上海交大机械设计——第十九章

1、多媒体CAI课件设计基础 第一章第第19章章滑动轴承滑动轴承 计划学时：计划学时：1h基本要求及重点、难点基本要求及重点、难点19.1 摩擦状态摩擦状态19.2 滑动轴承的结构形式滑动轴承的结构形式19.3 轴瓦及轴承衬材料轴瓦及轴承衬材料19.4 润滑剂和润滑装置润滑剂和润滑装置19.5 不完全液体滑动轴承的计算不完全液体滑动轴承的计算19.6 动压润滑的基本原理动压润滑的基本原理 多媒体CAI课件设计基础 第一章基本要求基本要求:1）掌握摩擦的几种状态。掌握摩擦的几种状态。 2）了解滑动轴承结构。了解滑动轴承结构。3）了解润滑剂及润滑装置。了解润滑剂及润滑装置。4）掌握不完全液体润滑轴承的

2、计算。掌握不完全液体润滑轴承的计算。5）掌握动压油膜形成的原理。）掌握动压油膜形成的原理。 重点：重点：1) 摩擦状态及特点。摩擦状态及特点。2）动压油膜形成的原理。）动压油膜形成的原理。3 3）不完全液体润滑轴承的计算。）不完全液体润滑轴承的计算。 作业作业: 19.1；19.4 难点：难点：1）动压油膜形成的原理。）动压油膜形成的原理。 多媒体CAI课件设计基础 第一章 轴承的功能轴承的功能 ： 轴承是支承轴的部件，它可以保持轴的旋转精度，又轴承是支承轴的部件，它可以保持轴的旋转精度，又可减少轴与支承之间的摩擦和磨损。可减少轴与支承之间的摩擦和磨损。 轴承的分类轴承的分类 ：滚动轴承，滑动

3、轴承滚动轴承，滑动轴承 滑动轴承与滚动轴承比较的优点：滑动轴承与滚动轴承比较的优点： 滚动轴承虽具有一系列优点，在一般机器中获得了广滚动轴承虽具有一系列优点，在一般机器中获得了广泛应用，但是在高速、高精度、重载、结构上要求剖分等泛应用，但是在高速、高精度、重载、结构上要求剖分等场合下，滑动轴承就显示出它的优异性能。此外，在低速场合下，滑动轴承就显示出它的优异性能。此外，在低速而带有冲击的机器中，也常采用滑动轴承。而带有冲击的机器中，也常采用滑动轴承。 滑动轴承的分类滑动轴承的分类 ： 向心滑动轴承，又称径向滑动轴向心滑动轴承，又称径向滑动轴承，主要承受径向载荷；承，主要承受径向载荷； 推力轴承

4、，只承受轴向载荷。推力轴承，只承受轴向载荷。 多媒体CAI课件设计基础 第一章19.1 摩擦状态摩擦状态 1.干摩擦干摩擦 两摩擦面间无润滑剂而直接接触的摩擦。摩擦性两摩擦面间无润滑剂而直接接触的摩擦。摩擦性质取决于相配对材料的性质。工作时必有大量的摩擦功耗质取决于相配对材料的性质。工作时必有大量的摩擦功耗和严重的磨损。在滑动轴承中表现为强烈的升温，甚至把和严重的磨损。在滑动轴承中表现为强烈的升温，甚至把轴瓦烧毁。所以，在滑动轴承中除采用特殊材料是不允许轴瓦烧毁。所以，在滑动轴承中除采用特殊材料是不允许出现干摩擦。出现干摩擦。 2.边界摩擦边界摩擦 两摩擦面由吸附着的很薄的边界膜隔开的摩两摩擦

5、面由吸附着的很薄的边界膜隔开的摩擦。摩擦性质取决于边界膜和表面的吸附性质，摩擦系数擦。摩擦性质取决于边界膜和表面的吸附性质，摩擦系数约为约为0.010.1。 a）干摩擦）干摩擦 b）边界摩擦）边界摩擦 c）流体摩擦）流体摩擦 d）混合摩擦）混合摩擦 多媒体CAI课件设计基础 第一章3.液体摩擦液体摩擦 两摩擦面完全液体隔开的摩擦。摩擦性质主两摩擦面完全液体隔开的摩擦。摩擦性质主要取决于润滑油的粘度，此时的摩擦为液体内部的摩擦，要取决于润滑油的粘度，此时的摩擦为液体内部的摩擦，摩擦系数很小，一般为摩擦系数很小，一般为0.0010.01。 4.混合摩擦混合摩擦 两摩擦面间的摩擦状态介于边界摩擦和液

