第七章 滑動軸承

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第七章滑動軸承

東北大學(xué)國家工科機(jī)械基礎(chǔ)課程教學(xué)基地

目錄7-1摩擦磨損潤滑基礎(chǔ)7-2滑動軸承概述7-3非液體摩擦滑動軸承設(shè)計7-4流體動壓潤滑的基本理論7-5單油楔向心動壓軸承設(shè)計計算

7-1摩擦磨損與潤滑基礎(chǔ)摩擦磨損與潤滑基礎(chǔ)

一、基本概念

一、基本概念1、摩擦：相對運(yùn)動(或有相對運(yùn)動趨勢)的摩擦：相對運(yùn)動(相對運(yùn)動趨勢)接觸表面間阻礙相對運(yùn)動的現(xiàn)象利弊：制動；利弊：摩擦傳動、制動；磨損、能耗；2、摩損：摩擦表面物質(zhì)不斷丟失或轉(zhuǎn)移的現(xiàn)象(機(jī)械零件報廢80%屬于磨損失效)機(jī)械零件報廢80%屬于磨損失效)80

3、潤滑：相對運(yùn)動表面間參與減摩介質(zhì)潤滑劑潤滑：(降低摩擦減少磨損)3

7-1摩擦磨損與潤滑基礎(chǔ)摩擦磨損與潤滑基礎(chǔ)

二、摩擦(潤滑)狀態(tài)摩擦(潤滑)

二、摩擦(潤滑)狀態(tài)摩擦(潤滑)1、干摩擦①摩擦表面間無潤滑介質(zhì)摩擦系數(shù)在10②摩擦系數(shù)在10-1量級

2、邊界摩擦表面間形成較薄邊界油膜(吸附、反應(yīng))①表面間形成較薄邊界油膜(吸附、反應(yīng)),有局部表面直接接觸摩擦系數(shù)在10②摩擦系數(shù)在10-2量級③潤滑效果取決于油的油性和極壓性(粘度起次要作用)粘度起次要作用)

干磨擦

邊界磨擦4

7-1摩擦磨損與潤滑基礎(chǔ)摩擦磨損與潤滑基礎(chǔ)

二、摩擦(潤滑)狀態(tài)摩擦(潤滑)

3、液體摩擦①摩擦表面間有足夠的潤滑油摩擦系數(shù)很小10量級，②摩擦系數(shù)很小10-3量級，摩擦阻力為油膜剪切阻力③潤滑效果取決于油的粘度液體磨擦

4、混合摩擦①表面間邊界摩擦、液體摩擦狀態(tài)共存表面間邊界摩擦、摩擦系數(shù)在10②摩擦系數(shù)在10-2~10-3量級③潤滑效果取決于油的粘度和極壓性混合磨擦5

7-1摩擦磨損與潤滑基礎(chǔ)摩擦磨損與潤滑基礎(chǔ)

三、磨損

三、磨損磨損量

時間跑和磨損穩(wěn)定磨損猛烈磨損

磨損曲線

1、磨損過程跑和磨損：表面凸峰磨掉，粗糙度降低，①跑和磨損：表面凸峰磨掉，粗糙度降低，載荷分布趨于均勻穩(wěn)定磨損：磨損速度緩慢穩(wěn)定、②穩(wěn)定磨損：磨損速度緩慢穩(wěn)定、決定機(jī)械零件的壽命猛烈磨損：磨損速度急劇增加，磨損量積累到一定程度，③猛烈磨損：磨損速度急劇增加，(磨損量積累到一定程度，精度下降，動載增加)精度下降，動載增加)使零件報廢6

7-1摩擦磨損與潤滑基礎(chǔ)摩擦磨損與潤滑基礎(chǔ)

三、磨損

2、磨損種類粘著磨損：表面微凸體接觸，高壓、高溫〞①粘著磨損：表面微凸體接觸，“高壓、高溫〞粘著焊合，膠合)相對運(yùn)動撕脫，材料轉(zhuǎn)移。(膠合)相對運(yùn)動撕脫，材料轉(zhuǎn)

