机械设计课件濮良贵12

第十二章滑动轴承,一.轴承功用,按摩擦性质滑动轴承滚动轴承,支承轴及轴上零件,并保证旋转精度减少轴与支承间的摩擦与磨损,二.轴承的分类,基本内容：滑动轴承的基本类型、结构、材料及滑动轴承的工作能力和热平衡计算本章重点：轴瓦的材料及结构滑动轴承的基本设计方法,121概述,1.干摩擦,2.边界摩擦,两摩擦面间无任何润滑剂，固体表面直接接触摩擦、磨损大0.300.35,两摩擦面由吸附着的很簿的边界膜隔开的摩擦0.010.1,滑动摩擦状态分类,边界膜：物理吸附膜、化学吸附膜化学反应膜,分子机械理论：粘着作用和刨犁作用,3.液体摩擦,4.混合摩擦,两摩擦完全被液体油膜隔开的摩擦0.0010.008,干、边界、液体摩擦并存非（完全）液体摩擦,油膜：静压油膜和动压油膜,径向轴承径向力止推轴承轴向力,三.滑动轴承的分类,不完全液体滑动轴承液体滑动轴承,动压轴承静压轴承,122滑动轴承的主要结构形式,一整体式径向滑动轴承,结构：轴承座，轴套（整体）特点：结构简单，成本低，但装拆不便，无法调整间隙,按受载类型,按润滑状态,三自动调心式滑动轴承,二对开式径向滑动轴承,结构：轴承座、轴承盖，轴瓦（两边）、螺栓特点：剖分面垂直载荷方向，正剖、斜剖，装拆方便，磨损后可调整间隙，结构复杂,轴瓦能摆动，适应轴的变形，用于支承跨距较大或多支点的长轴,四止推滑动轴承,结构：止推轴颈和轴承座类型：空心式压力较均匀单环式单向轴向力，压力均匀多环式双向轴向力，压力不均匀,123滑动轴承的失效形式及常用材料,一.滑动轴承的失效形式,2.刮伤,3.咬粘（胶合）,4.疲劳剥落,1.磨粒磨损,轴表面硬轮廓峰顶刮削轴承,温升+压力+油膜破裂粘附,润滑剂氧化酸性物质腐蚀,载荷反复作用疲劳裂纹扩展剥落,5.腐蚀,硬质颗粒磨料研磨轴和轴承表面,二.轴承的材料,2.青铜,3.灰铸铁、耐磨铸铁,4.多孔质金属材料（含油轴承、陶质金属）,5非金属材料,1.轴承合金(白合金、巴氏合金),锡、铝、铅青铜,轻载、低速,塑料、尼龙、橡胶、硬木,铁（铜）粉石墨压型烧结,轴瓦和轴承衬的材料,要求：良好的减摩性、耐磨性、抗胶合性顺应性、磨合性、导热性、足够的强度,以锡或锑为软基体，均夹着锑锡、铜锡硬晶粒最好，但价高、强度低轴承衬。,124轴瓦结构,滑动轴承的关键零件轴瓦影响结构的因素材料、润滑等,一.轴瓦的型式和构造,轴瓦,整体式对开式,厚壁轴瓦浇铸薄壁轴瓦轧制,双、多层金属,二.轴瓦的定位,轴瓦定位的目的防止轴瓦相对轴承座移动,整体轴套单、双、多层金属卷制轴套,轴瓦定位的方法：凸缘、紧定螺钉、销钉、凸耳,轴向油槽,周向油槽载荷方向变动范围超过180中部,三.油孔及油槽,开设油孔及油槽的原则：将油导入整个摩擦表面而又不影响油膜承载能力,单轴向油槽整体式最大油膜厚度处双轴向油槽对开式剖分面处,125滑动轴承润滑剂的选用,润滑油液体润滑脂润滑油稠化剂固体润滑剂石墨、oS2、聚四氟乙稀,润滑油液体动压轴承表124选择原则：转速高、压力小粘度低转速低、压力大粘度高高温度下工作（t60）较高粘度,一.润滑油及其选择,二.润滑脂及其选择,润滑脂要求不高、难经常供油或低速重载轴承,润滑剂,三.