第12章滑動(dòng)軸承.ppt

1、華中農(nóng)業(yè)大學(xué)專用 潘存云教授研制,第12章 滑動(dòng)軸承,12-1 滑動(dòng)軸承概述,12-2 滑動(dòng)軸承的典型結(jié)構(gòu),12-3 滑動(dòng)軸承的失效形式及常用材料,12-4 滑動(dòng)軸承軸瓦結(jié)構(gòu),12-5 滑動(dòng)軸承潤(rùn)滑劑的選擇,12-6 不完全液體潤(rùn)滑滑動(dòng)軸承的設(shè)計(jì)計(jì)算,12-7 液體動(dòng)力潤(rùn)滑徑向滑動(dòng)軸承的設(shè)計(jì)計(jì)算,12-8 其它形式滑動(dòng)軸承簡(jiǎn)介,華中農(nóng)業(yè)大學(xué)專用 潘存云教授研制,分 類,滾動(dòng)軸承,軸承的功用：用來(lái)支承軸及軸上零件 。,滑動(dòng)軸承,12-1 滑動(dòng)軸承概述,1能承擔(dān)一定的載荷，具有一定的強(qiáng)度和剛度。,2具有小的摩擦力矩，使回轉(zhuǎn)件轉(zhuǎn)動(dòng)靈活。,3具有一定的支承精度，保證被支承零件的回轉(zhuǎn)精度。,一、軸承的基

2、本要求,二、軸承的分類,按摩擦性質(zhì)分,按受載方向分,按潤(rùn)滑狀態(tài)分,向心推力(徑向止推)軸承,向心(徑向)軸承,推力(止推)軸承,不完全液體潤(rùn)滑滑動(dòng)軸承,不完全液體潤(rùn)滑滑動(dòng)軸承,華中農(nóng)業(yè)大學(xué)專用 潘存云教授研制,三、滑動(dòng)軸承的應(yīng)用領(lǐng)域,1.工作轉(zhuǎn)速特高的軸承，汽輪發(fā)電機(jī)；,2.要求對(duì)軸的支承位置特別精確的軸承，如精密磨床；,3.特重型的軸承，如水輪發(fā)電機(jī)；,4.承受巨大沖擊和振動(dòng)載荷的軸承，如破碎機(jī)；,5.根據(jù)裝配要求必須做成剖分式的軸承，如曲軸軸承；,6.在特殊條件下（如水中、或腐蝕介質(zhì)）工作的軸承， 如艦艇螺旋槳推進(jìn)器的軸承；,7.軸承處徑向尺寸受到限制時(shí)，可采用滑動(dòng)軸承。 如多輥軋鋼機(jī)。,

3、四、滑動(dòng)軸承的設(shè)計(jì)內(nèi)容,軸承的型式和結(jié)構(gòu)選擇；軸瓦的結(jié)構(gòu)和材料選擇；軸承的結(jié)構(gòu)參數(shù)設(shè)計(jì)潤(rùn)滑劑及其供應(yīng)量的確定；軸承工作能力及熱平衡計(jì)算。,華中農(nóng)業(yè)大學(xué)專用 潘存云教授研制,一、 向心滑動(dòng)軸承,組成：軸承座、軸套或軸瓦等。,12-2 滑動(dòng)軸承的結(jié)構(gòu)型式,油杯孔,軸承,1) 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低廉。,應(yīng)用： 低速、輕載或間歇性工作的機(jī)器中。,2) 因磨損而造成的間隙無(wú)法調(diào)整。,3) 只能從沿軸向裝入或拆。,1) 整體式向心滑動(dòng)軸承,軸承座,特點(diǎn)：,華中農(nóng)業(yè)大學(xué)專用 潘存云教授研制,將軸承座或軸瓦分離制造，兩部分用聯(lián)接螺栓。,剖分式向心滑動(dòng)軸承,螺紋孔,軸承座,軸承蓋,聯(lián)接螺栓,剖分軸瓦,2) 剖分式向

4、心滑動(dòng)軸承,特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)復(fù)雜，可以調(diào)整因磨損而造成的間隙，安裝方便。,應(yīng)用場(chǎng)合： 低速、輕載或間歇性工作的機(jī)器。,華中農(nóng)業(yè)大學(xué)專用 潘存云教授研制,作用：用來(lái)承受軸向載荷,二、 推力滑動(dòng)軸承,結(jié)構(gòu)形式：,空心式-軸頸接觸面上壓力分布較均勻，潤(rùn)滑條件比 實(shí)心式要好。,單環(huán)式-利用軸頸的環(huán)形端面止推，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，潤(rùn)滑 方便，廣泛用于低速、輕載的場(chǎng)合。,多環(huán)式-不僅能承受較大的軸向載荷，有時(shí)還可承受 雙向軸向載荷。,各環(huán)間載荷分布不均，其單位面積的承載能力比單環(huán)式低50%。,華中農(nóng)業(yè)大學(xué)專用 潘存云教授研制,結(jié)構(gòu)特點(diǎn)： 在軸的端面、軸肩或安裝圓盤做成止推面。在止推環(huán)形面上，分布有若干有楔角的扇形快。其數(shù)