移。磨料磨損：表面微凸體脫落、外來硬質(zhì)顆粒進(jìn)入摩擦面間，②磨料磨損：表面微凸體脫落、外來硬質(zhì)顆粒進(jìn)入摩擦面間，相對運(yùn)動時起切削、碾壓作用，致表面材料脫落。相對運(yùn)動時起切削、碾壓作用，致表面材料脫落。③疲乏磨損：交變接觸應(yīng)力反復(fù)作用、局部微裂紋擴(kuò)展，材料脫疲乏磨損：交變接觸應(yīng)力反復(fù)作用、局部微裂紋擴(kuò)展，落形成麻點(diǎn)、微坑。落形成麻點(diǎn)、微坑。④腐蝕磨損：表面材料與周邊環(huán)境發(fā)生化學(xué)或電化學(xué)反應(yīng)，腐蝕磨損：表面材料與周邊環(huán)境發(fā)生化學(xué)或電化學(xué)反應(yīng)，相對運(yùn)動時，反應(yīng)物脫落，表層材料轉(zhuǎn)移。相對運(yùn)動時，反應(yīng)物脫落，表層材料轉(zhuǎn)移。⑤復(fù)合磨損：多種磨損機(jī)理共存，磨損接續(xù)循環(huán)發(fā)生。復(fù)合磨損：多種磨損機(jī)理共存，磨損接續(xù)循環(huán)發(fā)生。7

7-1摩擦磨損與潤滑基礎(chǔ)摩擦磨損與潤滑基礎(chǔ)

四、潤滑油的主要性能指標(biāo)

四、潤滑油的主要性能指標(biāo)1、粘度：液體內(nèi)摩擦阻力大小的度量(粘性大小)粘度：液體內(nèi)摩擦阻力大小的度量(粘性大小)2、粘度的物理意義--Newton內(nèi)摩擦定律粘度的物理意義--Newton內(nèi)摩擦定律--Newtona.平行板間充滿油平行板間充滿油，作用下，速度Ua.平行板間充滿油，B定，A動(F作用下，速度U)b.因油性作用，b.因油性作用，邊界處油與板同速因油性作用c.油的滾動為層流，層間速度梯度du/dy,c.油的滾動為層流，層間速度梯度du/dy,油的滾動為層流du/dy相對滑動的剪切阻力為τ相對滑動的剪切阻力為τUNewton內(nèi)摩擦定律：Newton內(nèi)摩擦定律：內(nèi)摩擦定律

FA

duτ=ηdyduB

dy8

7-1摩擦磨損與潤滑基礎(chǔ)摩擦磨損與潤滑基礎(chǔ)

四、潤滑油的主要性能指標(biāo)

τduτ=ηη=dudydy3、粘度的單位a.動力粘度：a.動力粘度η:動力粘度

動力粘度η:動力粘度：速度梯度du/dy為1時，為時速度梯度液體內(nèi)摩擦阻力大小

國際單位：帕秒:Pas=N2s=國際單位：m

kgms

常用單位：常用單位：

1dyne10-5NPas1泊：P=s=-42s=210cm10m

厘泊：1厘泊：cP=

11P=Pas10010009

7-1摩擦磨損與潤滑基礎(chǔ)摩擦磨損與潤滑基礎(chǔ)

