第十五章 滑動(dòng)軸承

主要內(nèi)容:

滑動(dòng)軸承的類(lèi)型、結(jié)構(gòu)滑動(dòng)軸承的材料和選擇非液體潤(rùn)滑軸承的設(shè)計(jì)計(jì)算動(dòng)壓潤(rùn)滑基本原理

本章重點(diǎn):軸瓦的材料及結(jié)構(gòu)非液體潤(rùn)滑軸承的設(shè)計(jì)計(jì)算動(dòng)壓潤(rùn)滑基本原理本章難點(diǎn):

動(dòng)壓潤(rùn)滑基本原理第十二章滑動(dòng)軸承

p.275一、軸承功用滑動(dòng)軸承

動(dòng)畫(huà)滾動(dòng)軸承

動(dòng)畫(huà)1、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。向心軸承推力軸承向心推力軸承二、軸承的分類(lèi)1.按摩擦性質(zhì)2.按載荷的方向§12-1 概述滑動(dòng)軸承滾動(dòng)軸承：摩擦損失較小，且已高度標(biāo)準(zhǔn)化，應(yīng)用極為廣泛。但以下場(chǎng)合不適用：1.要求徑向尺寸很??；2.振動(dòng)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?dòng)軸承：

高速、高精度、重載、結(jié)構(gòu)上要求剖分等場(chǎng)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、滑動(dòng)軸承應(yīng)用1.按承載方向分－2.按滑動(dòng)表面間潤(rùn)滑狀態(tài)分－徑向軸承止推軸承3.按液體潤(rùn)滑承載機(jī)理分－整體式…對(duì)開(kāi)式…液體潤(rùn)滑軸承不完全液體潤(rùn)滑軸承無(wú)潤(rùn)滑軸承液體動(dòng)力潤(rùn)滑軸承液體靜壓潤(rùn)滑軸承四、滑動(dòng)軸承的分類(lèi)§12-2滑動(dòng)軸承的主要結(jié)構(gòu)形式一、向心滑動(dòng)軸承→主要承受徑向載荷FR1整體式滑動(dòng)軸承結(jié)構(gòu)：軸承座，軸承襯套特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，價(jià)格低廉，裝拆不便，磨損后不可調(diào)整間隙，低速輕載

軸瓦能擺動(dòng)，適應(yīng)軸的變形,用于支承跨距較大或多支點(diǎn)的長(zhǎng)軸3自動(dòng)調(diào)心式滑動(dòng)軸承2對(duì)開(kāi)/剖分式滑動(dòng)軸承結(jié)構(gòu)：軸承座、軸承蓋，剖分軸瓦、螺栓聯(lián)接特點(diǎn)：裝拆方便，磨損后可調(diào)整間隙，應(yīng)用廣泛，結(jié)構(gòu)已標(biāo)準(zhǔn)化。軸瓦軸承襯下圖是一種常見(jiàn)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(duì)中，推力軸瓦底部制成球面，銷(xiāo)釘4用來(lái)防止推力軸瓦2隨軸5一起轉(zhuǎn)動(dòng)。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(kāi)出若干楔形扇形面→固定式可傾式→可形成動(dòng)壓潤(rùn)滑二、推力滑動(dòng)軸承→主要承受軸向載荷FA→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→承載面、摩擦面；→非液體摩擦滑動(dòng)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。軸瓦結(jié)構(gòu)厚壁、薄壁整體式對(duì)開(kāi)式單層、雙層、多層材料三、對(duì)軸瓦結(jié)構(gòu)的要求P2811軸瓦結(jié)構(gòu)2軸承應(yīng)開(kāi)油孔、油溝(油的供應(yīng)、輸送及分布)開(kāi)設(shè)油孔及油溝的原則：1）進(jìn)油口開(kāi)在非承載區(qū)，否則會(huì)降低油膜的承載能力3）油槽軸向不能開(kāi)通，以免油從油溝端部大量流失單→整體式→最大油膜厚度處油膜壓力最小雙→對(duì)開(kāi)式→剖分面處周向油槽→載荷方向變動(dòng)范圍超過(guò)180°→中部軸向油槽｛2）油槽3剖分式軸瓦的剖分面應(yīng)⊥載荷斜開(kāi)向心軸承§12-3滑動(dòng)軸承的失效形式及常用材料p.277一、失效形式→間隙↑→運(yùn)動(dòng)精度↓→耗功→溫度↑→粘度↓潤(rùn)滑惡化→燒瓦、膠合磨粒磨損(主要):刮傷:咬粘（膠合）:疲勞剝落:腐蝕:硬?；虼植诜濉蝹麧?rùn)滑失效→粘附和遷移⊥VS方向的裂紋→軸承襯疲勞剝落潤(rùn)滑劑對(duì)金屬元素的氧化及腐蝕要求：1、摩擦系數(shù)?。?、耐磨、耐蝕、抗膠合能力強(qiáng)；3、足夠的強(qiáng)度和可塑性；4、導(dǎo)熱性好，熱膨脹系數(shù)小二、軸承材料P274第11

