第11章 滑動(dòng)軸承

第11章滑動(dòng)軸承機(jī)械設(shè)計(jì)1摩擦狀態(tài)干摩擦邊界摩擦液體摩擦f=0.5~1f=0.1~0.3f=0.001~0.01干摩擦邊界摩擦液體摩擦21)轉(zhuǎn)速極高的軸承（發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子）2)載荷特重的軸承（軋鋼機(jī)）3)沖擊很大的軸承（）4)要求特別精密的軸承（液體靜壓滑動(dòng)軸承）5)剖分式軸承（軸從上端放入）6)有特殊要求的軸承（輪船用滑動(dòng)軸承）下一頁11.1概述1.目前滑動(dòng)軸承應(yīng)用的主要場(chǎng)合：32.滑動(dòng)軸承的設(shè)計(jì)內(nèi)容：4整體式滑動(dòng)軸承結(jié)構(gòu)下一頁間隙不能調(diào)整11.2滑動(dòng)軸承的典型結(jié)構(gòu)5剖分式滑動(dòng)軸承間隙可以調(diào)整下一頁6推力滑動(dòng)軸承結(jié)構(gòu)V動(dòng)壓推力滑動(dòng)軸承下一頁7下一頁11.3滑動(dòng)軸承的失效形式和常用材料11.3.1滑動(dòng)軸承的失效形式1.磨粒磨損進(jìn)入軸承間隙的硬顆粒（如灰塵、砂粒等）有的嵌入軸承表面，有的游離于間隙中并隨軸一起轉(zhuǎn)動(dòng)，它們都將對(duì)軸頸和軸承表面起研磨作用。2.刮傷進(jìn)入軸承間隙中的硬顆?；蜉S頸表面粗糙的輪廓峰頂，在軸承上劃出線狀傷痕，導(dǎo)致軸承因刮傷而失效。83.咬粘（膠合）軸承溫升過高，載荷過大，油膜破裂時(shí)，潤(rùn)滑油供應(yīng)不足。4.疲勞剝落在載荷反復(fù)作用下，軸承表面出現(xiàn)與滑動(dòng)方向垂直的疲勞裂紋，當(dāng)裂紋向軸承襯與襯背結(jié)合面擴(kuò)展后，造成軸承襯材料的剝落。5.腐蝕潤(rùn)滑油在大氣中使用會(huì)不斷氧化，所生成的酸性物質(zhì)對(duì)軸承材料有腐蝕性。91）減摩，耐磨；2）足夠強(qiáng)度；3）良好順應(yīng)性和嵌入性；4）良好工藝性和導(dǎo)熱性，耐腐蝕性；5）價(jià)格低。下一頁11.3.2滑動(dòng)軸承的材料（1）對(duì)材料性能的基本要求101）軸承合金（巴氏合金，白合金）2）銅合金---青銅、黃銅3）鋁合金4）鑄鐵---灰鑄鐵、耐磨鑄鐵、球墨鑄鐵5）多孔質(zhì)金屬材料（粉末冶金）6）非金屬---塑料（酚醛樹脂，尼龍，聚四氟乙烯）、硬木、橡膠。（2）常用軸承材料表11-211圖11.4整體軸套整體式軸瓦下一頁11.4軸瓦的結(jié)構(gòu)12圖11.5卷制軸套13整體式軸瓦實(shí)物14整體式軸瓦實(shí)物15整體式軸瓦應(yīng)用整體式軸瓦16整體式軸瓦應(yīng)用17對(duì)開式式軸瓦18軸瓦結(jié)構(gòu)：由1~3層材料制成19軸向定位周向定位軸瓦定位周向軸向定位20油孔，油溝與油槽的開設(shè)

