第17章--滑动轴承...ppt

第17章滑动轴承 1 工作转速特高的轴承 2 要求对轴的支撑位置特别精确的轴承 3 承受巨大的冲击和振动载荷的轴承 4 特重型轴承 5 根据装配要求必须做成剖分式的轴承 6 当轴的排列较紧密时 由于空间尺寸的限制 必须采用径行尺寸较小的轴承 7 在特殊工作条件下 水或腐蚀性介质 工作的轴承 轴 轴承 滚动轴承 滚动摩擦滑动轴承 滑动摩擦 1 轴承的型式和结构2 轴瓦的结构和材料3 结构参数 由强度 强度决定 4 选择润滑剂和润滑方法5 轴承的工作能力计算 温度 压力分布 轴承的间隙 滑动轴承设计的内容 非标准件 17 1概述 滑动轴承的主要特点 工作平稳 无噪声 运转精度高 形成液体润滑时摩擦损失小 适合于高速 径向尺寸小而且可剖分 滑动轴承的摩擦状态 1 干摩擦状态 应避免此种摩擦状态 摩擦表面无润滑剂 功率损失严重 磨损加剧 温升高 轴瓦易破坏 2 边界摩擦状态 摩擦表面间有润滑油存在 金属表面上形成了一层极薄的边界油膜 但尖峰部分仍直接接触 多数滑动轴承都是这种摩擦状态 3 液体摩擦状态 两摩擦表面完全被润滑油分隔开 形成了一定厚度的压力油膜 这种摩擦状态是润滑油分子之间的摩擦 摩擦系数极小 重要轴承采用这种摩擦状态 非液体摩擦滑动轴承 液体摩擦滑动轴承 17 2径向滑动轴承的主要类型 缺点 间歇调整困难安装不便 优点 间歇调整方便安装方便 当宽径比B d 1 5时 调心式 轴瓦自动调位以适应轴颈在轴弯曲时所产生的偏斜 17 3滑动轴承的材料 17 3 1 材料的要求 轴瓦的主要失效形式是磨损 因此对轴瓦材料的主要要求是 1 强度 足够的冲击强度 抗压强度 疲劳强度 2 跑合性能好3 很好的顺应性和嵌藏性4 很好的减摩性和耐磨性5 耐腐蚀性6 很好的工艺性7 良好的热学性能8 经济性 17 3 2 常用材料 1 金属材料以锡为基体加入一定量的Sb Cu 锡基轴承合金轴承合金 巴氏合金 以铅为基体加入一定量的Sn Sb 铅基轴承合金跑合性能好 顺应性和嵌藏性为轴承材料中最好 抗胶合性能好 但强度低 通常作为衬附在青铜或铸铁的轴瓦上使用 青铜强度较高 铸锡铅锌青铜最常用铝基合金强度高 耐腐蚀 导热性良好减摩铸铁2 多孔质金属材料有铁基粉末冶金和铜基粉末冶金 将金属粉碎和石墨按一定比例混合 放在模子中压铸 然后烧 石墨被烧掉 留下间隙形成多孔结构 使用前浸放在润滑油中 并给润滑油一定的压力 使油渗透进去 工作时产生润滑 3 非金属材料塑料 橡胶 梗木 17 4轴瓦的结构 供油 油孔输油 油沟 注意开设的位置 储油和稳定供油 油室 17 5润滑材料 润滑油 植物油 矿物油 动物油主要指标 粘度 油性 凝点 闪点 酸值等润滑脂 钙基 钠基 锂基润滑脂主要指标 针入度 滴点固体润滑剂 二硫化钼 石墨 润滑的目的 减小摩擦 磨损 散热 防锈 防尘 吸振 润滑油性能指标 粘度 粘度 是反映液体层之间的剪应力的速度梯度的比例关系 牛顿液体内摩擦定律 速度梯度 动力粘度 绝对粘度 1 动力粘度 物理意义 长宽高均为1米时的立方体中充满液体 上下面之间发生v 1m s的相对运动速度所需作用力为1N 这时液体的动力粘度为1N s m2 或1pa s 常用单位 1P 泊 1dyn s cm21Pa s 10P 100cP 厘泊 2 运动粘度 工业中常用粘度单位 常用cm2 s得实用单位st 厘斯或厘池 旧标准 20 500C 20cst新标准 20 400C 20cst 3 恩氏粘度0Et 工业中常用粘度单位 200ml水200C流经2 8mm的孔径所需时间t1油T0Ct2 则 粘温特性 随温度变化而变化 温度 粘度 且变化比较敏感 应根据工作温度来选取粘压特性 随压力变化而变化 但变化较小 在50大气压下 对粘度影响不大 可以不考虑 但在弹性流体中必须计及压力的影响 粘度的变化规律 选择粘度的原则 当速度较高时 宜选用粘度低的油 防止功率损失太大 当有振动冲击时 粘度宜高 可以起到缓和冲击吸收振动作用 当表面未经跑合时 粘度宜高 油膜不易破坏 