滑动轴承教程分析

NSK 进口轴承 iko 轴承 滑动轴承教程分析滑动轴承教程分析 教学内容教学内容 滑动轴承的结构 类型和应用 轴瓦的结构和滑动轴承的材料 非 液体摩擦滑动轴承的计算 基本要求基本要求 熟悉滑动轴承的结构 类型和应用 能合理选择滑动轴承的结构 掌 握非液体摩擦滑动轴承的计算 教学重点及难点教学重点及难点 常用滑动轴承的典型结构 非液体摩擦滑动轴承的计算 教学方法教学方法 讲授法 利用板书及多媒体等方式 结合实例 进行启发式 引导 式教学 学时学时 课堂教学 2 学时 工作时轴承和轴颈的支承面间形成直接或间接滑动摩擦的轴承 称为滑动轴承 图 14 1a 滑动轴承工作表面的摩擦状态有非液体摩擦和液体摩擦之分 图 14 1b 图 14 1c 是轴 承摩擦表面的局部放大图 如图 14 1b 所示 摩擦表面不能被润滑油完全隔开的轴承称为 非液体摩擦滑动轴承 这种轴承的摩擦表面容易磨损 但结构简单 制造精度要求较低 用于一般转速 载荷不大或精度要求不高的场合 摩擦表面完全被润滑油隔开的轴承称为 液体摩擦滑动轴承 如图 14 1c 所示 这种轴承与轴表面不直接接触 因此避免了磨损 液体摩擦滑动轴承制造成本高 多用于高速 精度要求较高或低速 重载的场合 a 滑动轴承原理图 b 非液体摩擦状态 c 液体摩擦状态 图 14 1 滑动轴承的摩擦状态 根据轴承所能承受的载荷方向不同 滑动轴承可分为向心滑动轴承和推力滑动轴承 向心滑动轴承用于承受径向载荷 推力滑动轴承用于承受轴向载荷 14 1 滑动轴承的结构形式与特点滑动轴承的结构形式与特点 1 整体式滑动轴承 是在机体上 箱体上或整体的轴承座上直接镗出轴承孔 并在 孔内镶入轴套 如图 14 2 所示 安装时用螺栓联接在机架上 这种轴承结构形式较多 大 都已标准化 它的优点是结构简单 成本低 缺点是轴颈只能从端部装入 安装和维修不 便 而且轴承磨损后不能调整间隙 只能更换轴套 所以只能用在轻载 低速及间歇性工 作的机器上 NSK 进口轴承 iko 轴承 图 14 2 整体式向心滑动轴承 2 剖分式滑动轴承 对开式滑动轴承 如图 14 3 所示 它由轴承座 轴承盖 剖分 式轴瓦等组成 在轴承座和轴承盖的剖分面上制有阶梯形的定位止口 便于安装时对心 还可在剖分面间放置调整垫片 以便安装或磨损时调整轴承间隙 轴承剖分面最好与载荷 方向近于垂直 一般剖分面是水平的或倾斜 45 角 以适应不同径向载荷方向的要求 这 种轴承装拆方便 又能调整间隙 克服了整体式轴承的缺点 得到了广泛的应用 图 14 3 剖分式滑动轴承 3 调心式滑动轴承 当轴颈较宽 宽径比 B d 1 5 变形较大或不能保证两轴孔轴 线重合时 将引起两端轴套严重磨损 这时就应采用调心式滑动轴承 如图 14 4 所示 就 是利用球面支承 自动调整轴套的位置 以适应轴的偏斜 图 14 4 调心式滑动轴承 NSK 进口轴承 iko 轴承 4 推力滑动轴承 推力滑动轴承用于承受轴向载荷 常见的推力轴颈形状如图 14 5 所示 实心端面轴颈由于工作时轴心与边缘磨损不均匀 以致轴心部分压强极高 所以很 少采用 空心端面轴颈和环状轴颈工作情况较好 载荷较大时 可采用多环轴颈 图 14 5 推力滑动轴承 14 2 2 轴瓦的结构和材料轴瓦的结构和材料 1 轴瓦的结构 常用的轴瓦有整体式和剖分式两种结构 整体式轴承采用整体式轴瓦 整体式轴瓦又称为轴套 如图 14 6a 所示 剖分式轴承 采用剖分式轴瓦 如图 14 6b 所示 a 整体式轴瓦 b 剖分式轴瓦 图 14 6 轴瓦的结构 轴瓦可以由一种材料制成 也可以在高强度材料的轴瓦基体上浇注一层或两层轴承合 金作为轴承衬 称为双金属轴瓦或三金属轴瓦 为了使轴承衬与轴瓦基体结合牢固 可在 轴瓦基体内表面或侧面制出沟槽 如图 14 7 所示 图 