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第十三章滑动轴承 13 1概述 分类 滑动 摩擦 轴承滚动 摩擦 轴承 径向轴承推力轴承 3 滑动轴承特点 平稳 可靠 噪声低 吸振 启动力矩大4 滑动轴承设计 结构形式 轴承材料 结构参数 润滑剂和润滑方法 计算工作能力 13 2径向滑动轴承的基本结构 13 2 1径向滑动轴承的基本结构 整体式 结构简单 磨损后无法调整轴承间隙 装拆不便 用于 低速 轻载的间歇工作场合 无法用于曲轴 剖分式 特点于整体式相反 宽径比 时 采用 自动调心轴承 13 2 2轴瓦 轴承衬 油孔 油沟和油室 减摩材料 轴承衬 轴瓦 轴承衬 整体式轴瓦 剖分式轴瓦 轴瓦上开设油孔和油沟 油孔 供应润滑油 油沟 输送和分布润滑油 油沟 油孔 不能开在油膜承载区 否则 承载能力 油沟长度 0 8B 轴瓦宽度 即不能开通 否则漏油 13 3滑动轴承材料 轴承材料 轴瓦和轴承衬材料 主要失效 磨损 其次强度不足引起的疲劳破坏等 13 3 1轴瓦的失效形式及对材料的要求 1 足够的疲劳强度 2 足够的抗压强度和抗冲击强度 3 良好的减摩性和耐磨性 4 良好的抗胶合性 5 良好的顺应性和嵌藏性 6 良好的润滑油吸附能力 7 良好的导热性 良好的经济性和加工性能 13 3 2常用轴承材料及其性质 1 金属材料 1 轴承合金 巴氏合金 2 轴承青铜 表13 1 3 非金属材料 塑性 橡胶等 2 多孔质金属 粉末冶金材料 含油轴承 低速重载 具有自润滑性能 多孔结构 13 4滑动轴承的润滑材料 润滑油和润滑脂13 4 1滑动轴承润滑油选用原则粘度是最为重要的指标v p 时 粘度 v p 时 粘度 t 时 粘度比通常 混合润滑滑动轴承润滑油的选择P318表13 4 表中润滑油是以40 时运动粘度为基础的牌号 13 4 2滑动轴承润滑脂选用原则轴径速度小于2m s滑动轴承 一般很难形成液体动压润滑 采用脂润滑 P318表13 5 13 5润滑方法 1 油润滑 连续供油 间歇供油 连续润滑 滴油润滑 芯捻或纱线润滑 油环润滑 飞溅润滑 浸油润滑 压力循环润滑2 脂润滑 润滑杯 黄油杯 润滑方式的决定k 2 润滑脂 油杯润滑 k 2 16 针阀注油 k 16 32 油环或飞溅润滑 k 32 压力循环润滑 一 混合摩擦滑动轴承失效形式 胶合 磨损等 设计准则 至少保持在边界润滑状态 即维持边界油膜不破裂 计算方法 简化计算 条件性计算 13 6非液体润滑滑动轴承的计算 失效形式图例 磨损及胶合 点蚀及金属剥落 1 限制轴承平均压强 F 径向载荷 N d 轴颈直径 mm B 轴瓦有效宽度 mm p 许用压强 Mpa 目的 防止p过高 油被挤出 产生 过度磨损 13 6 1径向滑动轴承的条件性计算 2 限制pv值 Mpa m s pv 摩擦功耗 发热量 易胶合 目的 限制pv是为了限制轴承温升 防止胶合 轴承发热量 单位面积摩擦功耗 pv 3 限制滑动速度v 目的 防止v过高而加速磨损 13 6 2推力滑动轴承的条件性计算 方法同径向轴承 自学 结构 空心 实心 单环 多环 实心式 空心式 13 7液体动压形成原理及基本方程 一 液体动压润滑基本方程 雷诺方程 1 建模 研究对象 被润滑油隔开作相对运动的两刚体 一个以v运动 一个静止 13 7 1液体动压形成原理 1 忽略压力对润滑油粘度的影响 2 油沿z方向无流动 即无限宽轴承 B 无限宽 一维方程 B为有限宽时 二维方程 为方便研究 作如下假设 3 层流 4 油与表面吸附 一起运动或静止 5 不计油的惯性力和重力 6 油不可压缩 const 2 求解 针对 连续介质 通过取 微单元体 手段 由于 连续流动方程 任何截面沿x方向单位宽度流量qx相等 设在最大油压Pmax处 h h0 