機(jī)械設(shè)計(jì)-第12章滑動軸承

第12章滑動軸承(huádònɡzhóuchénɡ)機(jī)械設(shè)計(jì)精品資料第12章滑動軸承(huádònɡzhóuchénɡ)機(jī)械設(shè)計(jì)精品資料第12章滑動軸承(huádònɡzhóuchénɡ)機(jī)械設(shè)計(jì)精品資料

12.1概述軸、軸承(zhóuchéng)、聯(lián)軸器、離合器.軸系零件(línɡjiàn)精品資料第12章滑動軸承(huádònɡzhóuchénɡ)12.1概述(ɡàishù)精品資料12.1.1軸承(zhóuchéng)的功用與分類功用(gōngyòng):支承軸或轉(zhuǎn)動零件(2)分類按受載方向不同徑向軸承（向心軸承）：徑向止推軸承（向心推力軸承）：推力軸承（止推軸承）：承受徑向載荷承受軸向載荷同時(shí)承受徑向、軸向載荷12.1.1軸承的功用與分類精品資料12.1.1軸承(zhóuchéng)的功用與分類功用:支承(zhīchénɡ)軸或轉(zhuǎn)動零件(2)分類按受載方向不同按摩擦狀態(tài)不同：滑動軸承Bd12.1.1軸承的功用與分類精品資料12.1.1軸承(zhóuchéng)的功用與分類功用:支承(zhīchénɡ)軸或轉(zhuǎn)動零件(2)分類按受載方向不同滾動軸承滑動軸承按摩擦狀態(tài)不同：12.1.1軸承的功用與分類精品資料12.1.1軸承的功用(gōngyòng)與分類功用:支承(zhīchénɡ)軸或轉(zhuǎn)動零件(2)分類按受載方向不同滾動軸承滑動軸承按摩擦狀態(tài)不同：12.1.1軸承的功用與分類精品資料12.1.1軸承(zhóuchéng)的功用與分類功用:支承軸或轉(zhuǎn)動(zhuàndòng)零件(2)分類按受載方向不同按摩擦狀態(tài)不同：滾動軸承滑動軸承動壓潤滑靜壓潤滑混合潤滑滑動軸承。液體潤滑滑動軸承12.1.1軸承的功用與分類精品資料摩擦現(xiàn)象自然界中普遍存在的物理現(xiàn)象。摩擦將一部分機(jī)械能轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮?，使機(jī)器效率降低，溫度升高;摩擦造成表面磨損。使機(jī)器喪失應(yīng)有的精度，進(jìn)而產(chǎn)生振動(zhèndòng)和噪音，縮短使用壽命。12.1.2摩擦與潤滑(rùnhuá)種類與特點(diǎn)精品資料摩擦現(xiàn)象世界上使用的能源大約有1/3~1/2消耗于摩擦。機(jī)械產(chǎn)品的易損零件大部分是由于磨損(mósǔn)超過限度而報(bào)廢。潤滑是減小摩擦、減小磨損(mósǔn)、提高機(jī)械效率的最常用最有效方法。對摩擦、磨損(mósǔn)與潤滑的研究學(xué)科構(gòu)成了摩擦學(xué)。12.1.2摩擦與潤滑(rùnhuá)種類與特點(diǎn)精品資料4種摩擦（潤滑(rùnhuá)）狀態(tài)1）干摩擦2）邊界摩擦3）流體摩擦4）混合摩擦12.1.2摩擦(mócā)與潤滑種類與特點(diǎn)精品資料4種摩擦（潤滑(rùnhuá)）狀態(tài)--干摩擦1）干摩擦：表面間無任何潤滑劑或保護(hù)膜，純金屬直接接觸時(shí)的摩擦。特點(diǎn)(tèdiǎn)：（1）接觸峰點(diǎn)之間發(fā)生粘結(jié)、擠壓、剪切、塑性流動（2）摩擦磨損最嚴(yán)重，f=0.15~0.5彈性變形塑性變形精品資料1）干摩擦(mócā)：純金屬直接接觸時(shí)的摩擦(mócā)2）邊界摩擦(mócā)：兩表面上的極薄的吸附油膜之間的摩擦(mócā)。能降低摩擦(mócā)阻力，減輕磨損，但膜厚小于粗糙度，強(qiáng)度不高，磨損不可避免。邊界油膜4種摩擦(mócā)（潤滑）狀態(tài)—邊界摩擦(mócā)精品資料1）干摩擦2）邊界摩擦3）流體摩擦：摩擦阻力最小，磨損最輕（幾乎不發(fā)生摩損），是理想(lǐxiǎng)的摩擦狀態(tài)。流體摩擦表面完全被流體(liútǐ)膜隔開，摩擦發(fā)生在流體(liútǐ)的內(nèi)部4種摩擦（潤滑）狀態(tài)—流體摩擦精品資料1）干摩擦2）邊界摩擦3）流體摩擦4）混合(hùnhé)摩擦：處于三種摩擦的混合(hùnhé)狀態(tài)。摩擦系數(shù)比邊界摩擦?xí)r要小得多邊界摩擦和混合摩擦在工程(gōngchéng)實(shí)際中很難區(qū)分，常統(tǒng)稱為邊界摩擦。1）2）3）磨損4種摩擦（潤滑）狀態(tài)—混合摩擦精品資料磨損1）磨損類型：磨粒磨損（磨損）、疲勞剝落（點(diǎn)蝕）、粘著(zhānzhe)磨損（膠合）、腐蝕磨損2)磨損過程