5、量一般為612。,-傾角固定，頂部預(yù)留平臺(tái)，,類型,固定式,可傾式,用來(lái)承受停車后的載荷。,-傾角隨載荷、轉(zhuǎn)速自行 調(diào)整，性能好。,巴氏合金,華中農(nóng)業(yè)大學(xué)專用 潘存云教授研制,12-3 滑動(dòng)軸承的失效形式及常用材料,一、滑動(dòng)軸承常見(jiàn)失效形式,磨粒磨損-進(jìn)入軸承間隙的硬顆粒有的隨軸一起轉(zhuǎn)動(dòng)，對(duì)軸承表面起研磨作用。,刮傷-進(jìn)入軸承間隙的硬顆?；蜉S徑表面粗糙的微觀輪廓尖峰，在軸承表面劃出線狀傷痕。,膠合-當(dāng)瞬時(shí)溫升過(guò)高，載荷過(guò)大，油膜破裂時(shí)或供油不足時(shí)，軸承表面材料發(fā)生粘附和遷移，造成軸承損傷。,疲勞剝落-在載荷得反復(fù)作用下，軸承表面出現(xiàn)與滑動(dòng)方向垂直的疲勞裂紋，擴(kuò)展后造成軸承材料剝落。,腐蝕-潤(rùn)滑

6、劑在使用中不斷氧化，所生成的酸性物質(zhì)對(duì)軸承材料有腐蝕，材料腐蝕易形成點(diǎn)狀剝落。,華中農(nóng)業(yè)大學(xué)專用 潘存云教授研制,微動(dòng)磨損-發(fā)生在名義上相對(duì)靜止，實(shí)際上存在循環(huán) 的微幅相對(duì)運(yùn)動(dòng)的兩個(gè)緊密接觸的表面上。,其它失效形式:,氣蝕-氣流沖蝕零件表面引起的機(jī)械磨損；,流體侵蝕-流體沖蝕零件表面引起的機(jī)械磨損；,電侵蝕-電化學(xué)或電離作用引起的機(jī)械磨損；,軸瓦失效實(shí)例:,軸瓦磨損,表面劃傷,疲勞點(diǎn)蝕,華中農(nóng)業(yè)大學(xué)專用 潘存云教授研制,二、滑動(dòng)軸承的材料,(一)軸承材料性能的要求,1) 減摩性-材料副具有較低的摩擦系數(shù)。,2) 耐磨性-材料的抗磨性能，通常以磨損率表示。,3) 抗膠合-材料的耐熱性與抗粘附性。

7、,4) 摩擦順應(yīng)性-材料通過(guò)表層彈塑性變形來(lái)補(bǔ)償軸承滑動(dòng)表 面初始配合不良的能力。,5) 嵌入性-材料容納硬質(zhì)顆粒嵌入，從而減輕軸承滑動(dòng)表面 發(fā)生刮傷或磨粒磨損的性能。,6) 磨合性-軸瓦與軸頸表面經(jīng)短期輕載運(yùn)行后，形成相互吻 合的表面形狀和粗糙度的能力。,軸承材料是指在軸承結(jié)構(gòu)中直接參與摩擦部分的材料，如軸瓦和軸承襯的材料。,華中農(nóng)業(yè)大學(xué)專用 潘存云教授研制,工程上常用澆鑄或壓合的方法將兩種不同的金屬組合在一起，性能上取長(zhǎng)補(bǔ)短。,此外還應(yīng)有足夠的強(qiáng)度和抗腐蝕能力、良好的導(dǎo)熱性、工藝性和經(jīng)濟(jì)性。,能同時(shí)滿足這些要求的材料是難找的，但應(yīng)根據(jù)具體情況主要的使用要求。,滑動(dòng)軸承材料,金屬材料,非金屬

