滑动轴承课件

1、第十二章第十二章 滑动轴承滑动轴承 12.1 概述概述 轴颈轴颈 轴瓦轴瓦 滑动轴承的基本结构滑动轴承的基本结构 一、滑动轴承的分类一、滑动轴承的分类 按滑动轴承工作时轴瓦和轴颈表面间呈现的摩擦按滑动轴承工作时轴瓦和轴颈表面间呈现的摩擦 状态，滑动轴承可分为状态，滑动轴承可分为: 液体摩擦轴承液体摩擦轴承 非液体摩擦轴承非液体摩擦轴承 液体动压润滑轴承液体动压润滑轴承 液体静压润滑轴承液体静压润滑轴承 按滑动轴承承受载荷的方向可分为按滑动轴承承受载荷的方向可分为: 径向滑动轴承径向滑动轴承 推力滑动轴承推力滑动轴承 二、滑动轴承的特点和应用二、滑动轴承的特点和应用 非液体摩擦滑动轴承：非液体摩

2、擦滑动轴承： 结构简单，使用方便，但损耗较大。结构简单，使用方便，但损耗较大。 液体摩擦轴承的特点有（与滚动轴承比）：液体摩擦轴承的特点有（与滚动轴承比）： （1）在高速重载下能正常工作，寿命长；）在高速重载下能正常工作，寿命长； （2）精度高，液体摩擦轴承磨损小（如葛洲坝电）精度高，液体摩擦轴承磨损小（如葛洲坝电 站推力轴承最近拆卸后发现表面刀痕还在）；站推力轴承最近拆卸后发现表面刀痕还在）； （3）滑动轴承可做成剖分式的，能满足特殊）滑动轴承可做成剖分式的，能满足特殊 结构的需要；结构的需要； （4）液体摩擦轴承具有很好的缓冲和阻尼作用，）液体摩擦轴承具有很好的缓冲和阻尼作用， 可以吸收振

3、动，缓和冲击；可以吸收振动，缓和冲击； （5）滑动轴承的径向尺寸比滚动轴承的小（摩擦发）滑动轴承的径向尺寸比滚动轴承的小（摩擦发 生在轴瓦和轴颈表面之间，而滚动轴承的摩擦生在轴瓦和轴颈表面之间，而滚动轴承的摩擦 发生在套圈和滚动体之间）；发生在套圈和滚动体之间）； （6）但起动过程不易形成油膜，摩擦阻力较大。）但起动过程不易形成油膜，摩擦阻力较大。 适宜使用在剖分结构（如发动机连杆与曲轴之间）、适宜使用在剖分结构（如发动机连杆与曲轴之间）、 特高速、特低速、特重载、无法润滑等场所特高速、特低速、特重载、无法润滑等场所 12.2 滑动轴承的结构形式滑动轴承的结构形式 一、径向滑动轴承一、径向滑动

4、轴承 1.整体式径向滑动轴承整体式径向滑动轴承 轴颈轴颈+轴瓦轴瓦+轴承座轴承座 结构简单；但磨损结构简单；但磨损 后间隙过大时无法后间隙过大时无法 调整调整;轴颈只能从轴轴颈只能从轴 承端部安装和拆卸承端部安装和拆卸 2.剖分式径向滑动轴承（剖分位置十分重要）剖分式径向滑动轴承（剖分位置十分重要） 剖分式径向滑动轴承装拆方便剖分式径向滑动轴承装拆方便,还可以通过增减剖分还可以通过增减剖分 面上的调整垫片的厚度来调整间隙面上的调整垫片的厚度来调整间隙。 垂直载荷用垂直载荷用 倾斜载荷用倾斜载荷用 二、推力滑动轴承二、推力滑动轴承 由轴承座和推力轴颈组成由轴承座和推力轴颈组成 d0=(0.40.

