第16章滑動(dòng)軸承a1

1第16章滑動(dòng)軸承16.1摩擦狀態(tài)16.2滑動(dòng)軸承的特點(diǎn)及結(jié)構(gòu)型式16.3軸瓦及軸承襯材料16.4軸承潤(rùn)滑材料及方法16.5滑動(dòng)軸承的條件性計(jì)算16.6液體動(dòng)力潤(rùn)滑的基本原理16.8其他軸承簡(jiǎn)介作業(yè)：(16.1～16.3)、16.52概述1、支承軸及軸上零件，保持軸的旋轉(zhuǎn)精度2、減少轉(zhuǎn)軸與支承之間的摩擦與磨損

對(duì)于高速、重載、高精度、結(jié)構(gòu)上需要剖分的場(chǎng)合，需采用滑動(dòng)軸承，如汽輪機(jī)、離心式壓縮機(jī)、內(nèi)燃機(jī)、大型電機(jī)等。

在低速受沖擊載荷作用的機(jī)器中，也采用滑動(dòng)軸承，如水泥攪拌機(jī)、滾筒清砂機(jī)、破碎機(jī)等。軸承的功用：分為滑動(dòng)軸承和滾動(dòng)軸承兩大類。軸承分類：

滾動(dòng)軸承是標(biāo)準(zhǔn)件，它具有一系列優(yōu)點(diǎn)，在一般機(jī)器中得到廣泛應(yīng)用。3一、摩擦磨損的基本知識(shí)：16.1摩擦狀態(tài)

有相對(duì)運(yùn)動(dòng)的零件，工作時(shí)都會(huì)有摩擦和磨損。摩擦是機(jī)械運(yùn)動(dòng)中的物理現(xiàn)象。

在一般機(jī)械中因各種形式的表面損壞而失效的零件占全部零部件報(bào)廢零部件的80%。采用潤(rùn)滑是減少摩擦磨損的有效手段。二、摩擦狀態(tài)

按表面潤(rùn)滑情況，摩擦可分為：

干摩擦、邊界摩擦、流體摩擦和混合摩擦。4

兩摩擦表面間無潤(rùn)滑劑，兩固體表面直接接觸的摩擦。這種摩擦功率損失大，磨損嚴(yán)重。使得軸承工作時(shí)溫升強(qiáng)烈，嚴(yán)重時(shí)導(dǎo)致軸瓦燒毀。

干摩擦的摩擦阻力最大，f>0.3，磨損最嚴(yán)重，零件的使用壽命最短1、干摩擦

因此在滑動(dòng)軸承中不允許出現(xiàn)干摩擦。5

摩擦表面間有潤(rùn)滑油存在，由于潤(rùn)滑油與金屬表面的吸附作用，在金屬表面上形成了一層極薄的邊界油膜。因?yàn)橛湍ず穸刃∮?m，不足以將兩金屬表面分隔開，運(yùn)動(dòng)時(shí)兩零件尖峰部分仍直接接觸。這種摩擦稱為邊界摩擦。多數(shù)滑動(dòng)軸承都是這種摩擦狀態(tài)。2、邊界摩擦

金屬表面覆蓋一層油膜后，雖然不能絕對(duì)消除表面磨損，但可以起著減輕磨損的作用。這種摩擦的摩擦系數(shù)，f0.1～0.36

當(dāng)兩摩擦表面間有充足的潤(rùn)滑油，并滿足一定的條件時(shí)，兩摩擦表面完全被潤(rùn)滑油分隔開，形成厚度達(dá)幾十微米的壓力油膜。這時(shí)只有液體之間的摩擦，這種摩擦稱為液體摩擦。重要軸承采用這種摩擦。3、液體摩擦

由于兩摩擦表面被油隔開而不直接接觸，摩擦系數(shù)極?。╢0.001～0.01）

?？梢燥@著的減少摩擦和磨損。7

混合摩擦介于干摩擦、邊界摩擦與液體摩擦之間，在一般機(jī)器中最常見。4.混合摩擦（也稱為非液體摩擦）摩擦狀態(tài)

按表面潤(rùn)滑情況，摩擦可分為：

干摩擦、邊界摩擦、流體摩擦和混合摩擦。8縱坐標(biāo)：摩擦系數(shù)；橫坐標(biāo)：軸承特性數(shù)n：軸的轉(zhuǎn)速；η：潤(rùn)滑劑動(dòng)力粘度；p：軸承壓強(qiáng)實(shí)驗(yàn)得到摩擦特性曲線：

