(剖分軸套)徑向滑動軸承的典型結(jié)構(gòu)2對開式徑向滑動軸承特點：結(jié)構(gòu)復雜、可對開式軸承(整體軸套)對開式軸承(整體軸套)機械行業(yè)分析管理設計及滑動軸承機械行業(yè)分析管理設計及滑動軸承剖分式軸承采用剖分式軸瓦。為了使軸承與軸瓦結(jié)合牢固，可在軸瓦基體內(nèi)壁制出溝槽，使其與合金軸承襯結(jié)合更牢。剖分式軸承采用剖分式軸瓦。為了使軸承與軸瓦結(jié)合牢固，剖分式軸瓦剖分式軸瓦止推滑動軸承止推滑動軸承止推滑動軸承由軸承座和止推軸頸組成。軸頸結(jié)構(gòu)形式：◆空心式：接觸面上壓力分布較均勻，潤滑條件較實心式好?！魡苇h(huán)式：利用軸頸的環(huán)形端面止推，用于低速輕載場合?！舳喹h(huán)式：可承受雙向軸向載荷，但各環(huán)間載荷分布不均。空心式單環(huán)式多環(huán)式止推滑動軸承由軸承座和止推軸頸組成。軸頸結(jié)構(gòu)形式：◆空心式【補充】軸頸摩擦與軸端摩擦【補充】軸頸摩擦與軸端摩擦實心式：空心式：實心式：空心式：第十二章滑動軸承§12-1滑動軸承概述§12-2滑動軸承的主要結(jié)構(gòu)型式§12-3滑動軸承的失效形式及常用材料§12-4軸瓦結(jié)構(gòu)§12-6不完全液體潤滑滑動軸承設計計算§12-7液體動力潤滑徑向滑動軸承設計計算§12-8其它形式滑動軸承簡介第十二章滑動軸承§12-1滑動軸承概述§12-2滑動軸滑動軸承失效形式滑動軸承失效形式磨損與膠合磨損與膠合疲勞裂紋與剝落疲勞裂紋與剝落汽車用滑動軸承故障原因的平均比率此外，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。故障原因不干凈潤滑油不足安裝誤差對中不良超載比率／％38.311.115.98.16.0故障原因腐蝕制造精度低氣蝕其它比率／％5.65.52.86.7

滑動軸承的主要失效形式為膠合和疲勞剝落，其他均可預防。汽車用滑動軸承故障原因的平均比率此外，滑動軸承還可能◆減摩性：材料副具有較低的摩擦系數(shù)?！裟湍バ裕翰牧系目鼓バ阅?，通常以磨損率表示?！艨挂д承裕翰牧系哪蜔嵝耘c抗粘附性?！裟Σ另槕裕翰牧贤ㄟ^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。◆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)生刮傷或磨粒磨損的性能。此外還應有足夠的強度和抗腐蝕能力、良好的導熱性、工藝性和經(jīng)濟性。◆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和粗糙度的能力（或性質(zhì)）?；瑒虞S承材料◆減摩性：材料副具有較低的摩擦系數(shù)?！裟湍バ裕翰牧系目鼓セ瑒虞S承的失效形式及常用材料3滑動軸承的失效形式及常用材料3機械行業(yè)分析管理設計及滑動軸承第十二章滑動軸承§12-1滑動軸承概述§12-2滑動軸承的主要結(jié)構(gòu)型式§12-3滑動軸承的失效形式及常用材料§12-4軸瓦結(jié)構(gòu)§12-6不完全液體潤滑滑動軸承設計計算§12-7液體動力潤滑徑向滑動軸承設計計算§12-8其它形式滑動軸承簡介第十二章滑動軸承§12-1滑動軸承概述§12-2滑動軸軸瓦可以由一種材料制成，也可以在高強度材料的軸瓦基體上澆注一層或兩層軸承合金作為軸承襯，稱為雙金屬軸瓦或三金屬軸瓦。為了使軸承襯與軸瓦基體結(jié)合牢固，可在軸瓦基體內(nèi)表面或側(cè)面制出溝槽。軸瓦的形式和結(jié)構(gòu)軸瓦可以由一種材料制成，也可以在高強度材料的軸瓦基體單材料、整體式厚壁鑄造軸瓦多材料、整體式、薄壁軋制軸瓦整體軸套卷制軸套單材料、整體式多材料、整體式、薄壁軋制軸瓦整體軸套卷制軸套薄壁軸瓦厚壁軸瓦多材料、對開式厚壁鑄造軸瓦多材料、對開式薄壁軋制軸瓦薄壁軸瓦厚壁軸瓦多材料、對開式厚壁鑄造軸瓦多材料、對開式薄壁按構(gòu)造分類整體式對開式按加工分類鑄造軋制按尺寸分類厚壁薄壁按材料分類單材料多材料需從軸端安裝和拆卸，可修復性差?？梢灾苯訌妮S的中部安裝和拆卸，可修復。節(jié)省材料，剛度不足，對軸承座孔的加工精度要求高。有足夠的強度和剛度，可降低對軸承座孔的加工精度。強度足夠的材料可直接作成軸瓦，如黃銅，灰鑄鐵。軸瓦襯強度不足，故采用多材料制作軸瓦。鑄造工藝性好，單件、大批生產(chǎn)均可，適用于厚壁型。只適用于薄壁軸瓦，具有很高的生產(chǎn)率。按構(gòu)造分類整體式對開式按加工分類鑄造軋制按尺寸分類厚壁軸承襯軸承襯目的：防止軸瓦相對于軸承座產(chǎn)生軸向和周向的相對移動。定位方法：對于軸向定位有凸緣軸瓦一端或兩端做凸緣。