磨損量時(shí)間磨合穩(wěn)定磨損劇烈磨損--摩擦表面的物質(zhì)不斷損失(sǔnshī)的現(xiàn)象特點(diǎn)12.1.3磨損精品資料第12章滑動軸承(huádònɡzhóuchénɡ)機(jī)械設(shè)計(jì)精品資料1）滑動軸承(huádònɡzhóuchénɡ)的特點(diǎn)（１）高端應(yīng)用：高速、高精度、重載(zhònɡzǎi)的場合；如汽輪發(fā)電機(jī)、水輪發(fā)電機(jī)等。（3）極端場合：超大型的或要求緊湊的場合；如內(nèi)圓磨頭軸。（4）特殊場合：如結(jié)構(gòu)上要求剖分（曲軸）；嚴(yán)重沖擊與振動如軋鋼機(jī)2）滑動軸承的應(yīng)用場合（1）承載能力大，耐沖擊；（2）工作平穩(wěn)，噪音低；（3）結(jié)構(gòu)簡單，徑向尺寸小。（２）低端應(yīng)用：要求低、簡單的場合；如汽車鋼板銷與套12.2滑動軸承的特點(diǎn)與應(yīng)用精品資料第12章滑動軸承(huádònɡzhóuchénɡ)機(jī)械設(shè)計(jì)精品資料1）軸承(zhóuchéng)結(jié)構(gòu)（１）整體式滑動軸承(huádònɡzhóuchénɡ)特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡單，成本低廉。應(yīng)用：低速、輕載或間歇性工作的機(jī)器中。軸承座整體軸套螺紋孔油杯孔（圖12－1）12.3徑向滑動軸承的結(jié)構(gòu)及組成磨損后軸頸與軸承孔之間的間隙無法調(diào)整精品資料（２）剖分式（對開式）徑向(jìnɡxiànɡ)滑動軸承特點(diǎn)(tèdiǎn)：便于軸的安裝，間隙可調(diào)整，但結(jié)構(gòu)復(fù)雜。（圖12.2）應(yīng)用比較廣泛。對開式軸承(剖分軸套)1）軸承結(jié)構(gòu)軸瓦12.3徑向滑動軸承的結(jié)構(gòu)及組成精品資料2）軸瓦的形式(xíngshì)和結(jié)構(gòu)整體式（又稱軸套）剖分式（軸瓦）不便于(biànyú)裝拆，可修復(fù)性差。安裝和拆卸方便，可修復(fù)。單材料、整體式厚壁鑄造軸瓦多材料、對開式厚壁鑄造軸瓦孔槽12.3徑向滑動軸承的結(jié)構(gòu)及組成精品資料3）軸瓦(zhóuwǎ)上開油孔、油槽油孔油槽進(jìn)油孔油槽F油室12.3徑向滑動軸承(huádònɡzhóuchénɡ)的結(jié)構(gòu)及組成精品資料3）軸瓦(zhóuwǎ)上開油孔、油槽單軸向油槽開在非承載區(qū)雙軸向油槽開在非承載區(qū)（在軸承剖分面上）雙斜向油槽（用于混合潤滑軸承）

