第16章滑动轴承..ppt

第16章滑动轴承,16-1滑动轴承的摩擦状态及应用特点,16-2滑动轴承的结构及材料,16-3边界和混合磨擦滑动轴承的计算,16-4润滑剂和润滑装置,16-5动压润滑的基本原理,1）支承轴及轴上零件，并保持轴的旋转精度；,2）减少转轴与支承之间的摩擦和磨损,分类：,滚动轴承,轴承的功用：,滑动轴承,应用实例：汽轮机、离心式压缩机、内燃机、大型电机、水泥搅拌机、滚筒清砂机、破碎机等机械常采用滑动轴承。,设计：潘存云,设计：潘存云,设计：潘存云,1.干摩擦,固体表面直接接触，因而,不允许出现干摩擦！,2.边界摩擦,16-1滑动轴承的摩擦状态及应用特点,功耗,磨损,温度,烧毁轴瓦,运动副表面有一层厚度1m的薄油膜，不足以将两金属表面分开，其表面微观高峰部分仍将相互搓削。,比干摩擦的磨损轻，f0.10.3,有一层压力油膜将两金属表面隔开，彼此不直接接触。,3.液体摩擦,摩擦和磨损极轻，f0.0050.01,在一般机器中，处于边界摩擦和流体摩擦的混合状态。,摩擦特性曲线,称无量纲参数n/p为轴承特性数。,-动力粘度p-压强n-转速,二、滑动轴承的特点及应用,滚动轴承绝大多数都已标准化，故得到广泛的应用（汽车、摩托车、拖拉机轮的轴承）。但是滑动轴承具有一些滚动轴承不能代替的特点：,1.结构简单，制造、装拆方便。,2.有良好的耐冲击性和吸振性，运转平稳，旋转精度高。,3.寿命长。,缺点：维护复杂，对润滑条件要求高；边界润滑轴承的摩擦损耗较大。,1、径向滑动轴承,组成：轴承座、轴套或轴瓦、联接螺栓等。,16-2滑动轴承的结构及材料,整体式径向滑动轴承,剖分式径向滑动轴承,螺纹孔,轴承座,轴套,轴承座,轴承盖,联接螺栓,剖分轴瓦,一、滑动轴承的结构,薄壁轴瓦,轴瓦非承载区内表面开有进油口和油沟，以利于润滑油均匀分布在整个轴径上。,进油孔,油沟,厚壁轴瓦,整体轴套,卷制轴套,设计：潘存云,作用：用来承受轴向载荷,二、推力滑动轴承,空心式,单环式,多环式,空心式：轴颈接触面上压力分布较均匀，润滑条件较实心式的改善。,单环式：利用轴颈的环形端面止推，结构简单，润滑方便，广泛用于低速、轻载的场合。,多环式：不仅能承受较大的轴向载荷，有时还可承受双向轴向载荷。由于各环间载荷分布不均，其单位面积的承载能力比单环式低50%。,二、滑动轴承的失效形式,汽车用滑动轴承故障原因的平均比率,轴承表面的磨粒磨损、胶合、疲劳破坏、轴承衬脱落和腐蚀。,滑动轴承还可能出现气蚀、电侵蚀、流体侵蚀和微动磨损等失效形式。,材料要求：,三、滑动轴承的材料,1）摩擦系数小；,2）导热性好，热膨胀系数小；,3）耐磨、耐腐蚀、抗胶合能力强；,4）有足够的机械强度和塑性。,能同时满足这些要求的材料是难找的，但应根据具体情况主要的使用要求。,工程上常用浇铸或压合的方法将两种不同的金属组合在一起，性能上取长补短。,1、轴承合金（白合金、巴氏合金）,优点：f小，抗胶合性能好、对油的吸附性强、耐腐蚀性好、容易跑合、是优良的轴承材料，常用于高速、重载的轴承。,2、青铜,缺点：价格贵、机械强度较差；,只能作为轴承衬材料浇注在钢、铸铁、或青铜轴瓦上。,工作温度：t120由于巴式合金熔点低,优点：青铜强度高、承载能力大、耐磨性和导热性都优于轴承合金。工作温度高达250。,缺点：可塑性差、不易跑合、与之相配的轴径必须淬硬。,青铜可以单独制成轴瓦，也可以作为轴承衬浇注在钢或铸铁轴瓦上。,铝青铜,铅青铜,锡青铜,中速重载,中速中载,低速重载,3）具有特殊性能的轴承材料,含油轴承：用粉末冶金法制作的轴承，具有多孔组织，可存储润滑油。可用于加油不方便的场合。,橡胶轴承：具有较大的弹性，能减轻振动使运转平稳，可用水润滑。常用于潜水泵、沙石清洗机、钻机等有泥沙的场合。,塑料轴承：具有摩擦系数低、可塑性、跑合性良好、耐磨、耐腐蚀、可用水、油及化学溶液等润滑的优点。