即 时 h h0 此时 一维雷诺方程 R E 二 油楔承载机理 p 积分 油膜承载能力 平衡外载 可见 对收敛形油楔 油楔内各处油压大于入口 出口处油压 正压力 承载 任何截面处h h0 0 不能产生高于出口 入口处的 油压 不能承载 进口小 出口大 油压p低于出口 入口压力 负压 不能承载 相反使两表面相吸 1 润滑油有一定粘度 2 有一定相对滑动速度v 承载能力 v 3 相对滑动面之间必须形成收敛形间隙 即 油从大口流进 小口流出 入口 出口处p 油楔内p 4 有足够充分的供油量 13 8液体动压径向滑动轴承承载能力计算 1 静止 两表面间自然形成以收敛的楔形空间 2 开始启动 速度低 带入间隙中油量较小 轴颈在摩擦力作用下 爬坡 3 液体动力润滑阶段 n足够大 带入楔形空间的油量增大 左侧楔形油膜产生一定的动压力 将轴颈向右浮起 13 8 1径向滑动轴承油膜建立过程 三阶段 1 固定参数 R 轴承孔半径 D r 轴颈半径 d 相对间隙 宽径比 B d 几何关系 13 8 2径向滑动轴承承载能力计算 2 动态参数 变参数 偏心距 偏心率 表示偏心程度 最小油膜厚度 hmin 任一位置 处 油膜厚度h 承载能力和索氏数S0 轴承包角 轴瓦连续包围轴颈所对应的角度 1 2 承载油膜角 1 油膜起始角 2 油膜终止角 p pmax处 h h0 0 当B 即无限宽轴承时 油沿轴向无流动 一维R E 得 积分一次得任意 处的油膜压力p 在 1至 2区间内 沿外载荷方向单位宽度的油膜力为 对有限宽轴承 若不计端泄 油膜承载力F为 S0 索氏数 无量纲 单位 F N B d m Pa s rad s 承载能力 轴承实际承载能力小于上式 端泄 计入端泄时 S0 B d 端泄 S0 B d 端泄 S0 其它参数相同时 S0 F 承载力 B d一定 S0 F hmin 但保证流体动力润滑 S 安全系数 考虑表面形状不准确和零件变形 S 2一般可取S 2 13 9 1保证液体动力润滑的条件 充分条件 Rz1 Rz2 轴颈 轴瓦表面微观不平度的十点高度 13 9径向滑动轴承的有关性能参数计算与选择 13 9 2流量计算 体积流量 功耗计算 摩擦特性系数 P350 图17 19 P329 图13 16 t 油温升 t t2 t1 平均温度 13 9 3热平衡计算 摩擦功 热量 流动的润滑油带走 通过轴承座散热 13 9 4滑动轴承有关参数选择 1 宽径比B d 2 相对间隙 高速 发热严重 使 q 端泄 温升 3 油粘度 F 承载能力 但易发热低速重载 高速 因为润滑油内摩擦几乎与转速平方成正比 4 平均压强p p F一定时 B d可 尺寸 传动较平稳 p hmin 不易形成动压润滑 磨损 p F 轴颈运动易失稳 3 由于影响液体动压轴承的参数较多 相互影响 所以设计中若调整了某一参数 将会影响其它参数 凡受到影响的参数都应重新计算 注意 1 液体动力润滑轴承在启动 停车阶段处于非液体摩擦状态 设计时 应验算p p v v pv pv 2 零件有制造误差 计算时应分别对上偏差对应的 max下偏差对应的 min两种状态进行计算 必须同时满足液体动压状态的充分条件 若一轴承 不满足液体动力润滑状态 可采取如下措施 1 降低Rz1 Rz2 加工精度 2 适当 3 适当 n 作业 选择题 13 11 13 28 13 29 复习思考题1 轴承的作用是什么 如何分类 滑动轴承有何优缺点 2 轴承材料指的是什么材料 应满足什么要求 3 油孔 油沟及油室起什么作用 如何设置 4 滑动轴承润滑方法有哪几种 如何确定 5 滑动轴承条件性计算包括哪几项 各针对什么失效形式 6 雷诺方程如何导出 油膜承载能力的建立需满足哪几项条件 7 描述滑动轴承的几何参数有哪些 动力润滑的建立过程包括哪几个阶段 8 如何计算滑动轴承的承载