机械设计第7章：滑动轴承2016

1、第七章第七章F概述F轴瓦的材料及结构F润滑剂及润滑方法F滑动轴承几何参数F非液体摩擦滑动轴承设计F液体动压润滑滑动轴承设计F滑动轴承概述F轴瓦结构及材料F润滑剂及润滑方法F滑动轴承几何参数F非液体摩擦滑动轴承设计F液体动压润滑滑动轴承设计第一节第一节轴承的功能及分类轴承的功能及分类支承轴及轴上零件，保证旋转精度，减少轴与支承间的摩擦与磨损按承载方向：向心轴承、推力轴承按摩擦性质：滑动轴承、滚动轴承功能分类滑动轴承及其工作状态滑动轴承及其工作状态滑动轴承是实现柱面、平面或球面的两表面（轴颈和轴瓦）的相对运动的支承组件，由轴承体（座）、轴瓦及轴承衬、润滑与密封装置组成。根据轴颈和轴瓦间的摩擦状态，

2、滑动轴承的工作状态分为非流体润滑状态（混合摩擦状态）和液体润滑状态。滑动轴承的特点滑动轴承的特点主要特点工作平稳，无噪声；液体润滑时摩擦损失小应用情况工作转速特高、对轴的支承位置要求特别精确、特重型轴承、大冲击和振动载荷、剖分式轴承、径向尺寸小等滑动轴承的分类滑动轴承的分类按承载方式 径向轴承径向力 止推轴承轴向力 组合轴承径/轴向力 按润滑状态 不完全液体滑动轴承 液体润滑滑动轴承 固体润滑滑动轴承动压轴承、静压轴承按轴瓦结构方式 整体式滑动轴承 剖分式滑动轴承 整体式径向滑动轴承整体式径向滑动轴承轴承座整体轴套油孔螺纹孔结构：轴承座、轴套（整体） 轴承座设有安装润滑油杯的螺纹孔 轴套上开有

3、油孔，内表面开有油槽特点：结构简单，成本低 但装拆不便，磨损后无法调整间隙应用：低速、轻载或间歇性工作的机器剖分式径向滑动轴承剖分式径向滑动轴承轴承座轴承盖双头螺柱油孔油槽剖分式轴瓦结构：轴承座、轴承盖、剖分式轴瓦、螺柱特点：剖分面作成阶梯状，且垂直载荷方向 正剖、斜剖，装拆方便，常在轴瓦表面粘附轴承衬 磨损后可调整间隙，结构复杂应用：常用自动调心滑动轴承自动调心滑动轴承应用：用于支承挠度较大或 多支点的长轴结构：轴瓦瓦背制成凸球面 其支承面制成凹球面特点：轴瓦能摆动，适应轴的变形轴向（推力）滑动轴承轴向（推力）滑动轴承止推面：轴端面、轴中段做凸肩或装上推力圆盘分类：空心式、单环式、多环式F概

4、述F轴瓦结构及材料F润滑剂及润滑方法F滑动轴承的几何参数F非液体摩擦滑动轴承设计F液体动压润滑滑动轴承设计第二节第二节轴瓦的型式轴瓦的型式整体式对开式厚壁轴瓦 浇铸薄壁轴瓦 轧制整体轴套单、双、多层金属卷制轴套 对开式轴瓦 整体式轴瓦 对轴瓦结构的要求对轴瓦结构的要求1.剖分式轴瓦剖分面载荷水平承载区方向(35) 倾斜 非承载区o35o352.轴瓦应开油孔、油沟3.轴瓦定位配合轴向:两端凸台, 销钉(铜)周向:紧定螺钉, 销钉(铜)4.必要时开油室轴瓦和轴承衬的材料轴瓦和轴承衬的材料要求减摩性、耐磨性、抗胶合性、顺应性、磨合性、工艺性常用材料金属：青铜、轴承合金、粉末冶金、灰铸铁等非金属：工程

5、塑料、硬木、橡胶、聚四氟乙烯材料组成性能特点应用轴承合金(巴氏合金)Sn,Pb,Sb合金耐磨、磨合、导热性、油吸附性好、强度小、价贵重载，中高速青铜Cu+Sn,Pb, Al较硬、强度高、耐磨、磨合性差重载，中速粉末冶金Fe+石墨Cu+石墨含油轴承韧性低平稳载荷，无冲击，中低速铸铁HT、KT轴颈硬度轴瓦硬度轻载，低速滑动轴承失效形式滑动轴承失效形式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+油膜破裂焊接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F概述F轴瓦结构及材料F润滑剂及润滑方法F滑动轴承几何参数F非液体摩