油孔油槽油室起儲油和穩(wěn)定供油的作用，用于大型(dàxíng)軸承。軸承襯12.3徑向滑動軸承的結(jié)構(gòu)及組成精品資料4）軸承襯----在鋼質(zhì)軸瓦(zhóuwǎ)上貼附一層減摩材料12.3徑向滑動軸承的結(jié)構(gòu)(jiégòu)及組成精品資料4）軸承(zhóuchéng)襯----在鋼質(zhì)軸瓦上貼附一層減摩材料節(jié)約貴重(guìzhòng)金屬結(jié)構(gòu)上需要*襯一定有瓦,瓦不一定有襯材料12.3徑向滑動軸承的結(jié)構(gòu)及組成精品資料第12章滑動軸承(huádònɡzhóuchénɡ)機(jī)械設(shè)計(jì)精品資料1）滑動軸承常見失效(shīxiào)形式：汽車用滑動軸承(huádònɡzhóuchénɡ)故障原因的平均比率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軸承表面的磨粒磨損刮傷疲勞剝落膠合腐蝕12.4滑動軸承的材料精品資料2）滑動軸承(zhóuchéng)的材料軸承(zhóuchéng)材料是指軸瓦和軸承(zhóuchéng)襯的總稱（1）對軸承(zhóuchéng)材料性能的要求：①良好(liánghǎo)的減摩性、耐磨性、抗膠合性②具有足夠的強(qiáng)度、耐蝕性③具有良好的適應(yīng)性、導(dǎo)熱性適應(yīng)性12.4滑動軸承的材料精品資料2）滑動軸承(zhóuchéng)的材料（1）對軸承(zhóuchéng)材料性能的要求：③具有(jùyǒu)良好的適應(yīng)性，◆

