第15章滑动轴承..ppt

第十五章滑动轴承,第一节概述,一、滑动轴承的分类,1、按其承受载荷方向不同分,径向轴承,止推轴承,2、按工作表面间的摩擦状态分,非液体摩擦轴承,液体摩擦轴承,干摩擦轴承,二、设计滑动轴承时应解决的问题：,1）确定轴承的结构形式；,2）选择轴瓦和轴承衬的材料；,3）确定轴承结构参数；,4）选择润滑剂和润滑方法；,5）计算轴承的工作能力及热平衡计算。,第二节径向滑动轴承的结构形式,一、整体式径向滑动轴承,整体式径向滑动轴承,特点,优点：,结构简单，制造方便，成本低廉。,缺点：,滑动表面摩损后轴承间隙过大无法调整。,应用：,多用于低速、轻载或间隙工作的机器中。,二、对开式径向滑动轴承,对开式径向滑动轴承,特点,优点：,装拆方便，可以用减少剖分面处的垫片厚度来调整轴承间隙。,缺点：,结构复杂，制造费用较高。,应用：,应用广泛。,三、调心式径向滑动轴承,调心式径向滑动轴承,四、调隙式径向滑动轴承,应用：,常用于一般用途的机床主轴上。,第三节轴瓦的材料和结构,一、失效形式及轴瓦材料,1、轴瓦的主要失效形式:,磨损,胶合,2、其它常见的失效形式:,压溃、刮伤、疲劳剥伤、腐蚀以及轴承衬脱落等。,3、轴瓦材料具备下列性能：,（1）良好的减摩性、耐磨性和磨合性,（2）足够的强度,（3）良好的适应性和嵌藏性,（4）良好的导热性,（5）耐腐蚀性,（6）良好的工艺性,二、轴瓦材料,浇注轴承合金的轴瓦,轴瓦材料（三大类）,1）金属材料：如轴承合金、铜合金、铝基合金和铸铁等见表151。,2）多孔质金属材料（粉末冶金材料）。,3）非金属材料：如工程塑料、碳一石墨、橡胶、硬木等见表152。,常用轴瓦材料,1、轴承合金（又称白合金、巴氏合金）,是锡、铅、锑、铜的合金。,特点,优点：,嵌藏性好、适应性好、磨合性好、抗胶合性较好、减磨性好。,缺点：,机械强度较低、价格贵。,应用场合：,熔点较低，只适用于150以下工作。,2.青铜,常用青铜：锡青铜、铅青铜。,锡青铜：,强度高、减摩性、耐磨性好，应用较广泛。,铅青铜：良好的抗胶合能力，能在较高温度下工作。,小结：青铜比轴承合金硬度高，磨合性差，为了减少轴颈的磨损，对轴颈表面碎硬、磨光和保持好的润滑。,3.铝合金,优点：,高强度、耐腐蚀、导热性良好,缺点：,与其相配的轴颈表面应具有较高的硬度和较低的粗糙度。,应用特点：,应用广泛。,4.灰铸铁及耐磨铸铁,普通灰铸铁加镍、铬、钛等合金成分。,特点,优点：,具有一定的减摩性和耐磨性。,缺点：,硬度高且脆，磨合性差。,应用范围：,适用于轻载、低速和不受冲击载荷的场合。,5.多孔质金属材料,用不同金属粉末和石墨粉末经压型、烧结而制成的多孔隙结构材料。,特点,优点：,润滑性能好。,缺点：,材料性质较脆，不宜承受冲击载荷，,应用范围：,一般用于载荷平稳及速度不高、加油不便的场合。,6.非金属材料,常用的有酚醛树脂、尼龙和聚四氟乙烯等。,特点,优点：,具一定的自润滑性，可油润滑，也可水润滑，摩擦系数低，塑性好（嵌入性好），抗腐蚀性强，磨合性好。,缺点：,导热性差，膨胀系数大，容易变形。,应用范围：,一般用于温度不高、载荷不大的场合。,三、轴瓦结构,整体式,整体轴套,卷制轴套结构,剖分式,剖分式轴瓦,剖分式,油沟形状,油沟,轴向油沟,油沟布置不当降低油膜承载能力,普通油室,轴瓦的固定,第四节润滑剂和润滑方法,一、润滑剂,1、润滑油的选择,润滑剂的类型,润滑油,润滑脂,固体润滑剂,选择时应考虑轴承压力、滑动速度、摩擦表面状况、润滑方法等条件。,润滑油选择的一般原则为：,1）在压力大或冲击、变载等工作条件下，应选用粘度高一些的油；,2）滑动速度高时，容易形成油膜，为了减少摩擦功耗，减小温升，应选用粘度低一些的油；,3）加工粗糙或未经磨合的表面，应选用粘度高一些的油；,对于非液体摩擦轴承，主要应根据油性来选择润滑油，一般可参考表153选取。,4）循环润滑、芯捻润滑时，应选用粘度低一些的油；飞溅润滑应选用高品质、能防止与空气接触而氧化或因剧烈搅拌而乳化的油。,2、润滑脂的选择,润滑脂常用于要求不高、难以供油，或者低速重载以及作摆动运动的轴承。,润滑脂的一般选择原则：,1）平均压强高和滑动速度低时，选锥入度小一些的品种，反之，则选锥入度大一些的品种。,2）所用润滑脂的滴点，一般应高于轴承的工作温度约2030，以免工作时过多地流失。,3）在有水或潮湿的环境下，应选择耐水性好的润滑脂，如钙基脂。,选择润滑脂牌号时可参考表154。,二、润滑方法,（一）润滑油的润滑方法,间隙式,连续式,间歇供油方法,1、滴油润滑,针阀式油杯,特点调节螺母可以控制油孔开口大小以调节油量。