6、体两摩擦面间的摩擦状态介于边界摩擦和液体摩擦之间的摩擦。摩擦之间的摩擦。 a）干摩擦）干摩擦 b）边界摩擦）边界摩擦 c）流体摩擦）流体摩擦 d）混合摩擦）混合摩擦 一般机器通常处于混合摩擦的状态，称其为不完全液一般机器通常处于混合摩擦的状态，称其为不完全液体润滑（或称为非液体摩擦）。显然，液体润滑（摩擦）体润滑（或称为非液体摩擦）。显然，液体润滑（摩擦）可以避免摩擦表面的磨损，是最理想的摩擦状态。可以避免摩擦表面的磨损，是最理想的摩擦状态。 多媒体CAI课件设计基础 第一章19.2.1 向心滑动轴承向心滑动轴承 19.2 滑动轴承的结构形式滑动轴承的结构形式 1. 整体式向心滑动轴承整体式向

7、心滑动轴承 优点优点 ：结构简单，成本低廉。结构简单，成本低廉。 缺点：缺点：轴套磨损后，轴承间隙过大时无法调整；另外，只轴套磨损后，轴承间隙过大时无法调整；另外，只能从轴颈端部装拆，对于重量大的轴或具有中间轴颈的轴，装能从轴颈端部装拆，对于重量大的轴或具有中间轴颈的轴，装拆很不方便，甚至在结构上无法实现。拆很不方便，甚至在结构上无法实现。 适用范围适用范围 ：多用在低速、轻载或间歇性工作的机器中。多用在低速、轻载或间歇性工作的机器中。 1轴承座；轴承座；2整体轴套；整体轴套；3油孔；油孔；4螺纹孔螺纹孔 多媒体CAI课件设计基础 第一章2. 剖分式向心滑动轴承剖分式向心滑动轴承 1 1轴承座

8、；轴承座；2 2轴承盖；轴承盖；3 3双头螺柱；双头螺柱；4 4螺纹螺纹孔；孔；5油沟；油沟；6油槽；油槽；7剖分式轴瓦剖分式轴瓦 轴承盖和轴承座的剖分面常做成阶梯形，以便对中和防止轴承盖和轴承座的剖分面常做成阶梯形，以便对中和防止横向错动。轴承盖上部开有螺纹孔，用于安装油杯或油管。剖横向错动。轴承盖上部开有螺纹孔，用于安装油杯或油管。剖分式轴瓦由上下两半组成，通常是下轴瓦承受载荷。在轴瓦内分式轴瓦由上下两半组成，通常是下轴瓦承受载荷。在轴瓦内壁非承载区的表面上开设油槽。轴承剖分面最好与载荷方向近壁非承载区的表面上开设油槽。轴承剖分面最好与载荷方向近于垂直，多数轴承的剖分面是水平的，也有斜着布

9、置。于垂直，多数轴承的剖分面是水平的，也有斜着布置。 优点：优点：这种轴承装拆方便，且轴瓦磨损后可以用减少剖分这种轴承装拆方便，且轴瓦磨损后可以用减少剖分面处的垫片厚度来调整轴承间隙，同时，调整后应修刮轴承面处的垫片厚度来调整轴承间隙，同时，调整后应修刮轴承内孔。内孔。 多媒体CAI课件设计基础 第一章19.2.2 推力滑动轴承推力滑动轴承 1. 固定式推力轴承固定式推力轴承 楔形的倾斜角固定不变，在楔形顶部楔形的倾斜角固定不变，在楔形顶部留出平台，用来承受停车后的轴向载荷。留出平台，用来承受停车后的轴向载荷。 2.可倾式推力轴承可倾式推力轴承 扇形块的倾斜角能随载荷、转速的变扇形块的倾斜角能

10、随载荷、转速的变化而自行调整，性能更为优越。化而自行调整，性能更为优越。多媒体CAI课件设计基础 第一章19.3 轴瓦及轴承衬材料轴瓦及轴承衬材料 轴瓦材料应具有的性能：轴瓦材料应具有的性能： 摩擦系数小；摩擦系数小； 导热性好，导热性好，热膨胀系数小；热膨胀系数小； 耐磨、耐蚀、抗胶合能力强；耐磨、耐蚀、抗胶合能力强； 具有良好具有良好的跑合性和相容性；的跑合性和相容性； 有足够的机械强度和可塑性。有足够的机械强度和可塑性。 通常用两层不同的金属做成轴瓦，两金属在性能上取长补通常用两层不同的金属做成轴瓦，两金属在性能上取长补短。在工艺上可以用浇铸或压合的方法，将薄层材料粘附在轴短。在工艺上可

