机械设计第12章

1、第十二章 滑动轴承12-1 12-1 概述概述v 轴承是支承轴及轴上零件的一种重要部件。轴承是支承轴及轴上零件的一种重要部件。v 按轴承工作时的摩擦性质不同，可分为按轴承工作时的摩擦性质不同，可分为滑动摩擦轴承滑动摩擦轴承（滑动轴承）和（滑动轴承）和滚动摩擦轴承滚动摩擦轴承（滚动轴承）。（滚动轴承）。v 滑动轴承的发展已有几千年的历史。与滚动轴承相比，滑动轴承的发展已有几千年的历史。与滚动轴承相比，滑动轴承具有独特的优点，一直在金属切削机床、汽滑动轴承具有独特的优点，一直在金属切削机床、汽轮机、轧钢机、大型电机、内燃机、压缩机、仪表、轮机、轧钢机、大型电机、内燃机、压缩机、仪表、雷达、铁路机车

2、、航空发动机附件、卫星通讯地面站雷达、铁路机车、航空发动机附件、卫星通讯地面站及天文望远镜等方面应用广泛。及天文望远镜等方面应用广泛。滑动（向心）轴承滑动（向心）轴承滚动轴承滚动轴承v 寿命长，适于高速寿命长，适于高速。如大型汽轮机、发电机多采用液。如大型汽轮机、发电机多采用液体摩擦滑动轴承；高速内圆磨头，转速高达几十万转，体摩擦滑动轴承；高速内圆磨头，转速高达几十万转，多采用气体滑动轴承，用滚动轴承则寿命过短。多采用气体滑动轴承，用滚动轴承则寿命过短。v 能承受冲击和振动载荷能承受冲击和振动载荷。滑动轴承工作表面间的油膜。滑动轴承工作表面间的油膜有缓冲和吸振的作用，故多用于冲床、轧钢机械以及

3、有缓冲和吸振的作用，故多用于冲床、轧钢机械以及往复式机械中。往复式机械中。v 运转精度高，工作平稳无噪音运转精度高，工作平稳无噪音。滑动轴承所含零件比。滑动轴承所含零件比滚动轴承少，制造、安装可达到较高的精度，运转精滚动轴承少，制造、安装可达到较高的精度，运转精度、工作平稳性都优于滚动轴承。度、工作平稳性都优于滚动轴承。滑动轴承的特点滑动轴承的特点v 结构简单，装拆方便结构简单，装拆方便。如曲轴上的轴承多采用剖分式。如曲轴上的轴承多采用剖分式滑动轴承，滚动轴承则无法应用。滑动轴承，滚动轴承则无法应用。v 承载能力大，可用于重载场合承载能力大，可用于重载场合。若用滚动轴承需专门。若用滚动轴承需专

4、门设计，造价较高。设计，造价较高。v 可用于特殊工作条件下。可用于特殊工作条件下。如水中或腐蚀介质中，或径如水中或腐蚀介质中，或径向空间尺寸受限制的场合。向空间尺寸受限制的场合。滑动轴承的特点滑动轴承的特点滑动轴承的分类滑动轴承的分类分分类类按受载按受载方向分方向分按润滑按润滑状态分状态分径向止推轴承径向止推轴承径向轴承径向轴承 止推轴承止推轴承液体润滑轴承液体润滑轴承不完全液体润滑轴承不完全液体润滑轴承自润滑轴承自润滑轴承按液体按液体润滑承润滑承载机理载机理分分液体动力润滑轴承液体动力润滑轴承液体静压润滑轴承液体静压润滑轴承 滑动轴承一般由轴滑动轴承一般由轴承座（壳体）、轴瓦承座（壳体）、轴

5、瓦和润滑装置组成。和润滑装置组成。 滑动轴承有滑动轴承有整体式整体式、对开式对开式、调心式调心式、调调隙式隙式和和多油楔式多油楔式等结等结构。构。12-2 滑动轴承的主要结构形式滑动轴承的主要结构形式结构简单、成本低。但轴套磨损后无法调整轴承间隙，且只能从轴颈端结构简单、成本低。但轴套磨损后无法调整轴承间隙，且只能从轴颈端部装拆。有轴套的轴承因轴套与轴承座之间无轴向定位面，所以一般不部装拆。有轴套的轴承因轴套与轴承座之间无轴向定位面，所以一般不允许承受轴向载荷，无轴套的轴承更不允许承受轴向载荷。整体式轴承允许承受轴向载荷，无轴套的轴承更不允许承受轴向载荷。整体式轴承只用于低速轻载及间歇工作的机