916.2滑動(dòng)軸承的特點(diǎn)及結(jié)構(gòu)型式滑動(dòng)軸承按承受載荷方向：向心滑動(dòng)軸承—徑向滑動(dòng)軸承，主要承受徑向載荷Fr。推力滑動(dòng)軸承—主要承受軸向載荷Fa。101、徑向滑動(dòng)軸承

適用范圍：多用在低速、輕載或間歇性工作的機(jī)器中。

優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低廉。

缺點(diǎn)：軸套磨損后，軸承間隙過大時(shí)無法調(diào)整；另外，只能從軸頸端部裝拆，對(duì)于重量大的軸或具有中間軸頸的軸，裝拆很不方便，甚至在結(jié)構(gòu)上無法實(shí)現(xiàn)。

1）整體式滑動(dòng)軸承112）剖分式滑動(dòng)軸承優(yōu)點(diǎn)：這種軸承裝拆方便，且軸瓦磨損后可以用減少剖分面處的墊片厚度來調(diào)整軸承間隙，同時(shí)，調(diào)整后應(yīng)修刮軸承內(nèi)孔。

軸承蓋和軸承座的剖分面常做成階梯形，以便對(duì)中和防止橫向錯(cuò)動(dòng)。12

軸承中起支承軸頸作用的零件是軸瓦，因此軸瓦是滑動(dòng)軸承中的重要零件。向心滑動(dòng)軸承的軸瓦內(nèi)孔是圓柱形。潤(rùn)滑油由非承載區(qū)引入軸頸；為了便于潤(rùn)滑油均勻分布在軸頸上，進(jìn)油口開有油溝13

載荷是垂直向下或略有偏斜時(shí)，軸承中分面為水平面；

若載荷方向有較大偏差時(shí)，則軸承的中分面也是斜面布置，使中分面垂直或接近垂直于載荷。143）自動(dòng)調(diào)心式滑動(dòng)軸承（寬徑比）時(shí)采用。15

大型液體潤(rùn)滑的滑動(dòng)軸承中，一般采用潤(rùn)滑油從兩側(cè)導(dǎo)入的結(jié)構(gòu)。

為了使?jié)櫥晚樌M(jìn)入軸瓦與軸間隙，軸瓦兩側(cè)面開有油室。162

推力滑動(dòng)軸承1)固定式推力軸承楔形的傾斜角固定不變，在楔形頂部留出平臺(tái)，用來承受停車后的軸向載荷。

2)可傾式推力軸承扇形塊的傾斜角能隨載荷、轉(zhuǎn)速的變化而自行調(diào)整，性能更為優(yōu)越。1716.3軸瓦及軸承襯材料1）要有足夠的機(jī)械強(qiáng)度和可塑性；2）耐磨、抗膠合能力強(qiáng)；3）耐腐蝕性好；4）潤(rùn)滑性能和熱學(xué)性能好(傳熱性好、熱膨帳系數(shù)小)；5）工藝性好；6）經(jīng)濟(jì)性好。軸承材料——軸瓦和軸承襯材料主要失效：磨損，其次強(qiáng)度不足引起的疲勞破壞等。對(duì)材料的要求18澆注軸承合金的軸瓦19一、軸承合金（又稱白合金、巴氏合金）1、主要成分是：錫Sn，鉛Pb，銻Sb，銅Cu的合金。2、分錫銻軸承合金和鉛銻軸承合金兩大類。以錫或鉛作基體，懸浮銻錫及銅錫的硬晶粒，硬晶粒起耐磨作用，軟基體則增加材料的塑性。

錫銻軸承合金：

1）摩擦系數(shù)小，抗膠合性能良好，對(duì)油的吸附性強(qiáng)，耐腐蝕性能好，易跑合；2）常用于高速、重載的軸承；3）價(jià)格較貴且高溫時(shí)機(jī)械強(qiáng)度較差；4）只能作為軸承襯材料。鉛銻軸承合金：