以錫或銻為軟基體，均夾著銻錫、銅錫硬晶?！槕?yīng)性、嵌入性和磨合性最好，但價(jià)高、強(qiáng)度低→做軸承襯澆鑄在鋼、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12-2p.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，但可塑性差，不易跑合?！糜谳S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（→鐵（銅）粉＋石墨→壓型→燒結(jié)）這種軸承具有多孔性組織，孔隙內(nèi)可以?xún)?chǔ)存潤(rùn)滑油。常用材料性能比較材料組成性能特點(diǎn)應(yīng)用軸承合金(巴氏合金)Sn,Pb,Sb合金耐磨，磨合，導(dǎo)熱性，油吸附性好強(qiáng)度小，價(jià)格貴重載，中高速青銅Cu+Sn,Pb,Al較硬,強(qiáng)度高,耐磨磨合性差重載，中速粉末冶金Fe+石墨Cu+石墨含油軸承韌性低平穩(wěn)載荷，無(wú)沖擊，中低速鑄鐵HT、KT軸頸硬度>軸瓦硬度輕載，低速§12-6不完全液體潤(rùn)滑滑動(dòng)軸承的設(shè)計(jì)計(jì)算→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、膠合條件性油不被過(guò)大壓力擠出→不產(chǎn)生過(guò)大磨損限制溫升→防止油膜破裂→防止膠合限制局部pv值→限制局部溫升(二)設(shè)計(jì)計(jì)算步驟:(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：P286MPa·m/S(12-2)2.驗(yàn)算pｖ值→MPa(12-1)1.軸承壓強(qiáng)(p)驗(yàn)算→油不被過(guò)大壓力擠出→不產(chǎn)生過(guò)大磨損限制溫升→防止油膜破裂→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,MPa·m/S查表(12-2)3.驗(yàn)算ｖ值→限制局部pv值→限制局部溫升m/s(12-3)二.止推軸承P.2871.軸承壓強(qiáng)驗(yàn)算:d2、d1—環(huán)狀支承面的外、內(nèi)徑mmZ—軸環(huán)數(shù)2.驗(yàn)算ｐｖ值:

Mpa(12-4)Mpa·m/S(12-5)Vm—支承面平均半徑的圓周速度m/s[p],[pV]－許用應(yīng)力Mpa,Mpa·m/S

(表12-5,P.287)d2§12-5潤(rùn)滑劑和潤(rùn)滑裝置P284、P52潤(rùn)┌潤(rùn)滑油→液體滑│潤(rùn)滑脂→半固體劑└固體潤(rùn)滑劑一、潤(rùn)滑劑潤(rùn)滑目的：摩擦功耗↓磨損↓,冷卻、吸振、防銹1潤(rùn)滑油主要性能指標(biāo):粘度牛頓液體流動(dòng)定律即：潤(rùn)滑油作層流流動(dòng)時(shí),各油層間的剪應(yīng)力與速度梯度成正比。粘度受溫度影響很大：溫度↑→粘度↓→潤(rùn)滑效果↓。η－動(dòng)力粘度（常簡(jiǎn)稱(chēng)為粘度）Pa·S(N·s/m2)(國(guó)際)它標(biāo)志著液體抵抗變形的能力,液體的內(nèi)摩擦阻力的大小?！鷿?rùn)滑效果好，具冷卻、清洗作用。但供油、密封麻煩。使用潤(rùn)滑油特點(diǎn):ν－運(yùn)動(dòng)粘度(m2/s)：常用單位ρ－液體密度(kg/m3)選擇原則：溫度高、載荷大——粘度高；載荷小、速度高——粘度??；2潤(rùn)滑脂潤(rùn)滑油+稠化劑(如鈣、鈉、鋁等金屬皂)混合稠化而成。特點(diǎn):→油膜承載力大，不易流失，易密封維護(hù),但啟動(dòng)阻力大，散熱性差。3固體潤(rùn)滑劑→石墨、ＭoS2、聚氟乙稀等一般用于有特殊要求的場(chǎng)合。┌間歇潤(rùn)滑:油孔、油杯└連續(xù)潤(rùn)滑:油杯、油環(huán)、飛濺、壓力二、潤(rùn)滑裝置潤(rùn)滑方法§12-7液體動(dòng)力潤(rùn)滑的基本原理p.288一、液體動(dòng)壓的形成流體動(dòng)力潤(rùn)滑：兩相對(duì)運(yùn)動(dòng)物體的摩擦表面，借助相對(duì)速度產(chǎn)生的油膜把兩表面完全隔開(kāi)→由油膜產(chǎn)生的壓力來(lái)平衡外載荷1基本方程建立的假設(shè)(圖12-12)1)Z向無(wú)限長(zhǎng),潤(rùn)滑油在Z向沒(méi)有流動(dòng)；2)壓力p不隨y值的大小而變化,即同一油膜截面上壓力為常數(shù)；3)潤(rùn)滑油的粘度η不隨壓力而變化,并且忽略油層的重力和慣性；4)潤(rùn)滑油處于層流狀態(tài)。2公式的建立→取一微單元體(dx,dy,dz)→它承受油壓p、內(nèi)摩擦切應(yīng)力τ→根據(jù)平衡條件:→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)。1)油層的速度分布:(式a對(duì)y積分)(a)油層速度由兩部分組成→→由邊界條件:(d)直線(xiàn)拋物線(xiàn)(c)當(dāng)y=0,u=－V當(dāng)y=h,u=0(前)呈線(xiàn)性分布←剪切流(后)呈拋物線(xiàn)分布←壓力流(油壓沿x方向變化)2)潤(rùn)滑油流量:流體連續(xù)原理→流過(guò)不同截面的流量相等。油壓最大處,速度呈線(xiàn)性分布→3)液體動(dòng)壓潤(rùn)滑的基本方程(一維雷諾方程):(12-8)h＜h0→＞0→油壓↑h＞h0→＜0→油壓↓h=h0→=0→油壓最大3.形成動(dòng)壓潤(rùn)滑的必要條件:1.有楔形間隙2.連續(xù)充滿(mǎn)粘性流體3.有相對(duì)運(yùn)動(dòng)(由大截面→小截面)兩工作平面間必須hminen=0,形成彎曲的楔形空間軸瓦對(duì)軸頸摩擦力→軸頸向右滾動(dòng)而偏