8、材料,軸承合金,銅合金,鋁基軸承合金,鑄鐵,多孔質(zhì)金屬材料,工程塑料,碳石墨,橡膠,木材,(二)常用軸承材料,華中農(nóng)業(yè)大學(xué)專用 潘存云教授研制,1) 軸承合金（白合金、巴氏合金）,是錫、鉛、銻、銅等金屬的合金， 錫或鉛為基體。,優(yōu)點(diǎn)： f 小，抗膠合性能好、對(duì)油的吸附性強(qiáng)、耐腐蝕性好、容易跑合、是優(yōu)良的軸承材料，常用于高速、重載的軸承。,缺點(diǎn)：價(jià)格貴、機(jī)械強(qiáng)度較差；,只能作為軸承襯材料澆注在鋼、鑄鐵、或青銅軸瓦上。,工作溫度：t120 由于巴式合金熔點(diǎn)低,華中農(nóng)業(yè)大學(xué)專用 潘存云教授研制,2）銅合金,優(yōu)點(diǎn)：青銅強(qiáng)度高、承載能力大、耐磨性和導(dǎo)熱性 都優(yōu)于軸承合金。工作溫度高達(dá)250 。,缺點(diǎn)：可

9、塑性差、不易跑合、與之相配的軸徑必須淬硬。,青銅可以單獨(dú)制成軸瓦，也可以作為軸承襯澆注在鋼或鑄鐵軸瓦上。,鋁青銅,鉛青銅,錫青銅,中速重載,中速中載,低速重載,3）鋁基合金,鋁錫合金： 有相當(dāng)好的耐腐蝕合和較高的疲勞強(qiáng)度，摩擦性能也較好。在部分領(lǐng)域取代了較貴的軸承合金與青銅。,4) 鑄鐵：用于不重要、低速輕載軸承。,華中農(nóng)業(yè)大學(xué)專用 潘存云教授研制,含油軸承： 用粉末冶金法制作的軸承，具有多孔組織，可存儲(chǔ)潤(rùn)滑油?？捎糜诩佑筒环奖愕膱?chǎng)合。,運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)軸瓦溫度升高，由于油的膨脹系數(shù)比金屬大， 油自動(dòng)進(jìn)入摩擦表面起到潤(rùn)滑作用。含油軸承加一次油，可使用較長(zhǎng)時(shí)間。,5) 多孔質(zhì)金屬材料,橡膠軸承：具有較大的

10、彈性，能減輕振動(dòng)使運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)，可用水潤(rùn)滑。常用于潛水泵、沙石清洗機(jī)、鉆機(jī)等有泥沙的場(chǎng)合。,工程塑料：具有摩擦系數(shù)低、可塑性、跑合性良好、耐磨、耐腐蝕、可用水、油及化學(xué)溶液等潤(rùn)滑的優(yōu)點(diǎn)。,缺點(diǎn)：導(dǎo)熱性差、膨脹系數(shù)大、容易變形。為改善此 缺陷，可作為軸承襯粘復(fù)在金屬軸瓦上使用。,6) 非金屬材料,碳-石墨：是電機(jī)電刷常用材料，具有自潤(rùn)滑性，用于不良環(huán)境中。,木材：具有多孔結(jié)構(gòu)，可在灰塵極多的環(huán)境中使用。,華中農(nóng)業(yè)大學(xué)專用 潘存云教授研制,表12-1 常用軸瓦及軸承襯材料的性能,華中農(nóng)業(yè)大學(xué)專用 潘存云教授研制,續(xù)表12-1 常用軸瓦及軸承襯材料的性能,華中農(nóng)業(yè)大學(xué)專用 潘存云教授研制,12-4 滑動(dòng)

11、軸承軸瓦結(jié)構(gòu),一、軸瓦的形式和結(jié)構(gòu),按構(gòu)造 分類,整體式,對(duì)開(kāi)式,按加工 分類,按尺寸 分類,按材料 分類,需從軸端安裝和拆卸，可修復(fù)性差。,可以直接從軸的中部安裝和拆卸，可修復(fù)。,軸瓦的類型,整體軸套,對(duì)開(kāi)式軸瓦,華中農(nóng)業(yè)大學(xué)專用 潘存云教授研制,12-4 滑動(dòng)軸承軸瓦結(jié)構(gòu),一、軸瓦的形式和結(jié)構(gòu),按構(gòu)造 分類,按加工 分類,按尺寸 分類,按材料 分類,軸瓦的類型,厚壁,薄壁,薄壁軸瓦,厚壁軸瓦,整體式,對(duì)開(kāi)式,節(jié)省材料，但剛度不足，故對(duì)軸承座孔的加工精度要求高 。,具有足夠的強(qiáng)度和剛度，可降低對(duì)軸承座孔的加工精度要求。,華中農(nóng)業(yè)大學(xué)專用 潘存云教授研制,12-4 滑動(dòng)軸承軸瓦結(jié)構(gòu),一、軸瓦的