11、以用浇铸或压合的方法，将薄层材料粘附在轴瓦基体上，并称其为轴承衬。不完全液体润滑轴承的工作能力瓦基体上，并称其为轴承衬。不完全液体润滑轴承的工作能力与使用寿命在很大程度上取决于轴瓦或轴承衬的材料。与使用寿命在很大程度上取决于轴瓦或轴承衬的材料。 1. 轴承合金（又称巴氏合金或白合金）轴承合金（又称巴氏合金或白合金） 1 1）锡锑轴承合金）锡锑轴承合金 摩擦系数小，抗胶合能力强，耐蚀性摩擦系数小，抗胶合能力强，耐蚀性好，对油的吸附性强，易跑合，是优良的轴承材料，常用于高好，对油的吸附性强，易跑合，是优良的轴承材料，常用于高速、重载的轴承中。但其价格较贵且机械强度较差，只能作为速、重载的轴承中。但

12、其价格较贵且机械强度较差，只能作为轴承衬材料而浇铸在钢、铸铁或青铜轴瓦上。轴承衬材料而浇铸在钢、铸铁或青铜轴瓦上。多媒体CAI课件设计基础 第一章2. 青铜青铜 2 2）铅锑轴承合金）铅锑轴承合金 各方面性能与锡锑轴承合金相近，各方面性能与锡锑轴承合金相近，但这种材料较脆，不宜承受较大的冲击载荷。它一般用于但这种材料较脆，不宜承受较大的冲击载荷。它一般用于中速、中载的轴承。中速、中载的轴承。 优缺点：优缺点：强度高，承载能力大，耐磨性与导热性都优于轴强度高，承载能力大，耐磨性与导热性都优于轴承合金。但它的可塑性差，不易跑合，与之相配的轴颈必须承合金。但它的可塑性差，不易跑合，与之相配的轴颈必须

13、淬硬。淬硬。 1 1）锡青铜）锡青铜 用于中速重载的轴承上。用于中速重载的轴承上。 2 2）铝青铜）铝青铜 用于低速重载的轴承上。用于低速重载的轴承上。 3 3）铅青铜）铅青铜 用于中速中载的轴承上。用于中速中载的轴承上。 青铜即可单独制成轴瓦，又可将其浇铸在钢或铸铁轴瓦青铜即可单独制成轴瓦，又可将其浇铸在钢或铸铁轴瓦内壁上。内壁上。 多媒体CAI课件设计基础 第一章3. 具有特殊性能的轴承材料具有特殊性能的轴承材料 1 1）粉末冶金）粉末冶金 用铁粉和石墨粉或铜粉和石墨粉调匀后，用铁粉和石墨粉或铜粉和石墨粉调匀后，直接压制成轴瓦，然后在高温下烧结，即成为多孔性的陶瓷结直接压制成轴瓦，然后在高

14、温下烧结，即成为多孔性的陶瓷结构形状的金属。构形状的金属。 含油轴承含油轴承将其浸在润滑油中，使烧结微孔中充满润滑将其浸在润滑油中，使烧结微孔中充满润滑油，便成了含油轴承。油，便成了含油轴承。 粉末冶金韧性较小，只适用于平稳的无冲击载荷及中小粉末冶金韧性较小，只适用于平稳的无冲击载荷及中小速度的情况下。速度的情况下。 2 2）橡胶轴承衬）橡胶轴承衬 用硬化橡胶制成的，它具有较大的弹性，用硬化橡胶制成的，它具有较大的弹性，能减轻振动使运转平稳，并可以用水润滑。能减轻振动使运转平稳，并可以用水润滑。 3 3）塑料轴承）塑料轴承 具有摩擦系数低，可塑性、跑合性好，耐具有摩擦系数低，可塑性、跑合性好，