順應(yīng)性：材料通過表層的彈、塑性變形來補(bǔ)償軸承滑動表面接觸不良的能力?！?/p>

嵌入性：材料容納硬質(zhì)顆粒嵌入，從而減輕軸承滑動的刮傷和磨粒磨損的性能?！?/p>

磨合性：軸瓦與軸頸表面應(yīng)易于磨合，從而改善摩擦面的接觸狀況。主要包括：經(jīng)濟(jì)性12.4滑動軸承的材料精品資料2）滑動軸承的材料(cáiliào)軸承材料(cáiliào)是指軸瓦和軸承襯的總稱（1）對軸承材料(cáiliào)性能的要求：①良好(liánghǎo)的減摩性、耐磨性、抗膠合性②具有足夠的強(qiáng)度、耐蝕性③具有良好的適應(yīng)性、導(dǎo)熱性④良好的工藝性、經(jīng)濟(jì)性材料12.4滑動軸承的材料精品資料（2）常用(chánɡyònɡ)材料①軸承合金(héjīn)**(白合金(héjīn)、巴氏合金(héjīn))—作襯----錫(Sn)、鉛(Pb)、銻(Sb)、銅(Cu)合金(héjīn)的統(tǒng)稱②軸承青銅.錫青銅---減摩性,耐磨好.鋁、鐵青銅-----強(qiáng)度較高③鋁基軸承合金（較新材料、部分替代軸承合金）粉末12.4滑動軸承的材料精品資料④多孔質(zhì)金屬材料(含油軸承(zhóuchéng))（孔隙度15-30%）⑤鑄鐵類—低速(dīsù)、輕載⑥非金屬材料常用:塑料（聚四氟乙烯）（組合機(jī)床中）油脂12.4滑動軸承的材料精品資料第12章滑動軸承(huádònɡzhóuchénɡ)機(jī)械設(shè)計(jì)精品資料12.5.1潤滑(rùnhuá)材料◆特點(diǎn)(tèdiǎn)：無流動性，可在滑動表面形成一層薄膜?！暨m用場合：難以經(jīng)常供油，或低速重載以及往復(fù)擺動的軸承。1)潤滑油◆特點(diǎn)：有良好的流動性，可形成動壓、靜壓潤滑或邊界潤滑。◆適用場合：混合潤滑軸承和液體潤滑軸承。2)潤滑脂3)固體、氣體潤滑劑（特殊或?qū)ｉT用途)計(jì)算12.5潤滑劑和潤滑方法精品資料第12章滑動軸承(huádònɡzhóuchénɡ)機(jī)械設(shè)計(jì)精品資料計(jì)算目的：保護(hù)邊界膜不破裂。（條件性計(jì)算）計(jì)算項(xiàng)目(xiàngmù)(準(zhǔn)則)1)p=F/dB≤[p]防止過度磨損2)pv≤[pv]限制軸承溫升3)v≤[v]控制磨損速度◆速度低、載荷大、有沖擊或間歇運(yùn)轉(zhuǎn)的滑動軸承；以及脂潤滑、油繩潤滑及滴油潤滑的軸承，工作中處于邊界(biānjiè)潤滑或混合潤滑狀態(tài)。12.6徑向滑動軸承(混合潤滑)的條件性計(jì)算精品資料第12章滑動軸承(huádònɡzhóuchénɡ)機(jī)械設(shè)計(jì)精品資料液體動力潤滑理論,起源于1880年英國工程師托爾的一項(xiàng)實(shí)驗(yàn),托爾是研究火車系統(tǒng)的滑動軸承(zhóuchéng)的專家,專門研究潤滑這些軸承(zhóuchéng)的最好方法,他曾經(jīng)發(fā)現(xiàn)一些滑動軸承(zhóuchéng)的摩擦阻力特別小,磨損很低,但不知其原因。（1）托爾實(shí)驗(yàn)(shíyàn)12.7液體動力潤滑的原理與理論基礎(chǔ)精品資料托爾在一次實(shí)驗(yàn)(shíyàn)中測到滑動軸承的摩擦系數(shù)非常低，右圖為模型示意圖,托爾試圖進(jìn)一步加強(qiáng)軸承的潤滑，在其頂部鉆了一個(gè)直徑為1/2英寸的小孔,想作為加油口（1）托爾實(shí)驗(yàn)(shíyàn)12.7液體動力潤滑的原理與理論基礎(chǔ)精品資料可是軸一轉(zhuǎn)動,油就從小孔中冒了出來他隨手用一個(gè)小木塞堵住洞口,但木塞被油沖了出來,他又用木錘將木塞打入孔中,結(jié)果木塞仍被頂開,這時(shí)托爾意識(yìshí)到接近發(fā)現(xiàn)問題了—1）托爾實(shí)驗(yàn)(shíyàn)油有壓力12.7液體動力潤滑的原理與理論基礎(chǔ)精品資料他馬上(mǎshàng)用一只壓力表連接到孔上,壓力表顯示,孔處的壓力比軸承的平均壓力大兩倍,接著他又測出了軸承在長度,寬度上的油液壓力,并繪出了油壓分布圖,1）托爾實(shí)驗(yàn)(shíyàn)12.7液體動力潤滑的原理與理論基礎(chǔ)精品資料托爾測得的近似(jìnsì)油壓分布圖這樣托爾就找到了某些(mǒuxiē)滑動軸承摩擦系數(shù)很小的原因：由于軸與軸承相對運(yùn)動,使?jié)櫥鸵寒a(chǎn)生了壓力,把軸與軸承分隔開,摩擦發(fā)生在潤滑油內(nèi)部------液體摩擦（潤滑）.定義精品資料2）液體動力潤滑.由兩表面相對滑動而產(chǎn)生(chǎnshēng)油膜壓力實(shí)現(xiàn)液體摩擦的潤滑.