,连续供油方法,2芯捻润滑,油芯油杯,特点不易调节供油量，供油不均匀。,3油环润滑,油环润滑,适用的转速范围为(60100)r/min0（达工作转速）,液体动压润滑径向滑动轴承设计的基本原则是：,1）保证有足够的最小油膜厚度hmin，把两摩擦表面完全隔开；,2）限制轴承温升，使润滑油在工作中保持足够的粘度；,3）维持足够的润滑油流量，使它能源源不断地补充进油楔。,四、液体动压润滑径向滑动轴承的承载能力及最小油膜厚度,1、径向轴承的几何关系,轴承的直径间隙,=Dd,半径间隙,相对间隙,=e/=2e/,偏心率：反映了轴承的承载能力。,图15-21径向滑动轴承的几何参数和油压分布,如图所示，在OOA中，根据余弦定律可得,R2=e2+(r+h)22e(r+h)cos(f),式中R轴承孔半径，R=D/2。,解上式得：,因为e2sin2f比R2小得多，忽略不计，,r+h=ecosf+R,或h=Rrecosf=yr(1cosf),同理可得h0=yr(1cosf0),式中f0最大油膜压力处的极角,最小油膜厚度hmin=yr(1),2、轴承的承载能力,液体动压径向滑动轴承的承载能力的计算式为,式中,润滑油在轴承平均工作温度下的动力粘度（Pas）；,B轴承宽度（m）；,v轴颈的圆周速度（m/s）；,w承载量系数,3、最小油膜厚度hmin,hmin=yr(1),设计时应取,hminS(Rz1+Rz2),式中,Rz1轴颈表面微观不平度的平均高度；,Rz2轴承孔表面微观不平度的平均高度；,S考虑表面几何形状误差、零件的变形及安装误差等的安全系数，通常取S2。Rz1及Rz2根据加工方法可由表156确定。,五、轴承的热平衡计算,轴承工作时，由于摩擦生热，使润滑油温度升高，粘度下降，则轴承承载能力降低。故应限制轴承温升，同时防止轴承过热以致产生胶合。,根据热平衡条件，同时间内流动的油所带走热量及轴承散发的热量之和。,从上式解得,式中,f轴承的摩擦系数；,F轴承的径向载荷（N）；,v轴颈的圆周速度（m/s）；,c润滑油的比热，对矿物油约为（16802100）(J/kg)；,润滑油的密度，对矿物油约为（850900）(kg/m3)；,Q润滑油端泄的流量（m3/s）；,t润滑油的温升（），令t1为进油温度，t2为出油温度，则t=t2t1；,B轴承宽度（m）；,d轴承直径（m）；,ks轴承的散热系数，按轴承结构、尺寸及通风条件而定：,1、轻型轴承或在不易散热的环境中工作的轴承，可取ks50J/m2s；,2、中型轴承及一般通风条件，可取ks=80J/m2s；,3、重型轴承，冷却条件良好，取ks=140J/m2s。,f摩擦特性数，f=f/；,Q流量系数，Q=Q/yvBd。,f和Q都是无量纲数，它们与宽径比Bd和偏心率的关系分别由图1523及图1524查得（包角=180时）。,在计算轴承的承载能力时，一般采用润滑油平均温度时的粘度。,平均温度,t1进油温度，一般可取为3545。t2出油温度。,式中：,平均温度tm一般不应超过75。,最合理的办法是采用加快润滑油的循环速度来冷却轴承，,六、参数选择,1、宽径比B/d,一般机器的B/d值，可参考表157选取。,2、相对间隙,一般取0.00020.003。,一般主要根据载荷和速度选取值。载荷小、速度高，取较大值；反之，取较小值。,值可参照下列经验公式计算：,3、油的粘度,Pas,式中,n轴颈转速（r/s）。,例151（自学）,第七节其他滑动轴承简介,一、推力滑动轴承,推力轴承又叫止推轴承，用来承受轴向载荷，由轴承座和止推轴颈组成。,推力轴承的类型：,按推力方向分：,立式,卧式,按结构分,单环,多环,混合摩擦的推力轴承，应校核压强p和pv值。,许用压强p和pv值见表158对于多环轴承，由于各环受力不均，p和pv值应降低50。,推力轴承的结构尺寸可按下列诸式计算：,1、对空心式轴颈（见图1527b）d0=(0.40.6)d,2、对多环式轴颈（见图1527d）S=(0.10.3)d1S1=(23)Sdd1+2S,液体动压推力轴承结构,固定瓦推力轴承,摆动瓦推力轴承,二、多油楔滑动轴承,a)椭圆轴承,b)错位轴承,c)三油楔轴承（双向）,d)三油楔轴承（单向）,三、液体静压轴承,原理：,依靠液压系统供给压力油，压力油在轴承腔内强制形成压力油膜，以隔开摩擦表面。,液体静压径向轴承工作原理,静压轴承的特点：,1）实现任何转速下液体摩擦，具有设计所需的承载能力；适应性好，寿命长。,2）起动摩擦阻力小。,3）