定位唇

定位唇（凸耳）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。定位方法機械行業(yè)分析管理設計及滑動軸承機械行業(yè)分析管理設計及滑動軸承定位方法：對于周向定位有緊定螺釘（也可做軸向定位）

銷釘（也可做軸向定位）

定位方法：對于周向定位有緊定螺釘銷釘

軸瓦非承載區(qū)內(nèi)表面開有進油口和油溝，以利于潤滑油均勻分布在整個軸徑上。進油孔油槽F油孔及油槽◆目的：把潤滑油導入軸頸和軸承所構(gòu)成的運動副表面。軸瓦非承載區(qū)內(nèi)表面開有進油口和油溝，以利于潤滑油均勻◆原則：油孔和油槽盡量開在非承載區(qū)，以保證承載區(qū)油膜的連續(xù)性。盡量不要降低或少降低承載區(qū)油膜的承載能力；軸向油槽不能開通至軸承端部，應留有適當?shù)姆庥兔??！粼瓌t：油孔和油槽盡量開在非承載區(qū)，以保證承載區(qū)油膜的連續(xù)滑動軸承的軸瓦結(jié)構(gòu)4◆形式：按油槽走向分——沿軸向、繞周向、斜向、螺旋線等。按油槽數(shù)量分——單油槽、多油槽等。單軸向油槽開在非承載區(qū)（在最大油膜厚度處）雙軸向油槽開在非承載區(qū)（在軸承剖分面上）雙斜向油槽（用于不完全液體潤滑軸承）滑動軸承的軸瓦結(jié)構(gòu)4◆形式：按油槽數(shù)量分——單油槽、多油槽第十二章滑動軸承§12-1滑動軸承概述§12-2滑動軸承的主要結(jié)構(gòu)型式§12-3滑動軸承的失效形式及常用材料§12-4軸瓦結(jié)構(gòu)§12-6不完全液體潤滑滑動軸承設計計算§12-7液體動力潤滑徑向滑動軸承設計計算§12-8其它形式滑動軸承簡介第十二章滑動軸承§12-1滑動軸承概述§12-2滑動軸四種滑動摩擦狀態(tài)隨著科學技術的發(fā)展，關于摩擦學的研究已逐漸深入到微觀研究領域，形成了微－納米摩擦學理論，引發(fā)出許多新的概念，比如提出了超潤滑的概念等。從理論上講，超潤滑是實現(xiàn)摩擦系數(shù)為零的摩擦狀態(tài)，但在實際研究中，一般認為摩擦系數(shù)在0.001量級（或更低）的摩擦狀態(tài)即可認為屬于超潤滑。關于這方面的研究也是目前微－納米摩擦學研究的一個重要方面，同學們應對此給予關注。四種滑動摩擦狀態(tài)隨著科學技術的發(fā)展，關于摩擦學的研究已逐失效形式與設計準則工作狀態(tài)：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。失效形式：邊界油膜破裂。設計準則：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、潤滑油供給等有關，目前尚無精確的計算方法，但一般可作條件性計算。校核內(nèi)容：１．驗算平均壓力p≤[p]，以防壓潰軸瓦，保證強度；２．驗算摩擦發(fā)熱pv≤[pv]，限制溫升，以防咬粘；３．驗算滑動速度v≤[v]，以防加速磨損。失效形式與設計準則工作狀態(tài)：因采用潤滑脂、油繩或滴油潤滑，故徑向滑動軸承的設計計算已知條件：外加徑向載荷F、軸頸轉(zhuǎn)速n及軸頸直徑d。