,运转时轴瓦温度升高，由于油的膨胀系数比金属大，油自动进入摩擦表面起到润滑作用。含油轴承加一次油，可使用较长时间。,铸铁：用于不重要、低速轻载轴承。,缺点：导热性差、膨胀系数大、容易变形。为改善此缺陷，可作为轴承衬粘复在金属轴瓦上使用。,一、径向轴承,在油、脂中加入少量石墨或二流化钼粉末，形成边界油膜，填平粗糙表面而减少磨损。不能完全排除磨损。,1.轴承的压强p,F-径向载荷，B-轴瓦宽度，d-轴径，p-许用压强。,16-3边界和混合摩擦滑动轴承的计算,限制轴承压强p，以保证润滑油不被过大的压力挤出，从而避免轴瓦产生过渡的磨损。,pv与功耗成正比，它表征了轴承的发热因素，pv越大，温升越高，越容易引起油膜的破裂,2.轴承的pv值,n-转速，pv-许用值。,pv,二、推力轴承,z-轴环数,pvmpv,p,考虑承载的不均匀性，p、pv应降低2040%,设计：潘存云,16-4润滑剂和润滑装置,一、润滑剂,作用：降低摩擦功耗、减少磨损、冷却、吸振、防锈等。,分类,液体润滑剂-润滑油,半固体润滑剂-润滑脂,固体润滑剂,1.润滑油,在用的大部分润滑油为矿物油（石油）,粘度-重要参数,在轴承中，润滑油最重要的物理参数是粘度，它是选择润滑油的主要依据。粘度表征液体流动的内摩擦特性。,A、B两板之间充满了液体，B板静止，A板水平移动速度为v。由于液体与金属表面的吸附作用，A板表面的液体速度为v，而B板表面的液体速度为0。两板之间的速度呈线性分布。,液体层与层之间摩擦切应力：,-牛顿液体流动定律,-液体的动力粘度，简称粘度,单位：Ns/m2(Pas),运动粘度：,单位：m2/s,或斯St：cm2/s,或厘斯cSt：1St=100cSt,实验结果：,分析位置y处薄层的受力,我国石油产品是用运动粘度标定的,2.润滑脂,润滑油的特性：,1）温度t,2）压力p,选用原则：,1)载荷大、温度高的轴承，宜选用粘度大的油；,2)载荷小、转速高的轴承，宜选用粘度小的油；,-润滑油与各种稠化剂（钙、钠、铝、锂等金属皂）混合稠化而成。,优点：密封简单、不需要经常添加、不易流失；对速度和温度不敏感，适用范围广。,但p350才开始氧化，可在水中工作。,-摩擦系数低，使用温度范围广(-60300)，但遇水性能下降。,-摩擦系数低，只有石墨的一半。,使用方式：,1.调和在润滑油中；,2.涂覆、烧结在摩擦表面形成覆盖膜；,3.混入金属或塑料粉末中烧结成型。,其应用日渐广泛,设计：潘存云,设计：潘存云,设计：潘存云,二、润滑装置,1.油杯,针阀式油杯,旋盖式油杯脂用,压注式油杯,芯捻油杯,设计：潘存云,设计：潘存云,2.油环,设计：潘存云,设计：潘存云,一、动压润滑的形成的原理和条件,16-5流体动压润滑的基本原理,先分析平行板的情况。板B静止，板A以速度向左运动，板间充满润滑油，无载荷时，液体各层的速度呈三角形分布，进油量与出油量相等，板A不会下沉。但若板A有载荷时，油向两边挤出，板A逐渐下沉，直到与B板接触。,两平形板之间不能形成压力油膜！,如两板不平行板。板间间隙呈沿运动方向由大到小呈收敛楔形分布，且板A有载荷，当板A运动时，两端速度若程虚线分布，则必然进油多而出油少。由于液体实际上是不可压缩的，必将在板内挤压而形成压力，迫使进油端的速度往内凹，而出油端的速度往外鼓。进油端间隙大而速度曲线内凹，出油端间隙小而速度曲线外凸，进出油量相等，同时间隙内形成的压力与外载荷平衡，板A不会下沉。这说明了在间隙内形成了压力油膜。这种因运动而产生的压力油膜称为动压油膜。各截面的速度图不一样，从凹三角形过渡到凸三角形，中间必有一个位置呈三角形分布。,动压油膜-因运动而产生的压力油膜。,设计：潘存云,形成动压油膜的必要条件：,1.两工件之间的间隙必须有楔形间隙；,2.两工件表面之间必须连续充满润滑油或其它液体；,3.两工