5、6)d d=d1+2S S=(0.10.3)d1 d0=1.1d1 S1=(23)S 12.3 轴瓦的材料和结构轴瓦的材料和结构 滑动轴承材料指的是轴瓦材料滑动轴承材料指的是轴瓦材料 滑动轴承的失效形式主要是轴瓦的胶合和磨损滑动轴承的失效形式主要是轴瓦的胶合和磨损 一、对轴瓦材料的要求一、对轴瓦材料的要求 （1）有足够的疲劳强度，保证足够的疲劳寿命；）有足够的疲劳强度，保证足够的疲劳寿命； （2）有足够的抗压强度，防止产生塑性变形；）有足够的抗压强度，防止产生塑性变形； （3）有良好的减摩性和耐磨性，提高效率、减小磨损；）有良好的减摩性和耐磨性，提高效率、减小磨损； （4）具有较好的抗胶合性，

6、防止粘着磨损；）具有较好的抗胶合性，防止粘着磨损； （5）对润滑油要有较好的吸附能力，易形成边界膜；）对润滑油要有较好的吸附能力，易形成边界膜； （6）有较好的适应性和嵌藏性，容纳固体颗粒、避免划伤；）有较好的适应性和嵌藏性，容纳固体颗粒、避免划伤； （7）良好的导热性，散热好、防止烧瓦；）良好的导热性，散热好、防止烧瓦； （8）经济性、加工工艺性好。）经济性、加工工艺性好。 二、常用的轴瓦材料及其性质二、常用的轴瓦材料及其性质 轴瓦材料可分为三类：轴瓦材料可分为三类：金属材料、粉末冶金材料和非金属材料金属材料、粉末冶金材料和非金属材料 金属材料包括轴承合金、青铜、黄铜、铝合金和铸铁金属材料包

7、括轴承合金、青铜、黄铜、铝合金和铸铁 （1）轴承合金：）轴承合金：轴承合金又称白金或巴氏合金轴承合金又称白金或巴氏合金 锡基轴承合金，如锡基轴承合金，如ZChSnSb10-6，ZChSnSb8-4 铅基轴承合金，如铅基轴承合金，如ZChPbSb16-16-2，ZChPbSb15-15-3 这两种轴承合金都有较好的跑合性、耐磨性和抗胶合性这两种轴承合金都有较好的跑合性、耐磨性和抗胶合性 但轴承合金强度不高，价格很贵。但轴承合金强度不高，价格很贵。 在钢或铜制成的轴瓦内表面上浇注一层轴承合金，这层轴承在钢或铜制成的轴瓦内表面上浇注一层轴承合金，这层轴承 合金称轴承衬，钢或铜制成的轴瓦基体称瓦背。合

8、金称轴承衬，钢或铜制成的轴瓦基体称瓦背。 （2）青铜）青铜 抗胶合能力仅次于轴承合金，强度较高抗胶合能力仅次于轴承合金，强度较高 铸锡磷青铜：减摩、抗磨好，强度高，用于重载。铸锡磷青铜：减摩、抗磨好，强度高，用于重载。 铅青铜：抗疲劳、导热、高温时铅起润滑作用。铅青铜：抗疲劳、导热、高温时铅起润滑作用。 铝青铜：抗冲击强、抗胶合差。铝青铜：抗冲击强、抗胶合差。 （3）黄铜：）黄铜：滑动速度不高，综合性能不如轴承合金、青铜。滑动速度不高，综合性能不如轴承合金、青铜。 （4）铝合金：）铝合金：强度高、导热好、价格便宜，抗胶合差、耐磨差。强度高、导热好、价格便宜，抗胶合差、耐磨差。 （5）铸铁：）铸

9、铁：价格便宜，低速、轻载。价格便宜，低速、轻载。 （6）粉末冶金材料：）粉末冶金材料：含油轴承，铁含油轴承，铁-石墨、青铜石墨、青铜-石墨石墨 （7）轴承塑料：）轴承塑料：摩擦系数小，耐冲击，导热性差。摩擦系数小，耐冲击，导热性差。 三、轴瓦结构三、轴瓦结构 单金属轴瓦：单金属轴瓦：结构简单，成本低结构简单，成本低 双金属轴瓦：双金属轴瓦：节省贵重金属节省贵重金属 双金属轴瓦的瓦背和轴承衬的联接形式见下表双金属轴瓦的瓦背和轴承衬的联接形式见下表 瓦背 材料 轴承衬 材料 应用场合 轴承衬厚度 沟槽形状 轴承合 金或 铅青铜 用于高速重载 有冲击的轴承 0.01sd 钢 或 铸 铁 轴承 合金