驗算及設計：１．驗算軸承的平均壓力p(MPa)[p]—軸瓦材料的許用壓力。２．驗算摩擦熱[pv]—軸承材料的pv許用值，MPa·m/s３．驗算滑動速度v(m/s)[v]—材料的許用滑動速度。徑向滑動軸承的設計計算已知條件：外加徑向載荷F、軸頸轉(zhuǎn)速n４．選擇配合可選H9/d9或H8/f7、H7/f6?；字崎g隙配合４．選擇配合可選H9/d9或H8/f7、H7/f6?；讬C械行業(yè)分析管理設計及滑動軸承第十二章滑動軸承§12-1滑動軸承概述§12-2滑動軸承的主要結(jié)構(gòu)型式§12-3滑動軸承的失效形式及常用材料§12-4軸瓦結(jié)構(gòu)§12-6不完全液體潤滑滑動軸承設計計算§12-7液體動力潤滑徑向滑動軸承設計計算§12-8其它形式滑動軸承簡介第十二章滑動軸承§12-1滑動軸承概述§12-2滑動軸四種滑動摩擦狀態(tài)隨著科學技術的發(fā)展，關于摩擦學的研究已逐漸深入到微觀研究領域，形成了微－納米摩擦學理論，引發(fā)出許多新的概念，比如提出了超潤滑的概念等。從理論上講，超潤滑是實現(xiàn)摩擦系數(shù)為零的摩擦狀態(tài)，但在實際研究中，一般認為摩擦系數(shù)在0.001量級（或更低）的摩擦狀態(tài)即可認為屬于超潤滑。關于這方面的研究也是目前微－納米摩擦學研究的一個重要方面，同學們應對此給予關注。四種滑動摩擦狀態(tài)隨著科學技術的發(fā)展，關于摩擦學的研究已逐流體潤滑1

v

v

F

v

vvh1aah2ccvvh0bbF【補充】§4-4：流體動力潤滑原理流體潤滑1vvFvvvh1aah2ccvvh0b流體動力潤滑方程的建立對流體膜壓力分布微分方程作如下假設，以便得到簡化形式的流體動力平衡方程。這些假設條件是：◆流體為牛頓流體；◆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)或勻速直線運動，且只有表面力作用于單元體上；◆流體不可壓縮，故流體中沒有“洞”可以“吸收”流質(zhì)；◆流體中的壓力在各流體層之間保持為常數(shù)。流體動力潤滑方程的建立對流體膜壓力分布微分方程作如下假設機械行業(yè)分析管理設計及滑動軸承兩次積分得：若將邊界條件：y=0時u=V，y=h時u=0代入得：可見，在兩板間隙中，任意一點的速度都由兩部分組成：一部分為剪切流，在y方向呈線性分布；另一部分為壓力流，在y方向呈拋物線分布。uu兩次積分得：若將邊界條件：y=0時u=V，y=h時u=潤滑油單位寬度體積流量設h=h0的截面上，油膜壓力最大。此時，油層速度速度呈三角形分布，此處流量為：整理得到流體動力潤滑的一維方程，即一維雷諾方程：由潤滑油的連續(xù)性，流經(jīng)各截面的流量相等，有:潤滑油單位寬度體積流量設h=h0的截面上，油膜壓一維雷諾方程：流體動力潤滑的必要條件