油槽的尺寸可查相關(guān)的手冊(cè)。下一頁21油溝與油槽的位置下一頁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22下一頁11.5滑動(dòng)軸承潤(rùn)滑劑的選用選擇原則：1、潤(rùn)滑脂表11-31）低速、重載時(shí)應(yīng)選用針入度小的潤(rùn)滑脂，反之選用針入度大的潤(rùn)滑脂；2）潤(rùn)滑脂的滴點(diǎn)一般應(yīng)比軸承的工作溫度高20℃?30℃或更高；3）潮濕或淋水環(huán)境下應(yīng)選用抗水性好的鈣基脂或鋰基脂；4）溫度高時(shí)應(yīng)選用耐熱性好的鈉基脂或鋰基脂。23選擇原則：下一頁2、潤(rùn)滑油表11-4低速、重載，高溫工作采用高粘度油，反之用低粘度油。24下一頁3、固體潤(rùn)滑劑固體潤(rùn)滑劑可以在摩擦表面上形成固體膜以減小摩擦阻力，通常只用于一些有特殊要求的場(chǎng)合。例如，大型可展開天線定向機(jī)構(gòu)和鉸鏈處的固體潤(rùn)滑，空間機(jī)器人采用的諧波齒輪減速器的固體潤(rùn)滑等。二硫化鉬，在金屬表面上涂鍍一層鉬，然后放在含硫的氣氛中加熱，可生成MoS2膜。聚四氟乙烯片材可沖壓成軸瓦，也可以用燒結(jié)法或粘結(jié)法形成聚四氟乙烯膜粘附在軸瓦內(nèi)表面上。軟金屬薄膜（如鉛、金、銀等薄膜）主要用于真空及高溫的場(chǎng)合。254、潤(rùn)滑裝置的選擇1）潤(rùn)滑脂潤(rùn)滑裝置潤(rùn)滑脂旋蓋式油杯潤(rùn)滑262）潤(rùn)滑油潤(rùn)滑裝置滴油潤(rùn)滑油繩潤(rùn)滑油環(huán)潤(rùn)滑27下一頁11.6不完全液體潤(rùn)滑滑動(dòng)軸承設(shè)計(jì)計(jì)算

11.6.1不完全液體潤(rùn)滑滑動(dòng)軸承的失效形式和計(jì)算準(zhǔn)則工程實(shí)際中對(duì)工作要求不高、速度較低、載荷不大、難以維護(hù)等條件下工作的軸承，往往設(shè)計(jì)成不完全液體潤(rùn)滑滑動(dòng)軸承。目前對(duì)不完全液體潤(rùn)滑滑動(dòng)軸承的設(shè)計(jì)計(jì)算主要是進(jìn)行軸承壓強(qiáng)p、軸承壓強(qiáng)與滑動(dòng)速度的乘積pv值和軸承滑動(dòng)速度v的驗(yàn)算，使其不超過軸承材料的許用值。284.選取滑動(dòng)軸承的配合：H9/d9、H8/f7、H7/f6

下一頁11.6.2徑向滑動(dòng)軸承的計(jì)算表11-5表11-629a)實(shí)心式b)空心式c)單環(huán)式d)多環(huán)式下一頁11.6.3推力滑動(dòng)軸承的計(jì)算30下一頁例11.1一卷揚(yáng)機(jī)用不完全液體潤(rùn)滑的徑向滑動(dòng)軸承，徑向力F=100000N，軸頸直徑d=250mm,n=100r/min。試選擇軸承材料并校核軸承的工作能力。31h<h0h=h0h>h0下一頁11.7.1液體動(dòng)力潤(rùn)滑的形成原理態(tài)11.7液體動(dòng)力潤(rùn)滑徑向滑動(dòng)軸承設(shè)計(jì)計(jì)算32

a)靜止b)啟動(dòng)c)穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)Ff下一頁11.1.2徑向滑動(dòng)軸承形成流體動(dòng)壓潤(rùn)滑的過程

軸頸形成動(dòng)壓油膜過程分析331、兩相對(duì)表面間必須形成收斂的楔形間隙；2、兩表面間必須具有一定的相對(duì)滑動(dòng)速度，方向?yàn)榇蠼孛孢M(jìn)小截面出；3、潤(rùn)滑油要有一定的粘度，且供油充分。下一頁動(dòng)壓油膜形成條件3412.7.4徑向滑動(dòng)軸承的主要幾何關(guān)系.直徑間隙.半徑間隙.相對(duì)間隙.偏心距.偏心率.最小油膜厚度徑向壓力分布曲線（參見圖11.19）關(guān)鍵求χ下一頁35下一頁雷若方程的極坐標(biāo)形式12.7.5徑向滑動(dòng)軸承的工作能力計(jì)算36下一頁37z是自變量-B/2B/2承載量系數(shù)CP下一頁381.徑向軸承（對(duì)于有限寬度）油膜的總承載能力下一頁39最小油膜厚度hmin下一頁查表11-7χ查表11-8Rz2.最小油膜厚度hmin的確定40軸承的熱平衡計(jì)算H—摩擦功產(chǎn)生的熱量/單位時(shí)間H1—潤(rùn)滑油帶走的熱量/單位時(shí)間H2—軸承表面散發(fā)的熱量/單位時(shí)間下一頁3.軸承的熱平衡計(jì)算ti---入油口溫度t0---入油口溫度q---油的流量m3/sρ---油的密度900kg/m3c---比熱溶J/(kg·oC)αS----散熱系數(shù)140W/(m2·oC)41耗油量系數(shù)，查圖11.21建議平均溫度：tm<75oC，入油口溫度：ti<35~40oC放大圖11.21421、寬徑比B/dB/d在0.3~1.5范圍內(nèi)。B/d小運(yùn)轉(zhuǎn)穩(wěn)定性好，軸承兩端泄漏大，降溫快，但承載力降低。所以：高速重載取小值，低速重載取大值；高速輕載取小值，剛性要求高取大值。常用：汽輪機(jī)、鼓風(fēng)機(jī)B/d=0.3~1；電動(dòng)機(jī)、發(fā)電機(jī)、離心泵、齒輪變速箱B/d=0.6~1.5；機(jī)床、拖拉機(jī)B/d=0.8~1.2：