托爾實(shí)驗(yàn)(shíyàn)揭示了液體動力潤滑現(xiàn)象,同時(shí)提出了兩個(gè)工程應(yīng)用問題:(1)建立液體動力潤滑的條件是什么?

12.7液體動力潤滑的原理與理論基礎(chǔ)精品資料2）液體動力潤滑.由兩表面相對滑動(huádòng)而產(chǎn)生油膜壓力實(shí)現(xiàn)液體摩擦的潤滑.著名的流體力學(xué)專家雷諾,于1886年推導(dǎo)出了雷諾動力潤滑方程,奠定了摩擦與潤滑研究與應(yīng)用（摩擦學(xué)）的理論(lǐlùn)基礎(chǔ)。

(1)建立液體動力潤滑的條件是什么?(2)油膜壓力與軸承參數(shù)存在著怎樣的規(guī)律?

12.7液體動力潤滑的原理與理論基礎(chǔ)精品資料3）動力潤滑(rùnhuá)狀態(tài)的建立的過程不穩(wěn)定潤滑(rùnhuá)階段oo1F(1）起動前

（軸與軸承在底部接觸）(2）起動階段F12.7液體動力潤滑的原理與理論基礎(chǔ)精品資料3）動力潤滑狀態(tài)(zhuàngtài)的建立的過程不穩(wěn)定潤滑(rùnhuá)階段(3）穩(wěn)定狀態(tài)―液體動力潤滑oo1F(1）起動前

Foo1e偏心距（軸與軸承在底部接觸）(2）起動階段混合摩擦液體摩擦12.7液體動力潤滑的原理與理論基礎(chǔ)精品資料3）動力潤滑狀態(tài)(zhuàngtài)的建立的過程不穩(wěn)定潤滑(rùnhuá)階段(3）穩(wěn)定狀態(tài)―液體動力潤滑oo1F(1）起動前

Foo1e偏心距

壓力油膜呈收斂楔形

（軸與軸承在底部接觸）(2）起動階段特點(diǎn)：模型12.7液體動力潤滑的原理與理論基礎(chǔ)精品資料4）模型(móxíng)轉(zhuǎn)換油膜厚度(hòudù)＜＜軸承半徑軸曲率≈軸承曲率。Foo1e偏心距

壓力油膜呈收斂楔形

平板模型12.7液體動力潤滑的原理與理論基礎(chǔ)精品資料5)雷諾方程(fāngchéng)取油層(yóucéng)中微元體作受力分析幾點(diǎn)假設(shè)：忽略壓力對粘度的影響、軸向無流動（無端泄）油膜為層流狀態(tài)雷偌12.7液體動力潤滑的原理與理論基礎(chǔ)精品資料5)雷諾方程(fāngchéng)取油層(yóucéng)中微元體作受力分析幾點(diǎn)假設(shè)：忽略壓力對粘度的影響、軸向無流動（無端泄）油膜為層流狀態(tài)油與表面吸附牢固，表面油分子隨工作表面一同運(yùn)動或靜止。

12.7液體動力潤滑的原理與理論基礎(chǔ)精品資料5)雷諾方程(fāngchéng)一維雷諾動力潤滑(rùnhuá)方程∟油膜壓力沿x軸的變化率h--x處的間隙（油膜厚度）h0---油壓最大處的間隙。計(jì)算無限長動力潤滑軸承的基本方程。一維原理12.7液體動力潤滑的原理與理論基礎(chǔ)精品資料6）動力潤滑(rùnhuá)承載原理（1）兩滑動表面(biǎomiàn)平行時(shí)h為常數(shù):h-h0=0p/x＝0p=0不能承載h12.7液體動力潤滑的原理與理論基礎(chǔ)精品資料6）動力潤滑(rùnhuá)承載原理（2）兩滑動(huádòng)表面呈楔形間隙時(shí)①入口至h0處：h>h0p/x>0p遞增。②h0至出口，h<h0

p/x<0.p遞減pmax油壓分布曲線③

結(jié)論：兩板間油有動壓力hh12.7液體動力潤滑的原理與理論基礎(chǔ)精品資料“楔形間隙(jiànxì)”油“入口”能力等于(děngyú)油“出口”能力6）動力潤滑承載原理“平行間隙”油“入口”能力大于油“出口”能力