6、擦滑动轴承设计F液体动压润滑滑动轴承设计第三节第三节润滑剂选择润滑剂选择 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）较高粘度润滑油的选择润滑脂的选择要求不高、难经常供油或低速重载轴承润滑油液体润滑脂润滑油稠化剂固体润滑剂石墨、oS2、聚四氟乙稀固体润滑剂用于特殊场合 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润滑方法及润滑装置润滑方法及润滑装置润滑油润滑装置：油孔、芯捻或线纱油杯、针阀滴油杯、飞溅润滑、压力润滑润滑脂润滑装置：旋转油杯、压注油嘴F滑动轴承概述F轴瓦结构及材料F润滑剂及润滑

7、方法F滑动轴承几何参数F非液体摩擦滑动轴承设计F液体动压润滑滑动轴承设计第四节第四节滑动轴承的几何参数滑动轴承的几何参数min(1)herdye=-=-R R：轴承孔半径：轴承孔半径r r：轴颈半径：轴颈半径：轴承半径间隙：轴承半径间隙 R Rr r：相对间隙：相对间隙 / re e：偏心距：偏心距：偏心率：偏心率 = =e e/ /B B：滑动轴承轴向尺寸（宽度）：滑动轴承轴向尺寸（宽度）D D：滑动轴承径向尺寸（直径）：滑动轴承径向尺寸（直径）B B/ /D D：滑动轴承的宽径比：滑动轴承的宽径比h hminmin：最小油膜厚度：最小油膜厚度取值取值0.0040.012宽径比取值宽径比取值

8、0.51.5coscos(1cos )hRreefdfdef-+=+=+F滑动轴承概述F轴瓦结构及材料F润滑剂及润滑方法F滑动轴承几何参数F非液体摩擦滑动轴承设计F液体动压润滑滑动轴承设计第五节第五节l非液体摩擦滑动轴承处于混合摩擦状态，主要要求保证其轴瓦材料的正常工作，维持边界油膜不破。l主要进行压强p、压强与速度乘积 pv 的验算磨损：间隙运动精度胶合：温度 粘度润滑恶化烧瓦主要失效形式设计准则设计准则设计准则轴承承载面平均压强的验算轴承承载面平均压强的验算限制压力防止油膜破裂限制压力防止油膜破裂 FppBD=Mpa FppA= 2221()4FppDDp=-径向轴承径向轴承轴向轴承轴向轴

9、承轴承摩擦热效应的限制性验算轴承摩擦热效应的限制性验算限制温升防止油膜破裂限制温升防止油膜破裂10006019100FDnF npvpVBDBp=轴承承载面压强与速度的乘积用于表征滑动轴承的摩擦功耗轴承承载面压强与速度的乘积用于表征滑动轴承的摩擦功耗Mpa m/s 轴承最大相对滑动速度的条件性验算轴承最大相对滑动速度的条件性验算防止速度太高加速磨损防止速度太高加速磨损v v msF滑动轴承概述F轴瓦结构及材料F润滑剂及润滑方法F滑动轴承几何参数F非液体摩擦滑动轴承设计F液体动压润滑滑动轴承设计第六节第六节液体动压润滑滑动轴承的设计重点是如何在给定的工况下，确定轴颈和轴瓦合理的几何特征参数，保证

10、工作过程中依赖液体内部的静动压力形成完整的润滑膜设计准则设计准则条件1（油楔条件）：滑动轴承相对运动表面间在承载区构成楔形空间，且其运动将使该区域内的液体从宽阔处流向狭窄处，即大口流向小口。条件2（供油条件）：有充足的具有一定粘度的液体供给条件3（表面不接触条件）：相对运动表面间的最小间距，即最小流体膜厚度大于两表面不平度之和，避免运动表面的直接接触。形成液体动压润滑的条件形成液体动压润滑的条件流体动压润滑：两相对运动物体的摩擦表面，借助相对速度产生的油膜将两表面完全隔开，即油膜产生的压力来平衡外载荷楔效应承载机理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