軋鋼機(jī)B/d=0.6~0.9下一頁11.7.6徑向滑動(dòng)軸承的參數(shù)選擇432、相對(duì)間隙ψ相對(duì)間隙主要根據(jù)載荷和速度選取。速度愈高，ψ愈大；載荷愈大ψ愈??；直徑大，B/d小，調(diào)心性能好，加工精度高ψ取小值；對(duì)軸支承剛性大ψ取大值。下一頁常用：汽輪機(jī)、電動(dòng)機(jī)、齒輪減速器ψ=0.001~0.002軋鋼機(jī)、鐵路車輛ψ=0.0002~0.0015機(jī)床、內(nèi)燃機(jī)ψ=0.0002~0.00125鼓風(fēng)機(jī)、離心泵ψ=0.001~0.003：44平均溫度低，粘度大，反之粘度小。設(shè)計(jì)時(shí)先根據(jù)平均溫度（tm=50℃

）初選油的粘度ν（ν

50℃

—運(yùn)動(dòng)粘度見圖4.9），然后計(jì)算動(dòng)力粘度η=ρν50℃×10-6PaS再由熱平衡計(jì)算進(jìn)油口油溫是否在35~40℃之間，否則應(yīng)重新選擇粘度。下一頁3、粘度η451、由于運(yùn)動(dòng)黏度v事先并不知道，可以根據(jù)軸頸轉(zhuǎn)速預(yù)估動(dòng)力黏度：2、由式（4-7）初步計(jì)算40oC運(yùn)動(dòng)黏度v：46圖4.9表4-1下一頁47例如：滑動(dòng)軸承轉(zhuǎn)速n=600r/min，油的密度ρ=900kg/m3,求50oC時(shí)的動(dòng)力黏度η50oC=？解：48表4-1圖4.949例12.2設(shè)計(jì)一機(jī)床用的液體動(dòng)力潤(rùn)滑徑向滑動(dòng)軸承，載荷垂直向下，工作情況穩(wěn)定，采用對(duì)開式軸承。已知工作載荷F=160000N,軸頸直徑d=200mm，轉(zhuǎn)速n=600r/min，在水平剖分面單側(cè)供油。5051525354555657調(diào)心滑動(dòng)軸承可調(diào)間隙的滑動(dòng)軸承下一頁11.8其他形式滑動(dòng)軸承簡(jiǎn)介58596061圖11-30多油楔軸承下一頁62徑向滑動(dòng)軸承結(jié)構(gòu)多油楔軸承可傾瓦式多油楔軸承下一頁63可傾瓦推力軸承

推力滑動(dòng)軸承結(jié)構(gòu)下一頁

單向旋轉(zhuǎn)

軸承表面由多組斜面——平面組成，當(dāng)軸低速旋轉(zhuǎn)時(shí)依靠平面接觸承載，當(dāng)以工作速度旋轉(zhuǎn)時(shí)依靠斜面形成液體動(dòng)壓潤(rùn)滑。6411-7、11-8課后習(xí)題6511-7不完全液體潤(rùn)滑徑向滑動(dòng)軸承，軸頸直徑d=100mm，軸承寬度B=120mm，軸承承受徑向載荷F=10000N，軸頸轉(zhuǎn)速n=560r/min，軸頸材料為45鋼，設(shè)選用軸瓦材料為ZCuSn5Pb5Zn5，試對(duì)軸承進(jìn)行校核設(shè)計(jì)計(jì)算，看軸瓦選用是否合適。6611-8某不完全液體潤(rùn)滑徑向滑動(dòng)軸承，巳知：軸頸直徑d=200mm，軸承寬度B=200mm，軸頸轉(zhuǎn)速n=300r/min，軸瓦材料為ZCuAl10Fe3，試問它可以承受的最大徑向載荷是多少？67續(xù)68返回69返回70返回71返