12、形式和結(jié)構(gòu),按構(gòu)造 分類,按加工 分類,按尺寸 分類,按材料 分類,軸瓦的類型,單材料,多材料,單一材料,兩種材料,強(qiáng)度足夠的材料可以直接作成軸瓦，如黃銅，灰鑄鐵。,軸瓦襯強(qiáng)度不足，故采用多材料制作軸瓦。,厚壁,薄壁,整體式,對(duì)開(kāi)式,華中農(nóng)業(yè)大學(xué)專用 潘存云教授研制,12-4 滑動(dòng)軸承軸瓦結(jié)構(gòu),一、軸瓦的形式和結(jié)構(gòu),按構(gòu)造 分類,按加工 分類,按尺寸 分類,按材料 分類,軸瓦的類型,鑄造軸瓦,卷制軸套,鑄造,軋制,鑄造工藝性好，單件、大批生產(chǎn)均可，適用于厚壁軸瓦。,只適用于薄壁軸瓦，具有很高的生產(chǎn)率。,單材料,多材料,厚壁,薄壁,整體式,對(duì)開(kāi)式,華中農(nóng)業(yè)大學(xué)專用 潘存云教授研制,-將軸瓦一端或

13、兩端做凸緣。,凸緣定位,二、軸瓦的定位方法,軸向定位,凸耳(定位唇)定位,凸耳,凸緣,目的：防止軸瓦與軸承座之間產(chǎn)生軸向和周向的相 對(duì)移動(dòng)。,華中農(nóng)業(yè)大學(xué)專用 潘存云教授研制,緊定螺釘,周向定位,銷釘,三、軸瓦的油孔和油槽,作用：把潤(rùn)滑油導(dǎo)入軸頸和軸承所構(gòu)成的運(yùn)動(dòng)副表面。,進(jìn)油孔,油槽,華中農(nóng)業(yè)大學(xué)專用 潘存云教授研制,開(kāi)孔原則：,形式：按油槽走向分沿軸向、繞周向、斜向、螺 旋線等。,2)軸向油槽不能開(kāi)通至軸承端部，應(yīng)留有適當(dāng)?shù)挠头饷妗?1)盡量開(kāi)在非承載區(qū)，盡量不要降低或少降低承載區(qū)油膜的承載能力；,華中農(nóng)業(yè)大學(xué)專用 潘存云教授研制,寬徑比B/d-軸瓦寬度與軸徑直徑之比。重要參數(shù),液體潤(rùn)滑摩

14、擦的滑動(dòng)軸承: B/d=0.51,非液體潤(rùn)滑摩擦的滑動(dòng)軸承: B/d=0.81.5,軸承中分面常布置成與載荷垂直或接近垂直。載荷傾斜時(shí)結(jié)構(gòu)如圖,大型液體滑動(dòng)軸承常設(shè)計(jì)成兩邊供油的形式，既有利于形成動(dòng)壓油膜，又起冷卻作用。,華中農(nóng)業(yè)大學(xué)專用 潘存云教授研制,12-5 滑動(dòng)軸承潤(rùn)滑劑的選擇,一、 概述,作用：降低摩擦功耗、減少磨損、冷卻、吸振、防銹等。,分類,液體潤(rùn)滑劑-潤(rùn)滑油,半固體潤(rùn)滑劑-潤(rùn)滑脂,固體潤(rùn)滑劑,二、潤(rùn)滑脂及其選擇,特點(diǎn)：無(wú)流動(dòng)性，可在滑動(dòng)表面形成一層薄膜。,適用場(chǎng)合 ：要求不高、難以經(jīng)常供油，或者低速重載以及作擺動(dòng)運(yùn)動(dòng)的軸承中。,當(dāng)壓力高和滑動(dòng)速度低時(shí)，選擇針入度小一些的品種；反

15、之，選擇針入度大一些的品種。,選擇原則：,華中農(nóng)業(yè)大學(xué)專用 潘存云教授研制,當(dāng)壓力高和滑動(dòng)速度低時(shí)，選擇針入度小一些的品種；反之，選擇針入度大一些的品種。,選擇原則：,所用潤(rùn)滑脂的滴點(diǎn)，一般應(yīng)較軸承的工作溫度高約2030，以免工作時(shí)潤(rùn)滑脂過(guò)多地流失。,在有水淋或潮濕的環(huán)境下，應(yīng)選擇防水性能強(qiáng)的鈣基或鋁基潤(rùn)滑脂。在溫度較高處應(yīng)選用鈉基或復(fù)合鈣基潤(rùn)滑脂。,華中農(nóng)業(yè)大學(xué)專用 潘存云教授研制,表12-4 滑動(dòng)軸承潤(rùn)滑脂的選擇,華中農(nóng)業(yè)大學(xué)專用 潘存云教授研制,但p 10 Mpa時(shí)可忽略。變化很小,潤(rùn)滑油的特性：,1）溫度 t ,2）壓力p ,選用原則：,1) 載荷大、轉(zhuǎn)速低的軸承，宜選用粘度大的油；,