14 7 瓦背内壁沟槽 为了使润滑油能均匀流到轴瓦的整个工作表面上 轴瓦上要开出油孔和油沟 一般油 孔和油沟应开在非承载区 以保证承载区油膜的连续性 图 14 8 所示为几种常见的油沟形 式 NSK 进口轴承 iko 轴承 图 14 8 油沟形式 非承载区 2 轴承的材料 轴承材料是指与轴颈直接接触的轴瓦或轴承衬的材料 对其材料的主要要求是 1 具有足够的抗压 抗疲劳和抗冲击能力 2 具有良好的减摩性 耐磨性和磨合性 抗粘着磨损和磨粒磨损性能较好 3 具有良好的顺应性和嵌藏性 具有补偿对中误差和其他几何误差及容纳硬屑粒的 能力 4 具有良好的工艺性 导热性及抗腐蚀性能等 但是 任何一种材料不可能同时具备上述性能 因而设计时应根据具体工作条件 按 主要性能来选择轴承材料 常用的轴瓦或轴承衬的材料及其性能见表 14 1 表 14 1 常用的金属轴瓦材料及性能 最大许用值性能比较 轴承材料 p MPa v m s pv MPa M s 最高 工作 温度 oC 最小 轴颈 硬度 HBS 抗 咬 粘 性 顺嵌 应藏 性性 耐 蚀 性 疲 劳 强 度 备 注 平稳载荷 258020 冲击载荷 锡基 轴承 合金 ZSnSb11Cu6 ZSnSb8Cu4 206015 1501501115 用于高速 重载 下工作的重要轴承 变载荷下易疲劳 价贵 ZPbSb16Sn16Cu2151210 铅基 轴承 合金 ZPbSb15Sn5Cu3585 1501501135 用于中速 中等 载荷的轴承 不宜 受显著的冲击载荷 可作为锡锑轴承合 金的代用品 ZCuSn10P1151015 用于中速 重载 及受变载荷的轴承 锡 青 铜ZCuSn5Pb5Zn58315 2802003511 用于中速 中等 载荷的轴承 铝 青 铜 ZCuAl10Fe3154122802005552 用于润滑充分的 低速 重载轴承 除了上述几种金属材料外 还可采用其它金属材料及非金属材料 如黄铜 铸铁 塑 料 橡胶及粉末冶金等作为轴瓦材料 14 3非液体摩擦滑动轴承的计算非液体摩擦滑动轴承的计算 1 径向滑动轴承 设计轴承时 通常已知轴颈的直径 d 转速 n 及轴承径向载荷 Fr 因此 轴承的设计 是根据这些条件 选择类型 轴瓦材料 确定轴承宽度 B 并进行校核计算 对于非标准 轴承还需进行结构设计 对于非液体润滑轴承 常取宽度 B 0 8 1 5 d 如选用标准滑动轴承座 则宽度 B 值可由有关标准或手册中查到 由于滑动轴承的主要失效形式为磨损和胶合 故设计时应进行相应的校核计算 NSK 进口轴承 iko 轴承 1 验算平均压强 p 为防止轴颈与轴瓦间的润滑油被挤出而发生过度磨损 应限制压强 p 径向滑动轴承 的承载情况如图 14 9 所示 图 14 9 径向滑动轴承的计算图 14 1 p dB F p r 式中 Fr为轴承所受的径向载荷 N B 为轴承宽度 mm d 为轴颈的直径 mm p 为许用压强 MPa 由表 14 1 查取 2 验算 pv 值 为了防止轴承因温度升高过热而发生胶合 应限制轴承单位面积上的摩擦功率 fpv 值 由于摩擦系数 f 可认为是定值 于是限制 pv 值 即可限制温升 14 2 pv B nF pv r 19100 式中 n 为轴的转速 r min pv 为 pv 的许用值 MPa m s 见表 14 1 3 验算轴颈的圆周速度 v 当压强 p 较小时 虽然用式 14 1 14 2 验算 p 和 pv 值均合格 但由于轴产生弯曲或 不同心 轴承的局部区域 可能产生相当高的压力 当速度 v 过高时 局部的 pv 值可能超 过其许用值 轴承会加速磨损 因而还要求 14 3 v dn v 100060 式中 v 为轴颈的许用圆周速度 m s 见表 14 1 2 推力滑动轴承的计算 推力滑动轴承的计算与径向轴承的计算相似 