机械设计课件PPT第8章+滑动轴承设计[章节优讲]

1、机械设计 第八章第八章 滑动轴承设计滑动轴承设计 轴承轴承-支承、保持旋转精度和减少摩擦和磨支承、保持旋转精度和减少摩擦和磨 损损 轴承轴承-滚动轴承、滑动轴承滚动轴承、滑动轴承 在高速、高精度、重载、结构上要求剖分在高速、高精度、重载、结构上要求剖分 等场合下，滑动轴承体现出优异性能等场合下，滑动轴承体现出优异性能 机械设计 1. 1. 类型类型 按承载分按承载分 按摩擦状态分按摩擦状态分 向心滑动轴承向心滑动轴承 推力滑动轴承推力滑动轴承 液体摩擦滑动轴承液体摩擦滑动轴承 非液体摩擦滑动轴承非液体摩擦滑动轴承 动压轴承动压轴承 静压轴承静压轴承 一、滑动轴承的类型及其结构型式一、滑动轴承的

2、类型及其结构型式 机械设计 完全液体摩擦完全液体摩擦 边界摩擦边界摩擦 干摩擦干摩擦 润滑油膜将摩擦表面完全隔开，只存润滑油膜将摩擦表面完全隔开，只存 在液体分子间的摩擦在液体分子间的摩擦 润滑油膜部分地将摩擦表面隔开，部润滑油膜部分地将摩擦表面隔开，部 分摩擦表面仍可直接接触分摩擦表面仍可直接接触 摩擦表面间没有任何物质的摩擦摩擦表面间没有任何物质的摩擦 008. 0001. 0f 边界摩擦常与半液体摩擦、半干摩擦并边界摩擦常与半液体摩擦、半干摩擦并 存，通称非液体摩擦存，通称非液体摩擦 1 . 001. 0f 2. 2. 滑动轴承的摩擦状态滑动轴承的摩擦状态 机械设计 向心轴承向心轴承 剖

3、分式剖分式 整体式整体式 间隙可调式间隙可调式 自动调心式自动调心式 结构简单结构简单 安装困难安装困难 间隙不可调间隙不可调 结构较繁结构较繁 间隙可调间隙可调 广泛采用广泛采用 3. 3. 结构型式结构型式 机械设计 推力轴承推力轴承 实心式实心式空心式空心式单环式单环式多环式多环式中间比压大中间比压大 机械设计 支承精度不高支承精度不高 支承精度特别高支承精度特别高 支承精度中等支承精度中等 非液体摩擦滑动轴承非液体摩擦滑动轴承 液体摩擦滑动轴承液体摩擦滑动轴承 滚动轴承滚动轴承 高速高速 重载重载 冲击、振动载荷冲击、振动载荷 低速低速 低载低载 中等载荷中等载荷 受径向尺寸限制受径向

4、尺寸限制 曲轴轴承曲轴轴承 非液体摩擦滑动轴承非液体摩擦滑动轴承 液体摩擦滑动轴承液体摩擦滑动轴承 滚动轴承滚动轴承 滑动轴承滑动轴承 滑动轴承零件少滑动轴承零件少 油膜的缓冲和阻尼作用油膜的缓冲和阻尼作用 滚动轴承寿命大为降低滚动轴承寿命大为降低 滚动轴承造价高滚动轴承造价高 特殊特殊 场合场合 精度精度 载荷载荷 4. 4. 滑动轴承和滚动轴承的适用场滑动轴承和滚动轴承的适用场 合合 机械设计 (1) (1) 基本要基本要 求求 耐磨性耐磨性磨损少磨损少 减摩性减摩性摩擦系数小摩擦系数小 其他要求：其他要求：抗胶合性抗胶合性跑合性跑合性耐腐蚀性耐腐蚀性强强 度度 (2) (2) 常用材常用

5、材 料料 铸铁铸铁轻载、低速的轴瓦材料轻载、低速的轴瓦材料 轴承合金轴承合金 ( (巴氏合金巴氏合金) ) 锡基锡基 铅基铅基 锑、铜硷金属硬粒锑、铜硷金属硬粒 锡基体或铅基体锡基体或铅基体 综合性能好综合性能好 机械强度较低机械强度较低 价昂价昂 轴承合金浇铸在钢或轴承合金浇铸在钢或 铸铁的轴瓦基体上铸铁的轴瓦基体上 铜合金铜合金 锡青铜锡青铜 中速、中载或重载中速、中载或重载 铝青铜铝青铜 低速重载低速重载 铅青铜铅青铜 高速重载高速重载 1. 1. 轴瓦的材料轴瓦的材料 二、轴瓦的材料与结构二、轴瓦的材料与结构 机械设计 粉末冶金粉末冶金铁或铜粉末混入石墨压制烧结而成铁或铜粉末混入石墨压

6、制烧结而成 多孔性存油多孔性存油 用于载荷平稳、低速和加油不便场合用于载荷平稳、低速和加油不便场合 非金属材料非金属材料塑料、橡胶、尼龙等塑料、橡胶、尼龙等 摩擦系数小、耐磨、耐腐蚀、承载低、摩擦系数小、耐磨、耐腐蚀、承载低、 热变形大热变形大 2. 2. 轴瓦的结构轴瓦的结构 (1) (1) 轴瓦的结构要素轴瓦的结构要素 油孔油孔油沟油沟 壁厚壁厚定位唇定位唇 油室油室 定位唇：防止轴瓦在轴承中移动定位唇：防止轴瓦在轴承中移动 壁厚壁厚 油孔和油沟：将油引入轴承油孔和油沟：将油引入轴承 油室：存油油室：存油 (2) (2) 结构型式结构型式 整体式整体式 剖分式剖分式 机械设计 1. 1.

