第十二章滑动轴承

1、12.1 概述概述轴颈轴颈轴瓦轴瓦径向滑动轴承的基本结构径向滑动轴承的基本结构第十二章第十二章 滑动轴承滑动轴承一、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：处于混合摩擦状态非液体摩擦轴承：处于混合摩擦状态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：承受径向载荷径向滑动轴承：承受径向载荷推力滑动轴承：承受轴向载荷推力滑动轴承：承受轴向载荷二

2、、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

3、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

4、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、

5、推力轴瓦组成由轴承座和推力轴颈、推力轴瓦组成FaFaFaFa 空心式：轴颈接触面上压力分布较均匀，润滑条件较实心式的改善。 单环式：利用轴颈的环形端面止推，结构简单，润滑方便，广泛用 于低速、轻载的场合。 多环式：不仅能承受较大的轴向载荷，有时还可承受双向轴向载荷。 由于各环间载荷分布不均，其单位面积的承载能力比单环式低50%。 空心式单环式多环式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

6、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，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。

7、）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

8、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：

9、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

10、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 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，

11、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弹塑瓦推力轴承弹塑瓦推力轴承弹塑瓦导轴承弹塑瓦导轴承弹塑瓦径向轴承弹塑瓦径向轴承液体液体润滑滑动轴承非液体非液体润滑滑动轴承 失效形式及设计准则:磨损间隙运动精度耗功温度粘度润滑恶化烧瓦、胶合维持边界油膜不遭破裂1.主要失效形式:2.设计准则:

12、在润滑剂中加少量石墨或MOS2边界油膜较坚韧12.4非液体摩擦滑动轴承的计算12.4.1非液体摩擦径向滑动轴承的计算： pdLFprpVdndLFpVr6010002.验算验算p值值1.轴承压强轴承压强(p)验算验算油不被过大压力挤出不产生 过大磨损限制温升防止油膜破裂防止胶合维持边界油膜不遭破裂二. 推力轴承Fr径向载荷N ； L轴承长度mm；d轴颈直径mm ； n轴颈转速r/min ；p，pV 许用应力Mpa , Mpam/Sd12.4.2 非液体摩擦推力滑动轴承的计算1.轴承压强验算轴承压强验算: pkddZFpa)(4202mmpVpV d 、 d0环状支承面的外、内径mm Z轴环数2

13、.验算值验算值:Vm 环形推力面的平均线速度速度 m/s100060ndVmm20dddmp,pVm 许用应力Mpa, Mpam/S 二. 形成动压润滑的必要条件三. 向心滑动轴承形成动压润滑的过程四.液体动压润滑的基本方程12.5 液体动压形成原理及基本方程一. 动压润滑形成原理 液体润滑是轴瓦与轴颈间存在一定厚度的润滑油膜两摩擦面不直接接触形成液体润滑(静、动压) 。F(两板间液体)层流 流量相等 油膜无承载能力1.两平行板间不能形 成动压润滑楔形间隙楔形间隙相对运动相对运动(由大由大小小)连续流体连续流体当两 板 间 各流层流动带入油量带出油量间隙内油压油膜具承载力流体由中向两端流动压力

14、流。2. 两板相互倾斜两板相互倾斜:压力油膜压力油膜起始起始于入口处， 终止终止于最小油膜厚度处。剪切流压力流剪线性分布 压由中流向进出口进口流速进口流速凹形凹形出口流速出口流速凸形凸形压力最大处压力最大处线性线性二. 形成动压润滑的必要条件:1.有楔形间隙，而且间隙倾角越大产生的油膜压力越大有楔形间隙，而且间隙倾角越大产生的油膜压力越大2.连续充满粘性流体连续充满粘性流体3.有相对运动有相对运动(由大截面由大截面小截面小截面)2.公式的建立:四.液体动压润滑的基本方程1.基本方程建立的假设:润滑油处于层流状态。5)5) 与两板相接触的流体层与板间无滑动出现4)4)压力p不随y值的大小而变化

15、,即同一油膜截面上压力为常数3）Z向无限长 ,润滑油在Z向没有 流动2）润滑油的粘度不随压力而变化,并且忽略油层的重力和惯性，其粘度只随温度的变化而变化，流体是不可压缩的2.公式的建立:dxdzdydyd)(AB板间形成动压润滑板间形成动压润滑取一微单元体(dx,dy,dz)它承受油压p、内摩擦切应力根据平衡条件,沿x方向:z0)()(dxdzdydyddydzdxdxdppdxdzdydzppdydzdxdzdydyddxdzdydzdxdxdppxy由牛顿粘性定律dydu22dyvddxdp油膜压力变化率与速度梯度的导数有关。油膜压力变化率与速度梯度的导数有关。dyddxdp沿沿x方向单位

16、压力变化率方向单位压力变化率 = 沿沿y方向切应力变化率。方向切应力变化率。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动压力间隙内具有动压力的油层称为流体动压油膜流体动压油膜液体动压润滑的基本方程 (一维雷诺方程):22dpddxdy将此式变形并积分，得036dphhVdxh此式称为一维流体动压基本方程，也叫一维雷诺方程一维雷诺方程表示流体压力的变化率与流体的粘度、速度和间隙之间的关系。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径向滑动轴承的工作过程径向滑动轴承的工作过程hminen=0,形成形成弯曲的楔弯曲的楔形空间形空间轴瓦对轴

17、颈摩擦力轴瓦对轴颈摩擦力轴颈向右滚动而轴颈向右滚动而偏移偏移开始形成动压开始形成动压润滑润滑，轴颈受轴颈受力向左移动力向左移动形成动压润滑形成动压润滑，并稳定运转，并稳定运转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、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二、润滑方式及润滑装置二、润滑方式及润滑装置1、油润滑、油润滑压配式注油器压配式注油器间歇润滑间歇润滑对于小型、低速或间歇运动的机器可采用间歇式润滑。对于小型、低速或间歇运动的机器可采用间歇式润滑。油芯式油杯油芯式油杯1.1.滴油润滑滴油润滑连续润滑：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针阀式油杯针阀式油杯用于润滑油不需要太大的场合油环润滑油环润滑2.2.油环润滑油环润滑只能用于水平位置的轴承，转速为5003000r/min，转速太低