当轴承的结构型式及基本尺寸确定后 要对其 p 和 pv 值进行验算 推力滑动轴承的承载情况如图 14 10 所示 图 14 10 推力轴承的计算图 NSK 进口轴承 iko 轴承 1 校核压强 p 14 4 p dd F p a 2 1 2 2 4 式中 Fa为轴向载荷 N p 为许用压强 MPa 见表 14 2 2 校核 pv 值 14 5 pvpvm 式中 vm为轴颈的平均圆周速度 m s dm为轴颈的平均直径 10060 nd v m m mm n 为轴的转速 r min pv 为 pv 的许用值 MPa m s 见表 2 21 dd dm 14 2 表 14 2 推力轴承的 p 和 pv 值 轴材料未淬火钢淬火钢 轴瓦材料铸铁青铜轴承合金青铜轴承合金 p MPa 2 2 54 55 67 5 88 9 pv MPam s 1 2 5 14 4 滑动轴承的润滑 滑动轴承的润滑 润滑对减少滑动轴承的摩擦和磨损以及保证轴承正常工作具有重要意义 因此 设计 和使用轴承时 必须合理地采取措施 对轴承进行润滑 1 润滑剂 1 润滑油 润滑油是使用最广的润滑剂 其中以矿物油应用最广 润滑油的主要性能指标是粘度 通常它随温度的升高而降低 我国润滑油产品牌号是按运动粘度 单位为 mm2 s 记为 cSt 读作厘斯 的中间值划分的 例如 L AN46 全损耗系统用油 机械油 即表示在 40 时运动粘度的中间值为 46cSt 40 时的运动粘度记为 40 除粘度之外 润滑油的 性能指标还有凝点 闪点等 滑动轴承常用的润滑油牌号及选用可参考表 14 3 表 14 3 滑动轴承常用润滑油牌号选择 轻载 p 3MPa 工作温度 10 60 中载 p 3 7 5MPa 工作温度 10 60 重载 p 7 5 30MPa 工作温度 20 80 轴颈圆 周速度 v m s 运动粘度 40 cSt 适用油牌号 运动粘度 40 cSt 适用油牌号 运动粘度 40 cSt 适用油牌号 0 3 1 045 75L AN46 L AN68100 125L AN10090 350 L AN100 L AN150 L AN200 L AN320 1 0 2 540 75 L AN32 L AN46 L AN68 65 90 L AN68 L AN100 2 5 5 040 55L AN32 L AN46 5 0 9 015 45 L AN15 L AN22 L AN32 L AN46 95 23 L AN7 L AN10 L AN15 L AN22 NSK 进口轴承 iko 轴承 2 润滑脂 润滑脂是由润滑油添加各种稠化剂和稳定剂稠化而成的膏状润滑剂 润滑脂主要应用 在速度较低 轴颈圆周速度小于 1 2m s 载荷较大 不经常加油 使用要求不高的场合 具体选用见表 14 4 表 14 4 滑动轴承润滑脂选择 轴承压强 p MP a 轴颈圆周速度 v m s 最高工作温度 t 润滑脂牌号 1 0 1 0 753 号钙基脂 1 0 6 50 5 5 0552 号钙基脂 1 0 6 5 1 0 50 1002 号锂基脂 6 5 0 5 5 01202 号钠基脂 6 5 0 5 753 号钙基脂 6 5 0 5 1101 号钙钠基脂 除了润滑油和润滑脂之外 在某些特殊场合 还可使用固体润滑剂 如石墨 二硫化 钼 水或气体等作润滑剂 2 润滑方法 在选用润滑剂之后 还要选用恰当的润滑方式 滑动轴承的润滑方法可按下式求得的 k 值选用 14 6 3 pvk 式中 p 为轴颈的平均压强 MPa v 为轴颈的圆周速度 m s 当 k 2 时 若采用润滑脂润滑 可用图 14 11a 所示的旋盖式油杯或用图 14 11b 所示 的压配式压注油杯定期加润滑脂润滑 若采用润滑油润滑 用图 14 11b 所示的压配式压注