精品資料（3）產(chǎn)生油壓的原因--承載(chéngzài)機(jī)理“楔形間隙(jiànxì)”內(nèi)壓承載油“入口”能力大于油“出口”能力

內(nèi)部壓力大于出口和入口處壓力油在入口受阻

油在出口受擠

油流量平衡

條件6）動力潤滑承載原理精品資料（4）影響油壓的因素――建立(jiànlì)油壓的條件①相對滑動速度v②油粘度(zhāndù)η③油楔④油量充分6）動力潤滑承載原理精品資料（4）影響油壓的因素(yīnsù)――建立油壓的條件①相對滑動(huádòng)速度v、②油粘度η③油楔④油量充分雷諾動力潤滑方程的應(yīng)用6）動力潤滑承載原理精品資料第12章滑動軸承(huádònɡzhóuchénɡ)機(jī)械設(shè)計(jì)精品資料第12章滑動軸承(huádònɡzhóuchénɡ)12.8液體動力潤滑徑向(jìnɡxiànɡ)滑動軸承的設(shè)計(jì)計(jì)算精品資料12.8.1幾何(jǐhé)參數(shù)1）軸承包角2）半徑間隙δ（軸承半徑與軸頸半徑之差）δ＝R-r3）相對間隙＝δ／r（r名義尺寸）4）偏心距e12.8液體動力潤滑徑向滑動軸承的設(shè)計(jì)(shèjì)計(jì)算erRhmin精品資料12.8.1幾何參數(shù)5）偏心率――衡量軸頸偏心的程度(chéngdù)＝e/δ=e/(R-r)討論：＊≤1＊減小e減小膜厚增大。6）最小油膜度hminhmin=R-(r+e)=δ-e=δ-δ=δ(1-)=rψ(1-)erRhminhmin的計(jì)算式問題12.8液體動力潤滑徑向滑動軸承的設(shè)計(jì)(shèjì)計(jì)算精品資料12.8.2設(shè)計(jì)問題(1)承載能力計(jì)算hmin>[h][h]=S(Rz1+Rz2)S—安全系數(shù)(ānquánxìshù)。S2Rz1、Rz2:軸、瓦微觀不平度關(guān)鍵：的計(jì)算楔形程度↑hmin↓,hmin太小將無法(wúfǎ)維持液體摩擦狀態(tài)如何評判承載能力？外載↑油膜壓力↑楔形程度↑――hmin的計(jì)算12.8液體動力潤滑徑向滑動軸承的設(shè)計(jì)計(jì)算精品資料12.8.2設(shè)計(jì)(shèjì)問題(1)承載能力計(jì)算（2）熱平衡計(jì)算――油溫計(jì)算ti=tm-△t/235~400Ctm—平均油溫ti—油的入口溫度△t—溫升(計(jì)算的關(guān)鍵）――hmin的計(jì)算(jìsuàn)12.8液體動力潤滑徑向滑動軸承的設(shè)計(jì)計(jì)算精品資料12.8.3承載能力計(jì)算和承載量系數(shù)CP（1）計(jì)算的理論依據(jù)：

代入徑向軸承參數(shù)（極坐標(biāo)形式）一次積分某一位置的油壓二次積分單位(dānwèi)寬度上的油壓（并考慮泄漏）三次積分軸承油膜的總壓力--承載能力：12.8液體動力潤滑徑向滑動軸承的設(shè)計(jì)(shèjì)計(jì)算精品資料12.8.3承載能力計(jì)算(jìsuàn)和承載量系數(shù)CP（1）計(jì)算(jìsuàn)的理論依據(jù)：

CP（、B/d），相互(xiānghù)的數(shù)值關(guān)系----表12-612.8液體動力潤滑徑向滑動軸承的設(shè)計(jì)計(jì)