四、潤滑油的主要性能指標(biāo)

b.運(yùn)動粘度：b.運(yùn)動粘度υ:υ=運(yùn)動粘度

cm2m2常用單位：常用單位：斯：St==1041ss1m2厘斯：1St=106厘斯：cSt=100s國標(biāo)規(guī)定，潤滑油牌號按40度時運(yùn)動粘度的平均值確定.注：國標(biāo)規(guī)定，潤滑油牌號按度時運(yùn)動粘度的平均值確定工業(yè)齒輪油，度時運(yùn)動粘度的平均值為度時運(yùn)動粘度的平均值為100cSt.例：N100工業(yè)齒輪油，40度時運(yùn)動粘度的平均值為工業(yè)齒輪油

m2國

際單位：國際單位：s

η同溫度下，同溫度下，液體動力粘度η與密度ρ之比ρ

(2)粘溫特性：溫度升高、(2)粘溫特性：溫度升高、粘度降低粘溫特性(3)粘壓特性壓力升高、粘壓特性：(3)粘壓特性：壓力升高、粘度增加(4)油性油性：(4)油性：油在摩擦表面吸附的能力(5)極壓性：(5)極壓性：油膜抗壓力破壞的能力極壓性10

7-2滑動軸承概述

一、滑動軸承結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

一、滑動軸承結(jié)構(gòu)特點(diǎn)1、滑動軸承結(jié)構(gòu)：軸頸+軸瓦滑動軸承結(jié)構(gòu)：軸頸+2、特點(diǎn)軸與瓦面接觸，承載大、抗沖擊；①軸與瓦面接觸，承載大、抗沖擊；②油膜緩沖、減振、降噪；油膜緩沖、減振、降噪；液體潤滑狀態(tài)摩擦系數(shù)小，壽命長；③液體潤滑狀態(tài)摩擦系數(shù)小，壽命長；極限轉(zhuǎn)速高；④極限轉(zhuǎn)速高；特別結(jié)構(gòu)要求：特大結(jié)構(gòu)，滑動軸承成本低；⑤特別結(jié)構(gòu)要求：特大結(jié)構(gòu)，滑動軸承成本低；剖分式結(jié)構(gòu)：便于曲軸上安裝；⑥剖分式結(jié)構(gòu)：便于曲軸上安裝；徑向尺寸小；⑦徑向尺寸?。虎噙m合特別工況：水、油、腐蝕、無潤滑介質(zhì)條件；適合特別工況：腐蝕、無潤滑介質(zhì)條件；

7-2滑動軸承概述

二、滑動軸承分類

二、滑動軸承分類1、按承載方式：按承載方式：向心滑動軸承向心滑動軸承-承受徑向載荷推力滑動軸承推力滑動軸承-承受軸向載荷

向心滑動軸承

推力滑動軸承12

7-2滑動軸承概述

二、滑動軸承分類

2、按摩擦狀態(tài)：非液體摩擦滑動軸承(邊界、混合摩擦狀態(tài))①非液體摩擦滑動軸承(邊界、混合摩擦狀態(tài))特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡單、制造便利、特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡單、制造便利、成本低廉應(yīng)用：低速、應(yīng)用：低速、一般不重要設(shè)備上液體摩擦滑動軸承(液體潤滑狀態(tài))②液體摩擦滑動軸承(液體潤滑狀態(tài))液體靜壓潤滑軸承：外界高壓油輸入軸承間隙，液體靜壓潤滑軸承：外界高壓油輸入軸承間隙，軸徑與軸瓦由油膜分開特點(diǎn)：系統(tǒng)繁雜、特點(diǎn)：系統(tǒng)繁雜、工作可靠應(yīng)用：低速、頻繁啟動，應(yīng)用：低速、頻繁啟動，載荷或轉(zhuǎn)速變化大場合液動動壓潤滑軸承：液動動壓潤滑軸承：軸徑與軸瓦相對動，軸徑與軸瓦相對動，形成動壓油膜，使軸徑與軸瓦由油膜分開動壓軸承特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡單、特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡單、要求制造精度高13應(yīng)用：高速、高旋轉(zhuǎn)精度，應(yīng)用：高速、高旋轉(zhuǎn)精度，高載荷或轉(zhuǎn)速變化小的場合