7、润滑油润滑油 (1) (1) 粘度粘度流体抵抗变形的能力称为粘度，以流体内摩擦阻力表示流体抵抗变形的能力称为粘度，以流体内摩擦阻力表示 平行板间油的层流流动平行板间油的层流流动 贴近静止扳的油层速度贴近静止扳的油层速度0u 各油层以不同速度各油层以不同速度移动移动 u dy du 贴近移动扳的油层速度贴近移动扳的油层速度 vu dy du 油层间剪应力油层间剪应力与油层速度梯度与油层速度梯度成正比成正比 ( ( 粘性流体粘性定律粘性流体粘性定律) ) 比例常数，即动力粘度比例常数，即动力粘度 u vu x y x h 0 三、滑动轴承的润滑三、滑动轴承的润滑 机械设计 温度温度 压力压力粘度粘

8、度 粘度粘度 (2) (2) 常用润滑油常用润滑油 润滑油牌号润滑油牌号 一般为一般为40 40 C C 时时运动粘度运动粘度 的平均值的平均值 查得运动粘度查得运动粘度 再用公式再用公式 转换为动力粘度转换为动力粘度 (3) (3) 润滑油的选择润滑油的选择 外载大外载大 难形成油膜难形成油膜 选粘度高的油选粘度高的油 速度高速度高 摩擦大摩擦大 选粘度低的油选粘度低的油 温度高温度高 油变稀油变稀 选粘度高的油选粘度高的油 比压大比压大 油易挤出油易挤出 选粘度高的油选粘度高的油 ( ( 用于流体动力学计算用于流体动力学计算 ) ) ( (润滑油的粘度润滑油的粘度) ) 动力粘度动力粘度

9、运动粘度运动粘度 机械设计 2. 2. 润滑脂润滑脂 钙基钙基抗水性好、耐热性差、价廉抗水性好、耐热性差、价廉 钠基钠基抗水性差、耐热性好、防腐性较好抗水性差、耐热性好、防腐性较好 锂基锂基抗水性和耐热性好抗水性和耐热性好 铝基铝基抗水性好、有防锈作用、耐热性差抗水性好、有防锈作用、耐热性差 主要指标主要指标 针入性：表征润滑脂稀稠针入性：表征润滑脂稀稠 润滑脂越稠润滑脂越稠 滴点：润滑脂受热后开始滴落的温度，表征耐高温的能力滴点：润滑脂受热后开始滴落的温度，表征耐高温的能力 润滑脂工作温度一般应低于滴点润滑脂工作温度一般应低于滴点20 20 30 30 C C 针入性针入性 承载承载 摩擦阻

10、力摩擦阻力 机械设计 1. 1. 失效形式及计算准则失效形式及计算准则 设计准则设计准则失效形式失效形式 磨损磨损防止过度磨损防止过度磨损 发热引起胶合发热引起胶合防止胶合防止胶合 ppvv pvpv pv f dl fFv 单位面积摩擦功率单位面积摩擦功率 p 比压比压小、油难挤出、润滑好小、油难挤出、润滑好 v 速度速度大、磨损大大、磨损大 四、非液体摩擦滑动轴承的设计四、非液体摩擦滑动轴承的设计 机械设计 压强压强 dl F p r 向心轴承向心轴承 kddz F p a )( 4 2 2 2 1 推力轴承推力轴承 速度速度 100060 dn v 向心轴承向心轴承 100060 ) 2

11、 ( 21 n dd vm 推力轴承推力轴承 油沟引起接触油沟引起接触 面积减小系数面积减小系数 机械设计 (1) (1) 选择轴承结构型式及材料选择轴承结构型式及材料 (2) (2) 初定轴承基本型式和参数初定轴承基本型式和参数 选择宽径比选择宽径比5 . 15 . 0 d l d l承载承载 散热性散热性油温油温 (3) (3) 校核计算校核计算 (4) (4) 选择轴承的配合选择轴承的配合 (5) (5) 选择润滑剂和润滑装置选择润滑剂和润滑装置 2. 设计步骤设计步骤 机械设计 动压油膜形成机理动压油膜形成机理 轴颈和轴瓦同心时轴颈和轴瓦同心时两平行板的摩擦状况两平行板的摩擦状况 轴颈

12、和轴瓦偏心时轴颈和轴瓦偏心时两倾斜板的摩擦状况两倾斜板的摩擦状况 五、液体摩擦动压向心滑动轴承的设计五、液体摩擦动压向心滑动轴承的设计 机械设计 动压油膜生成机理（续） 假设： 两刚性板、润滑油不可压缩、层状流动 条件： 两板成收敛间隙楔形 间隙中充满具有一定粘度的润滑油或其他流体 两工作表面具有一定的相对滑动速度，且运动方向大口进，小口出 3 0 6 h hh v dx dp 一维雷诺方程一维雷诺方程 机械设计 讨论之一：讨论之一：液体摩擦形成的条件液体摩擦形成的条件 由由 3 0 6 h hh v dx dp (1) (1) 两工作表面必须形成收敛的楔形间隙两工作表面必须形成收敛的楔形间隙 (2) (2) 两工作表面必须有一定的相对运动，两工作表面必须有一定的相对运动， 且且 v v 方向是从大口道小口方向是从大口道小口 (3) (3) 间隙中必须连续充满具有一定粘度的润滑油间隙中必须连续充满具有一定粘度的润滑油 0 hh若若0 dx dp 则则 无粘度无粘度各油层无速度各油层无速度两板间油无流动两板间油无流动 不能形成油膜压力不能形成油膜压力 机械设计 讨论之二：讨论之二：向心滑动轴承动压油膜形成过程向心滑动轴承动压油膜形成过程 (1) (1) 停车停车(2) (2) 启动启动 0n0n 金