11、压力流体润滑力学方程（雷诺方程）流体润滑力学方程（雷诺方程）33()()6(22-9)pphhhuxxzzxh抖抖+=抖抖h h-油膜厚度；油膜厚度；-润滑油粘度；润滑油粘度； P P-油膜压力；油膜压力；u u-轴颈线速度；轴颈线速度；X X-轴颈线速度方向的坐标；轴颈线速度方向的坐标；Z Z-轴瓦表面垂直于轴颈线速度方向的坐标。轴瓦表面垂直于轴颈线速度方向的坐标。036hhpuxhh-=3()6hphuxxxh抖=抖一维（一维（x x轴）轴）二维（二维（x-zx-z面）面）滑动轴承液体动压润滑条件的力学解释滑动轴承液体动压润滑条件的力学解释036hhpuxhh-=3()6hphuxxxh抖

12、=抖一维（一维（x x轴）轴）px当当h hh h0 0时，时， 0 0，p p沿沿x x方向增大方向增大当当 h hh h0 0时，时， 0 0，p p沿沿x x方向减少方向减少px滑动轴承形成液体动压润滑的过程滑动轴承形成液体动压润滑的过程n=0,n=0,形成形成弯曲的楔弯曲的楔形空间形空间轴瓦对轴颈摩轴瓦对轴颈摩擦力擦力轴颈向轴颈向右滚动而偏移右滚动而偏移开始形成动压开始形成动压润滑，轴颈受润滑，轴颈受力向左移动力向左移动形成动压形成动压润滑，并润滑，并稳定运转稳定运转滑动轴承的性能计算（滑动轴承的性能计算（1）承载能力承载能力润滑剂流量润滑剂流量摩擦力（摩擦功耗）摩擦力（摩擦功耗）温升

13、温升SFpdS=PuRdmtW=贩WvvPTcqmrD=lqqdl=理论计算理论计算滑动轴承的性能计算（滑动轴承的性能计算（2）液体动压润滑径向轴承设计计算液体动压润滑径向轴承设计计算平均温度平均温度t tmm动力粘度动力粘度轴承数（索氏数）轴承数（索氏数）S So o摩擦特性系数摩擦特性系数偏心率偏心率最小油膜厚度最小油膜厚度h hminmin流量流量q qv v摩擦功耗摩擦功耗P P运动粘度运动粘度v v图图5-105-10vhr=工况条件工况条件F F、B B、D D、So(F2)/(BD)图图5-75-7流量系数流量系数q qv v图图5-85-8图图5-95-9式式5-365-36式

14、式5-385-38式式5-375-37温升温升T T式式5-335-33式式5-395-39安全度安全度S2S2 液体动压润滑滑动轴承设计计算的说明（液体动压润滑滑动轴承设计计算的说明（1） 首先根据混合摩擦状态滑动轴承进行估算，首先根据混合摩擦状态滑动轴承进行估算，得到设计宽度、初步确定轴承材料。得到设计宽度、初步确定轴承材料。 动压润滑滑动轴承设计计算主要是计算最动压润滑滑动轴承设计计算主要是计算最小油膜厚度（验算安全性）和验算温升。小油膜厚度（验算安全性）和验算温升。液体动压润滑滑动轴承设计计算的说明（液体动压润滑滑动轴承设计计算的说明（2） 为轴承包角，是轴瓦连续包围为轴承包角，是轴瓦

15、连续包围轴颈所对应的角度；轴颈所对应的角度； 为承为承载油膜角，是轴承包角的一部分；载油膜角，是轴承包角的一部分； 为偏位角，是轴承中心为偏位角，是轴承中心O O与轴颈与轴颈中心中心O O的联线与载荷作用线之间的联线与载荷作用线之间的夹角，的夹角， 为从为从 联线起至任联线起至任意油膜处的油膜角，意油膜处的油膜角， 为油膜起为油膜起始角，始角， 为油膜终止角。最小油为油膜终止角。最小油膜厚度膜厚度 和最大轴承间隙都和最大轴承间隙都位于位于 联线的延长线上，在联线的延长线上，在 处，油膜压力最大，油处，油膜压力最大，油膜厚度为膜厚度为 12aa+OO12minhOO0ff=00(1cos)hdef=+液体动压润滑滑动轴承设计计算的说明（液体动压润滑滑动轴承设计计算的说明（3）222pFFCBduByyhwh=21103(coscos)3cos180()(1cos )oSddffffffeffqfef-=-+蝌索氏数（轴承数）索氏数（轴承数）S So o承载系数承载系数C Cp pSoCp液体动压润滑滑动轴承设计计算的说明（液体动压润滑滑动轴承