16、2) 載荷小、轉(zhuǎn)速高的軸承，宜選用粘度小的油；, , ,粘-溫圖,L-TSA32,L-TSA32,L-TSA32,L-TSA32,二、潤(rùn)滑油及其選擇,3)高溫時(shí)，粘度應(yīng)高一些；低溫時(shí)，粘度可低一些。,華中農(nóng)業(yè)大學(xué)專用 潘存云教授研制,華中農(nóng)業(yè)大學(xué)專用 潘存云教授研制,聚氟乙烯樹(shù)脂,適用場(chǎng)合：用于潤(rùn)滑油不能勝任工作的場(chǎng)合，如高溫、 低速重載、有環(huán)境清潔要求。,石墨,二流化鉬（MoS2）,-性能穩(wěn)定、t 350 才開(kāi)始氧化， 可在水中工作。,-摩擦系數(shù)低，使用溫度范圍廣 (-60300 )，但遇水性能下降。,-摩擦系數(shù)低，只有石墨的一半。,使用方式：,1.調(diào)和在潤(rùn)滑油中；,2.涂覆、燒結(jié)在摩擦表面

17、形成覆蓋膜；,3.混入金屬或塑料粉末中燒結(jié)成型。,其應(yīng)用日漸廣泛,三、固體潤(rùn)滑劑及其選擇,特點(diǎn)：可在滑動(dòng)表面形成固體膜。,華中農(nóng)業(yè)大學(xué)專用 潘存云教授研制,12-6 不完全液體潤(rùn)滑滑動(dòng)軸承的設(shè)計(jì)計(jì)算,一、失效形式與設(shè)計(jì)準(zhǔn)則,工作狀態(tài)：因采用潤(rùn)滑脂、油繩或滴油潤(rùn)滑，由于軸承的不到足夠的潤(rùn)滑劑，故無(wú)法形成完全的承載油膜，工作狀態(tài)為邊界潤(rùn)滑或混合摩擦潤(rùn)滑。,失效形式：邊界油膜破裂。,設(shè)計(jì)準(zhǔn)則：保證邊界膜不破裂。,因邊界膜強(qiáng)度與溫度、軸承材料、軸頸和軸承表面粗糙度、潤(rùn)滑油供給等有關(guān)，目前尚無(wú)精確的計(jì)算方法，但一般可作條件性計(jì)算。,校核內(nèi)容：,驗(yàn)算摩擦發(fā)熱pvpv；,驗(yàn)算滑動(dòng)速度vv。,，p，pv的驗(yàn)算

18、都是平均值?？紤]到軸瓦不同心，受載時(shí)軸線彎曲及載荷變化等的因素，局部的p或pv可能不足，故應(yīng)校核滑動(dòng)速度v 。,fpv是摩擦力，限制pv 即間接限制摩擦發(fā)熱。,驗(yàn)算平均壓力 p p，以保證強(qiáng)度要求；,華中農(nóng)業(yè)大學(xué)專用 潘存云教授研制,二、徑向滑動(dòng)軸承的設(shè)計(jì)計(jì)算,已知條件：外加徑向載荷F (N)、軸頸轉(zhuǎn)速n(r/mm)及 軸頸直徑d (mm),驗(yàn)算及設(shè)計(jì) ：,.驗(yàn)算軸承的平均壓力p,.驗(yàn)算摩擦熱,v軸頸圓周速度，m/s；,B-軸瓦寬度， p-許用壓強(qiáng)。見(jiàn)下頁(yè), pv軸承材料的許用值。見(jiàn)下頁(yè),pv,n軸速度，m/s；,華中農(nóng)業(yè)大學(xué)專用 潘存云教授研制,3.驗(yàn)算滑動(dòng)速度V,v材料的許用滑動(dòng)速度,v