性能與錫銻軸承合金相近，但材料較脆；不宜承受較大的沖擊載荷；一般用于中速、中載的軸承。20二、青銅

主要是銅與錫、鉛、鋅和鋁的合金，運(yùn)用最廣的軸承材料。強(qiáng)度高，承載能力大，耐磨性與導(dǎo)熱性都優(yōu)于軸承合金?？稍谳^高的溫度下工作。但可塑性差，不易跑合，與之配合的軸頸必須淬硬。可單獨(dú)做成軸瓦，也可將青銅澆鑄在鋼或鑄鐵軸瓦內(nèi)壁上銅與錫的合金稱為錫青銅，鉛青銅和鋁青銅屬于無錫青銅。錫青銅用于高速與重載條件；鉛青銅用于中速和中等載荷條件；鋁青銅用于重載和低速條件。21雙金屬軸承以優(yōu)質(zhì)低碳鋼板為基體，表面燒結(jié)鉛錫青銅合金，經(jīng)數(shù)次高溫?zé)Y(jié)和致密軋制而成。結(jié)合強(qiáng)度高、承載能力大、耐摩性能好等。特別適合于中速中載及低速高載等場(chǎng)合。通過特殊工藝手段，在摩擦面上加工出各種油槽、油穴及油孔，適應(yīng)各種不同潤(rùn)滑工況條件。廣泛應(yīng)用于汽車發(fā)動(dòng)機(jī)、底盤、摩托車離合器、齒輪擦板和起重設(shè)備等領(lǐng)域。22三、具有特殊性能的軸承材料

粉末冶金是將不同金屬粉末再加上石墨、硫、錫或鉛等粉末混合后高壓成型，再經(jīng)過高溫?zé)Y(jié)而成的多孔性結(jié)構(gòu)材料，又稱陶瓷金屬。使用前需在熱油中浸漬幾小時(shí)，使孔隙中充滿潤(rùn)滑油，故也稱為含油軸承。具有自潤(rùn)滑性能。

在不重要的或低速輕載的軸承中，也常采用灰鑄鐵或耐磨鑄鐵作為軸瓦材料。23非金屬材料非金屬材料以塑料用的最多。塑料軸承有自潤(rùn)滑性能，也可用油或水潤(rùn)滑。主要優(yōu)點(diǎn)：1）摩擦系數(shù)較??；2）有足夠的抗壓、疲勞強(qiáng)度，可承受沖擊載荷；3）耐磨性和跑合性好；4）塑性好，保護(hù)軸頸。但導(dǎo)熱性差，線膨脹系數(shù)大，不利于軸承尺寸的穩(wěn)定。24自潤(rùn)滑軸承填充聚四氟乙烯樹脂經(jīng)模塑加工制成懸浮聚合聚四氟乙烯樹脂與各種填充劑混合成填充聚四氟乙烯樹脂。與純聚四氟乙烯軸承套相比具有低磨耗低磨擦系數(shù)抗蠕變的優(yōu)點(diǎn)，可廣泛應(yīng)用于蝶閥、球閥、紡織機(jī)、染色機(jī)、印刷機(jī)軸承套等。

填充聚四氟乙烯軸承套25無油潤(rùn)滑軸承以鋼板為基體，中間燒結(jié)球形青銅粉，表面軋制聚四氟乙烯（PTFE）和鉛的混合物，卷制而成，國(guó)外同類產(chǎn)品稱為DU。具有摩擦系數(shù)小、耐磨、抗腐蝕性好和無油潤(rùn)滑的特點(diǎn)。能降低成本、減少機(jī)械體積，避免咬軸現(xiàn)象和降低機(jī)械噪音等。廣泛應(yīng)用于各種機(jī)械的滑動(dòng)部位，如印刷機(jī)、健身器、液壓搬運(yùn)車、微電機(jī)、汽車、摩托車與農(nóng)林業(yè)機(jī)械等。2616.4軸承潤(rùn)滑材料及方法一、軸承潤(rùn)滑材料

軸承潤(rùn)滑的目的在于降低摩擦功耗，減少磨損，同時(shí)還可起到冷卻、吸振、防銹等作用。潤(rùn)滑對(duì)滑動(dòng)軸承的工作能力和使用壽命有重大影響潤(rùn)滑劑可以分為：1.液體潤(rùn)滑劑——潤(rùn)滑油2.半固體潤(rùn)滑劑——潤(rùn)滑脂3.固體潤(rùn)滑劑271、潤(rùn)滑油