固体润滑剂,选择原则：压力大、速度低小针入度，反之选针入度大的润滑脂滴点应高于轴承工作温度2030，以免流失在有水或潮湿场合，应选防水性的润滑脂、,126不完全液体润滑滑动轴承的设计计算,不完全液体润滑滑动轴承混合摩擦状态,一失效形式及设计准则,磨损间隙运动精度胶合：温度粘度润滑恶化烧瓦,维持边界油膜不破裂,1.主要失效形式,2.设计准则,用于特殊场合,二.径向滑动轴承的计算,Mpam/S,2.验算轴承的pv值,Mpa,1.验算轴承的平均压强p,F径向载荷mm；B轴承寛度mm；d轴颈直径mm；n轴颈转速r/min；p，pv许用应力Mpa,Mpam/S查表(122),限制温升防止胶合,限制压力防止过度磨损,3.验算滑动速度v,防止速度太高加速磨损,vvms,二.止推滑动轴承的计算,1.验算轴承的平均压力p,Mpa,Z环的数目Fa轴向载荷d2轴环直径d1轴承孔径n轴颈的转速ppV许用值MpaMpam/S查表(126),2.验算轴承的v值,Mpam/S,m/S,平均速度v值,127液体动力润滑径向滑动轴承设计计算,一.流体摩擦,流体中任意点处切应力均与该处流体的速度梯度成正比比例系数粘度流体的内摩擦力,二.流体动力润滑,流体动力润滑：两相对运动物体的摩擦表面，借助相对速度产生的油膜把两表面完全隔开，由油膜产生的压力来平衡外载荷,楔效应承载机理,平行板相对运动流速直线分布油无内压力,不平行板相对运动流速变化油有内压力,假设：牛顿流体（）层流流动、不计重力、大气压影响、油不可压缩,三.流体动力润滑基本方程,平衡方程：,整理可得：,流体的压力变化与速度的变化情况成正比,1.油层的速度分布,直线,抛物线,2.润滑油流量,各截面流量相等,流体动力润滑的必要条件：,雷诺方程：,当hh0时，0，p沿x方向增大当hh0时，0，p沿x方向减少,流体必须有粘度，供应充分两表面必须有相对速度，油从大口进，小口出相对滑动两表面必须现成收敛的楔形油隙,四径向滑动轴承形成流体动力润滑的过程,五径向滑动轴承的几何关系和承载量系数,1几何关系,n=0,n0,n0,直径、半径间隙：=Dd，=Rr=2相对间隙：=d=r，=r,2承载量系数,偏心距与偏心率：e=OO1，=e最小油膜厚度：hmin=e=（1）=r（1）,F=油膜的总承载能力=油膜压力乘面积,基本思路：建立极坐标积分某点的压力积分单位宽度上油膜的承载能力积分油膜的总承载能力,承载量系数Cp,结果：,B轴承宽度d轴承直径轴承角速度油的粘度C与B/d和有关的系数,六最小油膜厚度hmin,表127,讨论：一定，CpFCp一定，F，hminF矛盾：Ft，又,hmin越小，则越大，F越大。但加工精度有限，hmin应比误差大，即,七轴承的热平衡计算,轴承产生的热量Q=油流动带走热量Q1+轴承散发热量Q2,保证液体动力润滑的条件：充分的供油量收敛的油楔两表面不直接接触,目的：控制油温，避免粘度降低,Rz1、Rz2轴颈、轴承孔表面粗造度十点高度S安全系数S2,1热平衡条件：,两种情况：ti3540容易达到热平衡，可降低tm，增大粗造度ti3540不易达到热平衡，可加大间隙，降低粗造度,2温升,3校核进口油温ti,c比热容见附录密度s传热系数f摩擦系数,耗油量系数,tm给定的平均温度tm=5075,八参数选择,1宽径比B/d=0.31.5,高速重载取小值低速重载取大值,估算需要的粘度：,B/d运转稳定性，承载能力端泄,t,2相对间隙,3粘度,估算需要的间隙：,九