10、用于振动及冲击 载荷下的轴承 0.01sd 铸 铁 轴承 合金 用于平稳载荷下 工作的轴承 0.01sd 青 铜 轴承 合金 用于高速重载的 重要轴承 0.01sd 整体式轴瓦整体式轴瓦 轴瓦和轴承座一般采用过盈配合轴瓦和轴承座一般采用过盈配合 为了向摩擦表面间加注润滑剂为了向摩擦表面间加注润滑剂, ,在轴承上方开设注油孔在轴承上方开设注油孔 剖分式轴瓦剖分式轴瓦 为了向摩擦表面输送为了向摩擦表面输送 和分布润滑剂，在轴和分布润滑剂，在轴 瓦内面开有油沟瓦内面开有油沟 整整 体体 式式 剖剖 分分 式式 轴瓦上的油沟轴瓦上的油沟 油沟位置对承载能力的影响油沟位置对承载能力的影响 液体摩擦轴承的

11、油沟液体摩擦轴承的油沟 应开在非承载区，周应开在非承载区，周 向油沟应靠近轴承的向油沟应靠近轴承的 两端。两端。 油室：油室：对某些载荷较大的轴承对某些载荷较大的轴承, ,在轴瓦内开有油室在轴瓦内开有油室 轴瓦的应用轴瓦的应用 弹塑瓦滑动轴承应用弹塑瓦滑动轴承应用 弹塑瓦推力轴承弹塑瓦推力轴承 弹塑瓦滑动轴承应用弹塑瓦滑动轴承应用 弹塑瓦导轴承弹塑瓦导轴承 弹塑瓦滑动轴承应用弹塑瓦滑动轴承应用 弹塑瓦径向轴承弹塑瓦径向轴承 12.4 非液体摩擦轴承的计算非液体摩擦轴承的计算 主要失效形式：主要失效形式：胶合和磨损；胶合和磨损； 润滑状态：润滑状态：混合摩擦；混合摩擦； 轴承的温升：轴承的温升：

12、限制单位面积上的摩擦功限制单位面积上的摩擦功 fpv； 轴承计算的目的：轴承计算的目的：保持边界膜不被破坏。保持边界膜不被破坏。 一、非液体摩擦径向滑动轴承的计算一、非液体摩擦径向滑动轴承的计算 1. 验算压强验算压强 p 压强压强 p过大可能使轴瓦产生塑性变形破坏边界膜过大可能使轴瓦产生塑性变形破坏边界膜,应保证应保证 压强不超过允许值压强不超过允许值p,即即 MPa 2.验算验算 值值pv pv值大表明摩擦功大值大表明摩擦功大,温升大温升大,边界膜易破坏边界膜易破坏,其限制条件为其限制条件为: MPam/s 3.验算速度验算速度 对于跨度较大的轴对于跨度较大的轴 m/s p Ld F p

13、r pv L nF Ld dnF pv rr 100060100060 v dn v 100060 二、非液体摩擦推力滑动轴承的计算二、非液体摩擦推力滑动轴承的计算 1.验算压强验算压强 p MPa 2.验算验算 pvm值值 p kddZ F p a 4 2 0 2 MPams-1 mm pvpv 三、非液体摩擦径向滑动轴承的配合三、非液体摩擦径向滑动轴承的配合 12.8 润滑剂与润滑装置润滑剂与润滑装置 一、滑动轴承用润滑剂的选择一、滑动轴承用润滑剂的选择 1.液体摩擦轴承用润滑油的选择液体摩擦轴承用润滑油的选择 (1)重载有冲击时的选择较高的粘度重载有冲击时的选择较高的粘度; (2)高速、

14、轻载时选择较低的粘度高速、轻载时选择较低的粘度 2.非液体摩擦轴承用润滑剂的选择非液体摩擦轴承用润滑剂的选择 非液体摩擦轴承有的用润滑油非液体摩擦轴承有的用润滑油,有的用润滑脂。这要用系数有的用润滑脂。这要用系数K来估来估 计计 3 Kp v 当当 时可选用润滑脂来润滑时可选用润滑脂来润滑, 时则需用润滑油润滑时则需用润滑油润滑2K 2K 连续润滑：连续润滑： 比较重要的轴承应当采用连续润滑方式比较重要的轴承应当采用连续润滑方式 油芯式油杯油芯式油杯 油环润滑油环润滑 滴油润滑滴油润滑油环润滑油环润滑浸油润滑浸油润滑 飞溅润滑飞溅润滑压力循环润滑压力循环润滑 二、润滑方式及润滑装置二、润滑方式