19、v,華中農(nóng)業(yè)大學(xué)專用 潘存云教授研制,表12-2 常用軸瓦及軸承襯材料的性能,華中農(nóng)業(yè)大學(xué)專用 潘存云教授研制,選擇配合,一般可選: H9/d9或H8/f7、H7/f6,二、止推滑動(dòng)軸承的計(jì)算,p,考慮承載的不均勻性， p、pv應(yīng)降低50%。,已知條件：外加徑向載荷F (N)、軸頸轉(zhuǎn)速n(r/mm),1)根據(jù)軸向載荷和工作要求， 選擇軸承結(jié)構(gòu)尺寸和材料；,2)驗(yàn)算平均壓力；,3)驗(yàn)算pv值,z-軸環(huán)數(shù),華中農(nóng)業(yè)大學(xué)專用 潘存云教授研制,華中農(nóng)業(yè)大學(xué)專用 潘存云教授研制,先分析平行板的情況。板B靜止，板A以速度向左運(yùn)動(dòng)，板間充滿潤(rùn)滑油，無(wú)載荷時(shí)， 液體各層的速度呈三角形分布，近油量與處油量相等，

20、板A不會(huì)下沉。但若板A有載荷時(shí)，油向兩邊擠出，板A逐漸下沉，直到與B板接觸。,如兩板不平行板。板間間隙呈沿運(yùn)動(dòng)方向由大到小呈收斂楔形分布，且板A有載荷， 當(dāng)板A運(yùn)動(dòng)時(shí)，兩端速度若程虛線分布，則必然進(jìn)油多而出油少。由于液體實(shí)際上是不可壓縮的，必將在板內(nèi)擠壓而形成壓力，迫使進(jìn)油端的速度往內(nèi)凹，而出油端的速度往外鼓。進(jìn)油端間隙大而速度曲線內(nèi)凹，出油端間隙小而速度曲線外凸，進(jìn)出油量相等，同時(shí)間隙內(nèi)形成的壓力與外載荷平衡，板A不會(huì)下沉。這說(shuō)明了在間隙內(nèi)形成了壓力油膜。這種因運(yùn)動(dòng)而產(chǎn)生的壓力油膜稱為動(dòng)壓油膜。各截面的速度圖不一樣，從凹三角形過(guò)渡到凸三角形，中間必有一個(gè)位置呈三角形分布。,一、動(dòng)壓潤(rùn)滑的形成

21、原理和條件,兩平形板之間不能形成壓力油膜！,動(dòng)壓油膜-因運(yùn)動(dòng)而產(chǎn)生的壓力油膜。,12-7 液體動(dòng)力潤(rùn)滑徑向滑動(dòng)軸承的設(shè)計(jì)計(jì)算,華中農(nóng)業(yè)大學(xué)專用 潘存云教授研制,形成動(dòng)壓油膜的必要條件：,1.兩工件之間的間隙必須有楔形間隙；,2.兩工件表面之間必須連續(xù)充滿潤(rùn)滑油或其它液體；,3.兩工件表面必須有相對(duì)滑動(dòng)速度。其運(yùn)動(dòng)芳方向必須保證潤(rùn)滑油從大截面流進(jìn)，從小截面出來(lái)。,華中農(nóng)業(yè)大學(xué)專用 潘存云教授研制,二、流體動(dòng)力潤(rùn)滑基本方程的建立,為了得到簡(jiǎn)化形式的流體動(dòng)力平衡方程（NavierStokes方程），作如下假設(shè)：,流體的流動(dòng)是層流;,忽略壓力對(duì)流體粘度的影響;, 略去慣性力及重力的影響，故所研究的單元

22、體為 靜平衡狀態(tài)或勻速直線運(yùn)動(dòng)，且只有表面力作用 于單元體上；, 流體是不可壓縮的；, 流體中的壓力在各流體層之間保持為常數(shù)。,實(shí)際上粘度隨壓力的增高而增加；,即層與層之間沒(méi)有物質(zhì)和能量的交換；,華中農(nóng)業(yè)大學(xué)專用 潘存云教授研制,取微單元進(jìn)行受力分析:,pdydz+(+d)dxdz-(p+dp)dydz dxdz=0,整理后得：,又有：,任意一點(diǎn)的油膜壓力p沿x方向的變化率，與該點(diǎn)y向的速度梯度的導(dǎo)數(shù)有關(guān)。,對(duì)y積分得：,邊界條件：,當(dāng)y=0時(shí)，u=-v,C2 = -v,當(dāng)y=h時(shí)，u=0,代入得：,華中農(nóng)業(yè)大學(xué)專用 潘存云教授研制,任意截面內(nèi)的流量：,依據(jù)流體的連續(xù)性原理，通過(guò)不同截面的流量