粘度表示了液體流動(dòng)的內(nèi)摩擦性能。或者說是流體抵抗剪切變形的能力。

潤(rùn)滑油沿油層垂直方向的速度的變化率叫做速度梯度，因此層與層存在的液體內(nèi)部摩擦剪應(yīng)力為：為油層中任一點(diǎn)的速度，是對(duì)應(yīng)于一點(diǎn)的速度梯度；是比例系數(shù)，即液體的動(dòng)力粘度，簡(jiǎn)稱粘度。28動(dòng)力粘度：國(guó)際單位：N.s/m2（P.as）物理單位:P（泊）或cP（厘泊），1P=100cP。

動(dòng)力粘度又稱為絕對(duì)粘度，主要用于流體動(dòng)力學(xué)計(jì)算。1Pa.s=1N.s/m2=10P=1000cP運(yùn)動(dòng)粘度

等于動(dòng)力粘度與液體密度的比值：的國(guó)際單位是m2/s，常采用物理單位St（斯）或cSt（厘斯），1St=100cSt=10-4m2/s29

潤(rùn)滑油的粘度是隨溫度的升高而降低的。

潤(rùn)滑油的粘度隨壓力的升高而增大，當(dāng)壓力不高時(shí)（小于100個(gè)大氣壓），變化極小。

潤(rùn)滑油的運(yùn)動(dòng)粘度通常用毛細(xì)管粘度計(jì)測(cè)量。30

工業(yè)上潤(rùn)滑油廣泛應(yīng)用礦物油，是從石油中經(jīng)過提取燃油后剩下的重油，再經(jīng)過減壓蒸餾精制而成。

國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)中按用途不同分有機(jī)械油、汽輪機(jī)油及齒輪油等。

根據(jù)粘度的不同，每種油又分為不同的牌號(hào)，油號(hào)越大粘度越高。31潤(rùn)滑油的選擇外載大—難形成油膜—選粘度高的油速度高—摩擦大—選粘度低的油溫度高—油變稀—選粘度高的油比壓大—油易擠出—選粘度高的油粗糙的表面，選用粘度較高的油；循環(huán)潤(rùn)滑、芯捻潤(rùn)滑時(shí)，應(yīng)選用粘度較低的油；飛淺潤(rùn)滑應(yīng)選用高品質(zhì)、能防止與空氣接觸而氧化變質(zhì)或因激烈攪拌而乳化的油。322、潤(rùn)滑脂

潤(rùn)滑脂是由潤(rùn)滑油和各種稠化劑（如鈣、鈉、鋁、鋰等金屬皂）混合稠化而成的。作為基礎(chǔ)油的大多數(shù)是礦物油，也有合成油。稠化劑大多數(shù)是金屬皂類，也有非金屬皂類。根據(jù)皂類的不同，有鈣基、鈉基、鋰基和鋁基潤(rùn)滑脂。鈉基脂不耐水而耐高溫；鈣基脂耐水但不耐高溫；鋰基脂既耐水又耐高溫。331）針入度：用質(zhì)量為150g的標(biāo)準(zhǔn)圓錐體在250C的恒溫下，由脂表面經(jīng)5秒鐘后沉入脂內(nèi)的深度。潤(rùn)滑脂的主要性能是：2）滴點(diǎn)：在規(guī)定的加熱條件下，潤(rùn)滑脂從標(biāo)準(zhǔn)量杯的孔口滴下第一滴時(shí)的溫度。343、固體潤(rùn)滑劑

在摩擦表面間加入固體粉末代替流體膜來潤(rùn)滑，稱為固體潤(rùn)滑劑。

常用的固體潤(rùn)滑劑有：石墨、二硫化鉬和聚四氟乙烯，另外還有二硫化鎢等。

一般在超出潤(rùn)滑油使用范圍之外才考慮使用。35二、軸承潤(rùn)滑方法

潤(rùn)滑劑的供應(yīng)方法可以分為分散潤(rùn)滑和集中潤(rùn)滑。集中潤(rùn)滑是對(duì)所有潤(rùn)滑點(diǎn)采用統(tǒng)一的潤(rùn)滑系統(tǒng)，通過油管分送潤(rùn)滑油，裝置復(fù)雜，使用方便。

油潤(rùn)滑有間歇潤(rùn)滑與連續(xù)潤(rùn)滑；脂潤(rùn)滑通常采用間歇供應(yīng)。各種潤(rùn)滑方法361、油潤(rùn)滑1）滴油潤(rùn)滑372)芯捻或線紗潤(rùn)滑不易調(diào)節(jié)供油量