15、及润滑装置 1、油润滑、油润滑 注油器注油器 针阀式油杯针阀式油杯 间歇润滑间歇润滑 对于小型、低对于小型、低 速或间歇运动速或间歇运动 的机器可采用的机器可采用 间歇式润滑。间歇式润滑。 2、脂润滑、脂润滑 采用间歇式润滑，采用间歇式润滑， 旋盖式油杯旋盖式油杯 12.5 液体动压形成原理及基本方程液体动压形成原理及基本方程 液体摩擦轴承分为液体摩擦轴承分为: 流体动压轴承流体动压轴承 流体静压轴承流体静压轴承 径向轴承径向轴承 推力轴承推力轴承 轴颈和轴承两相轴颈和轴承两相 对运动表面间完对运动表面间完 全被一层油膜所全被一层油膜所 分开分开 一、流体动压润滑形成原理一、流体动压润滑形成原

16、理 1.基本假设基本假设 (1)两板间流体作层流运动；两板间流体作层流运动； (2)两板间流体是牛顿流体，其两板间流体是牛顿流体，其 粘度只随温度的变化而改变粘度只随温度的变化而改变,忽忽 略压力对粘度的影响，而且流略压力对粘度的影响，而且流 体是不可压缩的；体是不可压缩的； (3)与两板与两板M、N相接触的流体层与板间无滑动出现；相接触的流体层与板间无滑动出现； （4）流体的重力和流动过程中产生的惯性力可以略去；）流体的重力和流动过程中产生的惯性力可以略去； （5）由于间隙很小，压力）由于间隙很小，压力p沿沿y方向大小不变；方向大小不变； （6）平板沿）平板沿Z方向无限长，所以流体沿方向无限

17、长，所以流体沿Z方向无流动。方向无流动。 2.流体动压力的形成及承载原理流体动压力的形成及承载原理 从层流运动的油膜中取一微单元体进行分析从层流运动的油膜中取一微单元体进行分析,可得可得 2 2 dpd dxdy 此式说明压力沿此式说明压力沿x方方 向的变化率与速度向的变化率与速度 梯度沿梯度沿y方向的变化方向的变化 率成正比。率成正比。 dpd dxdy 将将 d dy 代入代入 得得 流体动压力的形成和压力油膜承载原理流体动压力的形成和压力油膜承载原理 靠运动表面带动粘性流体以足够的速度流经收敛形间隙时靠运动表面带动粘性流体以足够的速度流经收敛形间隙时, 流体内所产生压力叫流体动压力流体内

18、所产生压力叫流体动压力 间隙内具有动压力的油层称为流体动压油膜间隙内具有动压力的油层称为流体动压油膜 3.形成流体动压的条件形成流体动压的条件 形成流体动压的必要条件形成流体动压的必要条件: (1)流体必须流经收敛间隙流体必须流经收敛间隙,而而 且间隙倾角越大则产生的油且间隙倾角越大则产生的油 膜压力越大；膜压力越大； (2)流体必须有足够的速度；流体必须有足够的速度； (3)流体必须是粘性流体。流体必须是粘性流体。 二、流体动压基本方程二、流体动压基本方程 2 2 dpd dxdy 变形并积分变形并积分 0 3 6 hhdp dxh 此式称为一维流体动压基本方程，也叫一维雷诺方程此式称为一维

19、流体动压基本方程，也叫一维雷诺方程 将将 得得 12.6 液体动压径向滑动轴承的计算液体动压径向滑动轴承的计算 一、径向滑动轴承的工作过程一、径向滑动轴承的工作过程 二、径向滑动轴承的几何参数及其基本方程的形式二、径向滑动轴承的几何参数及其基本方程的形式 ;Ddmm、 -分别为轴承孔和轴颈的直径, 径向滑动轴承的几何参数如下径向滑动轴承的几何参数如下 ,Ddmm 直径间隙 ,CRrmm 半径间隙 Rrmm、 分别为轴承孔和轴颈的半径， Lmm轴承长度， /L d轴承长径比 /C r相对间隙 eOOmm偏心距， /e C相对偏心距（偏心率） hmm沿圆周方向任一位置的间隙（油膜厚度）， 0 hm