23、是相等的,b-b截面內(nèi)的流量：,該處速度呈三角形分布，間隙厚度為h0,負(fù)號(hào)表示流速的方向與x方向相反，因流經(jīng)兩個(gè)截面的流量相等，故有：,- 一維雷諾方程,由上式可得壓力分布曲線: p=f(x),在b-b處：h=h0， p=pmax,速度梯度du/dy呈線性分布，其余位置呈非線性分布。流量相等，陰影面積相等。,液體動(dòng)壓潤(rùn)滑的基本方程，它描述了油膜壓力p的變化與動(dòng)力粘度、相對(duì)滑動(dòng)速度及油膜厚度h之間的關(guān)系。,華中農(nóng)業(yè)大學(xué)專用 潘存云教授研制, 軸承的孔徑D和軸頸的直徑d名義尺寸相等；直徑間 隙是公差形成的。, 軸頸上作用的液體壓力與F相平衡，在與F垂直的方 向，合力為零。,軸頸最終的平衡位置可用a

24、和偏心距e來(lái)表示。, 軸承工作能力取決于hlim，它與、和F等有關(guān)， 應(yīng)保證 hlimh。, Fy =F Fx 0, Fy =F Fx = 0,徑向滑動(dòng)軸承動(dòng)壓油膜的形成過(guò)程：,靜止,爬升,將軸起抬 轉(zhuǎn)速繼續(xù)升高,穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)達(dá)到工作轉(zhuǎn)速,e -偏心距,華中農(nóng)業(yè)大學(xué)專用 潘存云教授研制,三、徑向滑動(dòng)軸承的幾何關(guān)系和承載量系數(shù),最小油膜厚度： hmin= e r(1-),定義: e / 為偏心率,直徑間隙： D d,半徑間隙： R r / 2,定義連心線OO1為極坐標(biāo)的極軸：,相對(duì)間隙： / r / d,穩(wěn)定工作位置如圖所示 ，連心線與外載荷的方向形成一偏位角，,設(shè)軸孔半徑為：R, r 直徑為： D

25、， d ，偏心距: e 偏位角：a,在三角形 中有：R2 e2+ （r+h)2 2e(r+h)cos v,華中農(nóng)業(yè)大學(xué)專用 潘存云教授研制,略去二次微量 ，并取根號(hào)為正號(hào)，得：,任意位置油膜厚度：,將dx=rd, v=r，h0, h代入上式得：,壓力最大處的油膜厚度：,0為壓力最大處的極角。,積分得：,華中農(nóng)業(yè)大學(xué)專用 潘存云教授研制,積分可得軸承單位寬度上的油膜承載力：,在外載荷方向的分量：,理論上只要將py乘以軸承寬度就可得到油膜總承載能力，但在實(shí)際軸承中，由于油可能從軸承兩端泄漏出來(lái)，考慮這一影響時(shí)，壓力沿軸向呈拋物線分布。,華中農(nóng)業(yè)大學(xué)專用 潘存云教授研制,油膜壓力沿軸向的分布： 理論

26、分布曲線-水平直線，各處壓力一樣；,實(shí)際分布曲線-拋物線,且曲線形狀與軸承的寬徑比B/d有關(guān)。,B/d=1/4,B/d=1/3,B/d=1/2,B/d=1,B/d=,華中農(nóng)業(yè)大學(xué)專用 潘存云教授研制,油膜沿軸承寬度上的壓力分布表達(dá)式為：,py為無(wú)限寬度軸承沿軸向單位寬度上的油膜壓力；,C為取決于寬徑比和偏心率的系數(shù);,對(duì)于有限寬度軸承，油膜的總承載能力為,式中Cp為承載量系數(shù)，計(jì)算很困難，工程上可查表確定。,或,解釋這些參數(shù)的含義,華中農(nóng)業(yè)大學(xué)專用 潘存云教授研制,表12-8 有限寬度滑動(dòng)軸承的承載量系數(shù)Cp,華中農(nóng)業(yè)大學(xué)專用 潘存云教授研制,四、最小油膜厚度,動(dòng)力潤(rùn)滑軸承的設(shè)計(jì)應(yīng)保證：hmi

27、nh,其中： h=S(Rz1+Rz2),S 安全系數(shù)，常取S2。,一般軸承可取為3.2m和6.3m，1.6 m和3.2m。,重要軸承可取為0.8m和1.6m，或0.2m和0.4m。,Rz1、Rz2 分別為軸頸和軸承孔表面粗糙度十點(diǎn)高度。,考慮表面幾何形狀誤差和軸頸撓曲變形等,華中農(nóng)業(yè)大學(xué)專用 潘存云教授研制,五、軸承的熱平衡計(jì)算,熱平衡方程：產(chǎn)生的熱量=散失的熱量 Q=Q1+Q2,其中，摩擦熱： Q=fv W,式中: q -潤(rùn)滑油流量m3/s；, -滑油密度kg/m3；,c -潤(rùn)滑油的比熱容，J/(kg. )；,ti -油出口溫度 ； to -油入口溫度 ；,3 -表面?zhèn)鳠嵯禂?shù) W/(m2.