靜壓軸承

7-3非液體摩擦滑動軸承設(shè)計

一、失效形式與設(shè)計準(zhǔn)則

一、失效形式與設(shè)計準(zhǔn)則1、失效形式：軸瓦的膠合、磨損失效形式：軸瓦的膠合、

2、設(shè)計準(zhǔn)則：要求邊界油

膜具有足夠的強(qiáng)度，設(shè)計準(zhǔn)則：要求邊界油膜具有足夠的強(qiáng)度，保證油膜存在，保證油膜存在，減少軸瓦材料的磨損限制平均壓強(qiáng)：[p]-防止油膜破壞，金屬直接接觸。(1)限制平均壓強(qiáng)：pm[p]-防止油膜破壞，金屬直接接觸。v[pv]-限制摩擦發(fā)熱過大，防止膠合。(2)限制pmv值：pmv[pv]-限制摩擦發(fā)熱過大，防止膠合。限制p(3)限制滑動速度：v[v]-防止邊緣局部膠合磨損。限制滑動速度：v[v]-防止邊緣局部膠合磨損。14

7-3非液體摩擦滑動軸承設(shè)計

二、非液體摩擦向心滑動軸承設(shè)計

二、非液體摩擦向心滑動軸承設(shè)計1、選擇材料確定軸的直徑d2、確定軸的直徑d:

F由pm=≤[p]dB定寬徑比φ=B/d=0.5~1.5→B=φd

d≥

Fφ[p]

mm

Mpa(10[p]—軸瓦材料的許用壓強(qiáng)，Mpa(表10-5、6、7)Mpa3、軸承寬度B:B=φd軸承寬度B

mm

7-3非液體摩擦滑動軸承設(shè)計

二、非液體摩擦向心滑動軸承設(shè)計

4、驗(yàn)算壓強(qiáng)：驗(yàn)算壓強(qiáng)：

pm

F=≤[p]dBπdn≤[pv]601000

5、驗(yàn)算pv值：驗(yàn)算pv值pv

pmv=pm

6、驗(yàn)算速度v:驗(yàn)算速度v

πdnv=≤[v]601000N

F軸承徑向載荷，軸承徑向載荷，

[p]、pv]、v]-查表10-5、、[[6716

7-3非液體摩擦滑動軸承設(shè)計

三、非液體摩擦推力滑動軸承設(shè)計

三、非液體摩擦推力滑動軸承設(shè)計1、選擇材料根據(jù)結(jié)構(gòu)和強(qiáng)度確定d2、根據(jù)結(jié)構(gòu)和強(qiáng)度確定d2:3、d1=0.5d24、驗(yàn)算壓強(qiáng)：pm=驗(yàn)算壓強(qiáng)：

π(d22d12)k4πdmnp≤[pv]驗(yàn)算p5、驗(yàn)算pmvm值：mvm=pm6010006、驗(yàn)算vm值：驗(yàn)算v

FA

≤[p]

vm

πdmn=≤[v]601000dmd1+d2=217

FA-軸向載荷,FA-軸向載荷,Ndm-軸徑平均直徑，dm-軸徑平均直徑，mm

K-考慮油溝使承載面積減少的系數(shù)

7-4流體動壓潤滑基本理論

一、流體動壓潤滑基本方程

一、流體動壓潤滑基本方程-雷諾方程流體動壓潤滑基本方程模型建立：相互傾斜ABAB板靜止、板速度為U1、模型建立：相互傾斜AB板，B靜止、A板速度為U忽略油層的重力和慣性力影響；忽略油層的重力和慣性力影響2、假設(shè)：(1)忽略油層的重力和慣性力影響；假設(shè)：(2)潤滑油不可壓縮；忽略粘壓效應(yīng)；潤滑油不可壓縮；忽略粘壓效應(yīng)；潤滑油不可壓縮(3)油壓沿膜厚方向不變；油壓沿膜厚方向不變；油壓沿膜厚方向不變(4)油為牛頓流體，處于層流狀態(tài)；