15、耐磨、耐蚀，可以用水、油及化学溶液润滑等优点。但它的导热磨、耐蚀，可以用水、油及化学溶液润滑等优点。但它的导热性差，膨胀系数较大，容易变形。为改善此缺陷，可将薄层塑性差，膨胀系数较大，容易变形。为改善此缺陷，可将薄层塑料作为轴承衬材料粘附在金属轴瓦上使用。料作为轴承衬材料粘附在金属轴瓦上使用。 多媒体CAI课件设计基础 第一章 4 4）碳）碳- -石墨石墨 碳碳- -石墨是由不同量的碳和石墨组成的材料，石墨是由不同量的碳和石墨组成的材料，石墨材料越多，材料越软，摩擦系数越小。是电机电刷的常用石墨材料越多，材料越软，摩擦系数越小。是电机电刷的常用材料，也是不良环境中的轴承材料。材料，也是不良环境

16、中的轴承材料。 5 5）灰铸铁或耐磨铸铁）灰铸铁或耐磨铸铁 用于不重要或低速轻载的轴承中。用于不重要或低速轻载的轴承中。 多媒体CAI课件设计基础 第一章19.4 润滑剂和润滑装置润滑剂和润滑装置 19.4.1 润滑剂润滑剂 润滑剂的功用润滑剂的功用 ：降低摩擦功耗、减少磨损、冷却、吸振降低摩擦功耗、减少磨损、冷却、吸振和防锈等。和防锈等。 润滑剂分类：润滑剂分类：液体润滑剂液体润滑剂润滑油、半固体润滑剂润滑油、半固体润滑剂 润滑脂和固体润滑剂等。润滑脂和固体润滑剂等。 1.润滑油润滑油 粘度粘度表征液体流动的内摩擦性能。它是液体流动时内表征液体流动的内摩擦性能。它是液体流动时内摩擦阻力的量度

17、。润滑油的粘度越大，内摩擦阻力越大，流摩擦阻力的量度。润滑油的粘度越大，内摩擦阻力越大，流动性越差，因此，在压力作用下，油不易被挤出，易形成油动性越差，因此，在压力作用下，油不易被挤出，易形成油膜，承载能力强，但摩擦系数大，效率较低。膜，承载能力强，但摩擦系数大，效率较低。 多媒体CAI课件设计基础 第一章动力粘度动力粘度 ：运动粘度运动粘度 ：)s/mN1sPa1 ( sPa2= / 液体密度液体密度 国际单位制国际单位制：/sm2粘粘- -温曲线：温曲线：润滑油的粘度随着润滑油的粘度随着温度的升高而降低。温度的升高而降低。（斯），也可记为St/scm2（厘斯），记为 StC/smm2cSt

18、100St1/scm12 = 润滑油的粘度随着压力的升高而增润滑油的粘度随着压力的升高而增大，但压力不太高时（小于大，但压力不太高时（小于10 MPa），），变化极小，可忽略不计。变化极小，可忽略不计。 绝对单位制绝对单位制：多媒体CAI课件设计基础 第一章牌号：牌号：我国的石油产品是用运动粘度（我国的石油产品是用运动粘度（cStcSt）标定的，）标定的，GB44389规定采用润滑油在规定采用润滑油在40C40C时的运动粘度中心值时的运动粘度中心值作为润滑油的牌号作为润滑油的牌号 选用润滑油的原则：选用润滑油的原则：考虑速度、载荷和工作情况。考虑速度、载荷和工作情况。对于载荷大、温度高的轴承易

19、选用粘度大的油；载荷小、对于载荷大、温度高的轴承易选用粘度大的油；载荷小、速度高的轴承宜选粘度较小的润滑油。速度高的轴承宜选粘度较小的润滑油。 多媒体CAI课件设计基础 第一章2. 润滑脂润滑脂 特点及应用：特点及应用：密封简单，不需经常添加，不易流失，密封简单，不需经常添加，不易流失，所以在垂直的摩擦表面上也可以应用。润滑脂对载荷和速所以在垂直的摩擦表面上也可以应用。润滑脂对载荷和速度的变化有较大的适应范围，受温度的影响不大，但摩擦度的变化有较大的适应范围，受温度的影响不大，但摩擦功耗较大，机械效率较低，故不宜用于高速。因此润滑脂功耗较大，机械效率较低，故不宜用于高速。因此润滑脂主要用于低速