28、)。,滑油帶走的熱：Q1 = qc(to-ti) W 軸承散發(fā)的熱： Q2 =3dB (to-ti) W,華中農(nóng)業(yè)大學(xué)專用 潘存云教授研制,溫升公式：,其中 -潤(rùn)滑油流量系數(shù)；,華中農(nóng)業(yè)大學(xué)專用 潘存云教授研制,摩擦系數(shù)：,系數(shù)與寬徑比有關(guān)，若B/d1，則 =(B/d)1.5 若B/d 1，則 =1,由于軸承內(nèi)部各處溫度不一樣，計(jì)算時(shí)采用平均溫度:,為了保證軸承能正常，其平均溫度: tm 7080,設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)使進(jìn)油溫度: ti=tm-t/2 3540,當(dāng) ti 3540時(shí)，表明軸承承載能力有冗余，可采取如下措施：,增大表面粗糙度，以降低成本；,減小間隙，提高旋轉(zhuǎn)精度；,加寬軸承，充分利用軸承的

29、承載能力。,華中農(nóng)業(yè)大學(xué)專用 潘存云教授研制,當(dāng) t1 3540時(shí)，表明軸承的承載能力不足，可采取如下措施：,加散熱片，以增大散熱面積；,在保證承載能力的不下降的條件下，適當(dāng)增大 軸承間隙；,提高軸和軸承的加工精度。,風(fēng)冷,增加冷卻裝置：加風(fēng)扇、冷卻水管、循環(huán)油冷卻 ；,華中農(nóng)業(yè)大學(xué)專用 潘存云教授研制,六、軸承參數(shù)的選擇,取值范圍：B/d=0.31.5,影響效果：B/d小，有利于提高穩(wěn)定性，增大端排泄量 以降低溫度；,B/d大，增大軸承的承載能力。,0.61.5-電動(dòng)機(jī)、發(fā)電機(jī)、離心機(jī)、 齒輪變速器;,1、寬徑比B/d,應(yīng)用 : B/d=,0.31.0-汽輪機(jī)、鼓風(fēng)機(jī);,0.81.2-機(jī)車、

30、拖拉機(jī);,0.60.9-軋鋼機(jī)。,2、相對(duì)間隙,影響因素：載荷和速度，軸徑尺寸，寬度/直徑，調(diào)心 能力，加工精度。,華中農(nóng)業(yè)大學(xué)專用 潘存云教授研制,選取原則： 1）速度高，取大值； 載荷小，取小值；,2）直徑大，寬徑比小，調(diào)心性能好，加工精度高， 取小值；反之，取大值。,應(yīng)用 : =,0.0010.0002-汽輪機(jī)、電動(dòng)機(jī)、發(fā) 電機(jī)、齒輪變速器;,0.00020.0015-軋鋼機(jī)鐵路機(jī)車輛；,0.00020.00125-機(jī)床、內(nèi)燃機(jī)。,0.00020.00125-鼓風(fēng)機(jī)、離心機(jī)。,一般軸承，按如下經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算：,華中農(nóng)業(yè)大學(xué)專用 潘存云教授研制,3、潤(rùn)滑油粘度,對(duì)承載能力，功耗、溫升都有影響

31、；, 根據(jù)平均溫度：tm = (ti + to )/2 決定潤(rùn)滑油粘度；, 設(shè)計(jì)時(shí)假設(shè)，tm=5075 ，計(jì)算所得應(yīng)在： ti= 3540 ；, 初始計(jì)算時(shí)，可?。?華中農(nóng)業(yè)大學(xué)專用 潘存云教授研制,七、液體動(dòng)力潤(rùn)滑徑向滑動(dòng)軸承的設(shè)計(jì)過(guò)程,已知條件：外加徑向載荷F(N)，軸頸轉(zhuǎn)速n(r/min) 及軸頸直徑d(mm)。,設(shè)計(jì)及驗(yàn)算, 保證在平均油溫 tm下 hmin h,a) 選擇軸承材料，驗(yàn)算 p、v、pv。,b) 選擇軸承參數(shù)，如軸承寬度(B)、相對(duì)間隙() 和潤(rùn)滑油() 。,c) 計(jì)算承載量系數(shù)(Cp)并查表確定偏心率()。,d) 計(jì)算最小油膜厚度(hmin)和許用油膜厚度(h)。,華中農(nóng)業(yè)大學(xué)專用 潘存云教授研制, 極限工作能力校核,a) 根據(jù)直徑間隙()，選擇配合。,b) 根據(jù)