◆相對運動的兩表面間構(gòu)成楔形間隙；◆一定粘度的潤滑油，且供油充分。◆兩板間有足夠的相對速度，且大截面流入，小截面流出；h>h0時，油膜壓力增大；h<h0時，油膜壓力降低；h=h0時，油膜壓力最大；一維雷諾方程：流體動力潤滑的必要條件◆相對運動的兩表面間B→∞（無限寬）：一維雷諾方程端泄端泄BB為有限寬時：二維雷諾方程B→∞（無限寬）：一維雷諾方程端泄端泄BB為有限寬時：二維雷【例】試分析下圖所示四種摩擦副，在摩擦面間哪些摩擦副不能形成油膜壓力，為什么?（v為相對運動速度，油有一定的粘度。）【例】試分析下圖所示四種摩擦副，在摩擦面間哪些液體動力潤滑徑向滑動軸承的設計計算3流體動力潤滑的過程◆軸承的孔徑D和軸頸的直徑d名義尺寸相等；

直徑間隙Δ是公差形成的。◆軸頸上作用的液體壓力與F相平衡，在與F垂直的方向。◆軸頸最終的平衡位置可用偏位角φa和偏心距e來表示。液體動力潤滑徑向滑動軸承的設計計算3流體動力潤滑的過程◆軸承FeFe液體動力潤滑徑向滑動軸承的設計計算4徑向滑動軸承的幾何關系c—偏心率

c

＝e/δΔ為直徑間隙

Δ＝D－dδ為半徑間隙

δ＝R－r＝Δ/2e

—為偏心距ψ—相對間隙

ψ

＝δ/r＝Δ/d

注意hmin≠

h0高速輕載：偏心率≈0低速重載：偏心率≈1液體動力潤滑徑向滑動軸承的設計計算4徑向滑動軸承的幾何關系c液體動力潤滑徑向滑動軸承的設計計算4最小油膜厚度： hmin=δ－e＝rψ(1-c)相對間隙

反映了軸承的結(jié)構(gòu)參數(shù)；偏心率

反映了軸承的承載能力。注意hmin≠

h0

軸承對軸頸的總反力相切于摩擦圓，大小與外載荷相等，方向與轉(zhuǎn)速相反。液體動力潤滑徑向滑動軸承的設計計算4最小油膜厚度：相對間隙注液體動力潤滑徑向滑動軸承的設計計算51、承載力計算 對雷諾方程積分2、最小油膜厚度驗算 保證流體潤滑3、熱平衡驗算 防止溫升過高工作能力計算液體動力潤滑徑向滑動軸承的設計計算51、承載力計算 對雷諾方液體動力潤滑徑向滑動軸承的設計計算51、承載力計算：（12-15）：雷諾方程的極坐標形式（微小角度內(nèi)的壓力增量）（12-16）：任意轉(zhuǎn)角f處的油膜壓力（第1重積分）（12-17）：油膜壓力在外載荷方向上的分量（12-18）：軸承單位寬度內(nèi)的油膜承載力（第2重積分）（12-19）：考慮端泄的影響（即沿z軸方向的流動）（12-20）：寬度為B軸承的總承載力（第3重積分）（12-23）：承載量系數(shù)Cp（索氏數(shù)So）Cp—承載量系數(shù)，與軸承包角α、寬徑比B/d和偏心率c有關。液體動力潤滑徑向滑動軸承的設計計算51、承載力計算：（12-承載量系數(shù)Cp（索氏數(shù)So）承載量系數(shù)Cp（索氏數(shù)So）因此：動力潤滑軸承應保證：hmin≥[h]其中：[h]=S(Rz