当循环润滑时 粘度宜低 便于油的循环 低温工作时的轴承 宜选用凝点低的油 也可通过测试来确定油的粘度 在同一机器和相同的工作条件下 对不同粘度油进行试验 功耗小而温升又较低的润滑油 其粘度较为相宜 17 6润滑方法 失效形式 1 磨损 导致轴承配合间隙加大 影响轴的旋转精度 甚至使轴承不能正常工作 高速重载且润滑不良时 摩擦加剧 发热多 使轴承上较软的金属粘焊在轴颈表面而出现胶合 17 7滑动轴承的条件性计算 2 胶合 设计准则 条件性计算 1 限制轴承的压强p 目的 防止轴瓦过度磨损 许用压强查表17 4 平均压强 17 7 1径向轴承 2 限制轴承的pv值 目的 控制轴承的发热量 防止胶合破坏 pv f 单位面积上的摩擦功率损失 所以 pv值表征了轴承发热量的大小 pv 发热量 温升 润滑效果 胶合 许用pv值查表17 4 轴颈表面线速度 摩擦系数 3 限制滑动速度v 目的 防止滑动速度过高而引起磨损 许用线速度 17 7 2推力轴承 2 限制轴承的pv值 推力轴承许用压强查表17 4 z 轴环数 推力滑动轴承 1 限制轴承的压强p 平均直径dm d d0 2 许用pvm值查表17 4 平均速度 确定轴承结构形式 确定轴承宽度B和直径d 验算p pv v 选择轴承的配合 选择润滑剂与润滑装置 选择轴瓦材料 17 7 3设计步骤 17 8液体动力润滑的基本方程式 17 8 1雷诺润滑方程式 雷诺的假设 1 接触面间充满液体 牛顿液体 符合牛顿液体内摩擦定律2 液体处于层流状态3 不计液体质量力的影响4 假设液体与固体表面有很好的吸附力 影响边界条件 5 假设液体不可压缩 即粘度 密度是定值 6 沿z方向液体无流动 z向无穷大 1 平衡 整理得 雷诺方程的推导 由牛顿液体 代入前式得 积分得 确定c1 c2 任一点速度 2 任一截面沿x方向单位宽度上的流量即dZ 1 3 压力最大处间歇h h0 此时 其流量为 4 液体不可压缩 流量处处相等有 5 整理后得一维雷诺方程 雷诺方程的讨论 17 8 2油歇承载机理 1 当h h0时 而 因 u的变化与y成线性关系 如图 2 当h h0时 单调上升 u的曲线是凹的 如图 3 当h h0时 u的曲线是凸的 如图 单调下降 可利用积分法求出全部油膜压力之和 油膜的承载能力 正常情况下 油膜的承载能力与外载荷相平衡 影响的因素 均可提高承载能力 其中h的影响最大 S 安全度系数 如果h h0 则不能形动压 如下图所示 总结 两摩擦表面平行 不会产生压力油膜 两摩擦表面成楔形间隙 产生了压力油膜 间隙内的润滑油形成了拥挤 形成动压油膜的必要条件 两摩擦表面必须形成楔形 润滑油必须从大口进小口出 必须具有足够的滑动速度 必须充满足够粘度的润滑油 形成动压油膜的条件 v1 V2 0 v1 V1 0 V1 0 v2 v2 v1 v1 v1 v1 v2 v2 v2 v2 v v 17 9液体动力润滑径向轴承的计算 计算项目 1 验算p pv v 因为起动时属于混合摩擦状态2 液体动力润滑时承载能力的计算 1 坐标的变换 直角坐标 极坐标 2 作用力方向上的合力 承载能力在外载荷方向上的力 3 轴承宽度的影响 即z方向 端部泄漏问题 17 9 1几何关系 d r轴径直径 半径D R轴承孔直径 半径 D d直径之差 R r半径之差 为相对间隙 e 为偏心距 为偏心率 与工作状态有关 hmin 为最小油膜厚度 h 为任意位置处油膜厚度 17 9 2动压润滑状态的建立 静止 启动 不稳定运行 稳定运行 17 9 3承载能力和索氏数S0 第1步 坐标变换 代入雷诺方程得 积分后得 第2步 单位宽度沿载荷方向的油膜压力 第3步 整个宽度B沿载荷方向的油膜压力 第4步 变换整理 影响承载能力的因素及滑动轴承其他性能的变化 主要是温升 小表面要求高 加工困难 hmin小发热量大 温升高 大hminS0 大大 大 大 d 大端部泄露小 温升高 0 5 1 5 17 9 4流量计算 17 9 5功耗计算 由图17 19查得 由图17 20查得 1