3)油環(huán)潤(rùn)滑只用于水平而連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)的軸頸60r/min～100r/min﹤n﹤1500r/min～2000r/min。

384)飛濺潤(rùn)滑如齒輪減速器：利用浸入油中的齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)將潤(rùn)滑油飛濺成的油沫沿箱壁和油溝流入軸承。395)浸油潤(rùn)滑部分軸承直接浸在油中以潤(rùn)滑軸承。6)壓力循環(huán)潤(rùn)滑重載、振動(dòng)或交變載荷的工作條件下，能取得良好的潤(rùn)滑效果。402.脂潤(rùn)滑潤(rùn)滑脂只能間歇供應(yīng)黃油杯是應(yīng)用最廣的脂潤(rùn)滑裝置。潤(rùn)滑脂貯存在杯體里，杯蓋用螺紋與杯體聯(lián)接，旋擰杯蓋可將潤(rùn)滑脂壓送到軸承孔內(nèi)。也常用黃油槍向軸承補(bǔ)充潤(rùn)滑脂。4116.5滑動(dòng)軸承的條件性計(jì)算非液體摩擦滑動(dòng)軸承失效形式膠合、磨損等設(shè)計(jì)準(zhǔn)則：至少保持在邊界潤(rùn)滑狀態(tài)，即維持邊界油膜不破裂。計(jì)算方法：簡(jiǎn)化計(jì)算（條件性計(jì)算）復(fù)雜421、限制軸承平均壓強(qiáng)F—

徑向載荷,N；d—

軸頸直徑,mm；B—

軸瓦有效寬度,mm；[p]—

許用壓強(qiáng),MPa。目的：防止p過高，油被擠出，產(chǎn)生“過度磨損”。2、限制pv值MPa·m/s∴pv↑→摩擦功耗↑→發(fā)熱量↑→易膠合目的：限制pv是為了限制軸承溫升、防止膠合。∵軸承發(fā)熱量∝單位面積摩擦功耗μpv

一、徑向軸承43二、推力軸承結(jié)構(gòu)：空心、實(shí)心、單環(huán)、多環(huán)實(shí)心式：空心式：實(shí)心式：邊緣v大，磨損快，中間p↑↑，壓力分布不均。空心式：壓力分布均勻性↑。4445已知：徑向載荷F，轉(zhuǎn)速n，寬徑比[p]，[pv]。求：保證混合潤(rùn)滑條件下的軸頸直徑d=？解：1）由：2）由：1)、2)大者≤d∴46獲得液體潤(rùn)滑的主要方法：

利用軸頸本身回轉(zhuǎn)時(shí)的泵油作用，把油帶入摩擦面間，建立壓力油膜而把兩表面分開，用這種方法來實(shí)現(xiàn)液體潤(rùn)滑的軸承稱為液體動(dòng)壓軸承。

1.液體靜壓軸承

在滑動(dòng)表面間用足以平衡外載的壓力輸入潤(rùn)滑油，人為地將兩表面分開，用這種方法來實(shí)現(xiàn)液體潤(rùn)滑的軸承稱為液體靜壓軸承；

2.液體動(dòng)壓軸承16.6液體動(dòng)力潤(rùn)滑的基本原理471、潤(rùn)滑油有一定粘度η。2、有一定相對(duì)滑動(dòng)速度v。承載能力∝v；3、相對(duì)滑動(dòng)面之間必須形成收斂形間隙，即：油從大口流進(jìn)，小口流出。（入口、出口處p＜油楔內(nèi)p）4、有足夠充分的供油量?！?，承載能力↑。η↑→液體動(dòng)壓潤(rùn)滑形成的必要條件：483、由于影響液體動(dòng)壓軸承的參數(shù)較多，相互影響，所以設(shè)計(jì)中若調(diào)整了某一參數(shù)，將會(huì)影響其它參數(shù)，凡受到影響的參數(shù)都應(yīng)重新計(jì)算。注意：1、液體動(dòng)力潤(rùn)滑軸承在啟動(dòng)，停車階段處于非液體摩擦狀態(tài)，設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)驗(yàn)算p≤[p]，pv≤[pv]2、零件有制造誤差，計(jì)算時(shí)應(yīng)分別對(duì)上偏差對(duì)應(yīng)的ψmax下偏差對(duì)應(yīng)的ψmin兩種狀態(tài)進(jìn)行計(jì)算，必須同時(shí)滿足液體動(dòng)壓狀態(tài)的充分條件。