20、或带有冲击的机器。主要用于低速或带有冲击的机器。 由润滑油和各种稠化剂（如钙、钠、铝、锂等金属皂）由润滑油和各种稠化剂（如钙、钠、铝、锂等金属皂）混合稠化而成。混合稠化而成。 分类：分类： 1 1）钙基润滑脂）钙基润滑脂 具有耐水性，常用于具有耐水性，常用于60C以下的各种机以下的各种机器中的轴承润滑，是目前使用最多一种润滑脂。器中的轴承润滑，是目前使用最多一种润滑脂。 2 2）钠基润滑脂）钠基润滑脂 可用于可用于115115145145C C以下，但不耐水。以下，但不耐水。 多媒体CAI课件设计基础 第一章 3 3）锂基润滑脂）锂基润滑脂 性能优良，耐水，适用在性能优良，耐水，适用在- -2

21、020150150C C范范围内工作，并可代替钙基、钠基润滑脂。围内工作，并可代替钙基、钠基润滑脂。 2. 固体润滑剂固体润滑剂 分类：分类： 1 1）石墨）石墨 性能稳定，在性能稳定，在350C C以上才开始氧化，并可在水以上才开始氧化，并可在水中工作。中工作。 2 2）聚四氟乙稀）聚四氟乙稀 摩擦系数低，只有石墨的一半。摩擦系数低，只有石墨的一半。 3 3）二硫化钼）二硫化钼 与金属表面吸附性强，摩擦系数低，使用温与金属表面吸附性强，摩擦系数低，使用温度范围也广度范围也广（-60300C），），但遇水则性能下降。但遇水则性能下降。 应用：应用：一般在超出润滑油和润滑脂使用范围才使用。常一般

22、在超出润滑油和润滑脂使用范围才使用。常将固体润滑剂调合在润滑油中使用，也可以涂覆、烧结在将固体润滑剂调合在润滑油中使用，也可以涂覆、烧结在摩擦表面形成覆盖膜，或者用固结成型的固体润滑剂嵌装摩擦表面形成覆盖膜，或者用固结成型的固体润滑剂嵌装在轴承中使用，或者混入金属或塑料粉末中烧结成型。在轴承中使用，或者混入金属或塑料粉末中烧结成型。 多媒体CAI课件设计基础 第一章19.4.2 润滑装置润滑装置 1. 间歇润滑间歇润滑 可用于小型、低速或间歇运动的轴承。对于重要的轴可用于小型、低速或间歇运动的轴承。对于重要的轴承，必须采用连续供油的方法。承，必须采用连续供油的方法。 1 1）压配式注油杯）压配

23、式注油杯 2 2）旋套式注油杯）旋套式注油杯 3 3）旋盖式油脂杯）旋盖式油脂杯 多媒体CAI课件设计基础 第一章2. 连续润滑连续润滑 1 1）滴油润滑）滴油润滑 针阀油杯；针阀油杯；油芯油杯油芯油杯 多媒体CAI课件设计基础 第一章 2 2）油环润滑）油环润滑rpm 000 25001rpm10060 n多媒体CAI课件设计基础 第一章 3 3）飞溅润滑）飞溅润滑 多媒体CAI课件设计基础 第一章 4 4）压力循环润滑）压力循环润滑 多媒体CAI课件设计基础 第一章19.5 不完全液体润滑轴承的计算不完全液体润滑轴承的计算 不完全液体润滑轴承润滑方式：不完全液体润滑轴承润滑方式： 润滑油润

24、滑，润滑脂润滑。润滑油润滑，润滑脂润滑。 润滑原理：润滑原理： 靠吸附在金属表面上的一层很薄的边界油膜保护金靠吸附在金属表面上的一层很薄的边界油膜保护金属不发生粘着破坏，这种边界油膜大大改善了两金属表属不发生粘着破坏，这种边界油膜大大改善了两金属表面的摩擦状况。但仍不能完全避免磨损。面的摩擦状况。但仍不能完全避免磨损。 设计依据：设计依据： pp vvpp多媒体CAI课件设计基础 第一章19.5.1 向心滑动轴承向心滑动轴承 已知轴承所受径向载荷已知轴承所受径向载荷F (N)、轴颈转速、轴颈转速n (rpm)及轴颈及轴颈直径直径d (mm) 1. 轴承的压强轴承的压强 pBdFp2. 轴承的轴承的p p 值值 000160 vvpdnBdFp 宽径比宽径比 B/d：轴瓦宽度与轴颈直径之比。对于液体轴瓦宽度与轴颈直径之比。对于液体润滑滑动轴承，常取润滑滑动轴承，常取B/d = 0.51；对于不完全液体润滑滑；对于不完全液体润滑滑动轴承，常取动轴承，常取B/d = 0.81.5，有时可取更大些。，有时可取更大些。 多媒体CAI课件设计基础 第一章19.5.2 推力滑