20、m对应最大压力处的油膜厚度, min hmm最小油膜厚度， h=C+ecos hmin=C-e=C(1- ) h0=C+ecos0 0 0 3 6 dphh hhdxV dxh 将 、 、代入，整理得 0 32 coscos1 6 1cos dp V dr 此式即为动压径向滑动轴此式即为动压径向滑动轴 承的基本方程，承的基本方程， 也就是压力沿圆周方向的也就是压力沿圆周方向的 变化率。变化率。 （12-8） dxrd h=C+ecos h0=C+ecos0 /e C相对偏心距（偏心率） 1 0 32 coscos6 1cos V pd r 2 11 0 32 coscos6 cos 1cos

21、ya V Pdd 压力沿圆周方向曲线方程压力沿圆周方向曲线方程 微小面积上油膜力的垂直分量微小面积上油膜力的垂直分量 单位长度上油膜力的垂直分量之和单位长度上油膜力的垂直分量之和 三、径向滑动轴承的承载系数和最小油膜厚度计算三、径向滑动轴承的承载系数和最小油膜厚度计算 油膜压力分布油膜压力分布 微小面积微小面积 影响最小油膜厚度的因素很多，可以用一个表示这些因素综影响最小油膜厚度的因素很多，可以用一个表示这些因素综 合影响的无量纲数合影响的无量纲数承载量系数来反映承载量系数来反映 ay rdpPcos. 1 . 沿垂直方向的总油膜力沿垂直方向的总油膜力 2 11 0 32 coscos6 co

22、s 1cos aL VL Pddk L k 端泄系数，考虑端泄使油膜压力降低的系数 2 rF V L FC 2 11 0 3 coscos 6cos 1cos FL Ckdd （12-10） 由式（由式（12-10）可得）可得 22 rr F FF C L VV F C 叫作轴承的承载量系数 （12-11） 轴承稳定工作时轴承稳定工作时,外载荷外载荷 r F和总油膜力和垂直分量和总油膜力和垂直分量P相平衡相平衡,即即 2 11 0 32 coscos 6cos 1cos raL V L PFddk 最小油膜厚度必须满足最小油膜厚度必须满足: 1 m轴瓦表面的不平度， 2 m轴颈表面的不平度，

23、min hm保证液体摩擦的最小油膜厚度许用值， K考虑表面几何形状误差、轴的弯曲变形 2K 和安装误差的可靠性系数，通常取 设计时设计时,根据长径比根据长径比L/d 用式用式(12-11)计算计算 ,然后由滑动轴承然后由滑动轴承 图查得图查得再由下式计算得再由下式计算得 。 F C min h min (1)(1)hCr F C minmin hh 21min Kh 四、滑动轴承的热平衡计算四、滑动轴承的热平衡计算 在热平衡状态，对于非压力供油的径向滑动轴承有在热平衡状态，对于非压力供油的径向滑动轴承有 00risi fFVc Q ttKA tt 润滑油的密度 c润滑油的比热 s K 轴承体的

24、散热系数 A轴承体散热面积 0 t 润滑油的出口温度 i t 润滑油的入口温度 Q润滑油的流量 ，Ks在50140之间选取 0 , i ttt 令由上式可得 f ss Q f p Cp QKK cc C VdLVV t= f C f 式中：式中：轴承的摩擦特性系数轴承的摩擦特性系数 VdL Q CQ 轴承的流量系数轴承的流量系数 Cf、 、CQ是无量纲参数，是相对偏心距 是无量纲参数，是相对偏心距和长径比和长径比L/d的函数的函数 m 由温升 t和平均温度t 可得 2 m t tt 0 oC 2 im t tt oC 一般取 tm=50 t0=6070 ti=3040 oCoC oC 五、耗油

25、量和摩擦功率五、耗油量和摩擦功率 （1）耗油量）耗油量 3 ,/ Q QCL d V ms （2）摩擦功率）摩擦功率 fr Pf F V W 六、滑动轴承主要参数和选择六、滑动轴承主要参数和选择 在液体摩擦滑动轴承设计中已知条件通常是：在液体摩擦滑动轴承设计中已知条件通常是： 作用在轴颈上的径向载荷作用在轴颈上的径向载荷 ，轴颈直径，轴颈直径 和轴的转数和轴的转数 ， 以及轴承的工作条件等。以及轴承的工作条件等。 轴承的设计计算就是选择合适的参数，使轴承的最小油膜轴承的设计计算就是选择合适的参数，使轴承的最小油膜 厚度（厚度（ ）满足式（）满足式（12-12），使温升（），使温升（ ）在规定的范）在规定的范 围围 r F d n min h t 1.轴承长颈比轴承长颈比L/d的选择的