6、器中。只用于低速轻载及间歇工作的机器中。整体式径向滑动轴承整体式径向滑动轴承对开式径向滑动轴承对开式径向滑动轴承 又叫剖分式。剖分面做成阶梯形又叫剖分式。剖分面做成阶梯形定位止口，安装时便于对中；轴瓦定位止口，安装时便于对中；轴瓦磨损后可通过减少剖分面处的垫片磨损后可通过减少剖分面处的垫片厚度来调整轴承与轴颈的间隙（同厚度来调整轴承与轴颈的间隙（同时修刮轴瓦内孔）。时修刮轴瓦内孔）。 剖分面一般布置在与径向载荷近剖分面一般布置在与径向载荷近于垂直的方向。若径向载荷的方向于垂直的方向。若径向载荷的方向与剖分面垂线的夹角大于与剖分面垂线的夹角大于3535，则，则应用倾斜剖分式。应用倾斜剖分式。对开

7、式径向滑动轴承对开式径向滑动轴承45 又叫自位轴承。轴瓦外表面做又叫自位轴承。轴瓦外表面做成球面形状，与轴承盖及轴承座成球面形状，与轴承盖及轴承座的球形内表面相配合，球面中心的球形内表面相配合，球面中心位于轴颈轴线上，轴瓦可自动调位于轴颈轴线上，轴瓦可自动调位，以适应轴颈在轴弯曲时所产位，以适应轴颈在轴弯曲时所产生的偏斜。生的偏斜。 当轴承的宽径比当轴承的宽径比B/d1.51.75时时采用调心轴承。调心轴承必须成采用调心轴承。调心轴承必须成对使用。对使用。调心轴承调心轴承 轴瓦的外表面为锥形，与一个具有圆锥内表轴瓦的外表面为锥形，与一个具有圆锥内表面的套筒相配合。轴瓦上开有纵向切口，旋转面的套

8、筒相配合。轴瓦上开有纵向切口，旋转两端的调节螺母迫使轴瓦与套筒产生轴向相对两端的调节螺母迫使轴瓦与套筒产生轴向相对移动，从而改变轴瓦与轴颈的径向间隙。移动，从而改变轴瓦与轴颈的径向间隙。 缺点是轴承内表面会受力变形，故常用在一缺点是轴承内表面会受力变形，故常用在一般用途的机床主轴上。般用途的机床主轴上。调隙式调隙式固定瓦固定瓦：将轴瓦内表面制成多个楔：将轴瓦内表面制成多个楔形槽，以形成多个油膜压力分布区，形槽，以形成多个油膜压力分布区，提高了轴的稳定性和油膜刚度。如提高了轴的稳定性和油膜刚度。如双油楔椭圆轴承，双油楔错位轴承双油楔椭圆轴承，双油楔错位轴承等。等。可倾瓦可倾瓦：扇形瓦块的背面用球

9、铰支：扇形瓦块的背面用球铰支承，可随载荷、速度等的变化自动承，可随载荷、速度等的变化自动调整油楔角度。调整油楔角度。共同的特点是即使在空载时，轴与共同的特点是即使在空载时，轴与轴瓦也相对偏心而形成必要的承载轴瓦也相对偏心而形成必要的承载油楔。多用于高速轴承。油楔。多用于高速轴承。多多油油楔楔轴轴承承椭椭圆圆轴轴承承多油楔轴承多油楔轴承用来承受轴向载用来承受轴向载荷。由轴承座和荷。由轴承座和止推轴颈组成，止推轴颈组成，常用的结构形式常用的结构形式有实心、空心、有实心、空心、单环式和多环式单环式和多环式等型式。等型式。止推滑动轴承止推滑动轴承轴承座轴承座径向轴瓦径向轴瓦止推轴瓦止推轴瓦Fa止推滑动

10、轴承止推滑动轴承FaFaFaFav 空心式：轴颈接触面上压力分布较均匀，润滑条件较实心式改善。空心式：轴颈接触面上压力分布较均匀，润滑条件较实心式改善。v 单环式：利用轴颈的环形端面止推，广泛用于低速、轻载的场合。单环式：利用轴颈的环形端面止推，广泛用于低速、轻载的场合。v 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。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%。 磨粒磨损磨粒磨损：灰尘、砂粒等引起；：灰尘、砂粒等引起； 刮伤刮伤：硬颗粒或轴颈表面凸

11、峰划伤；：硬颗粒或轴颈表面凸峰划伤； 咬粘（胶合）咬粘（胶合）：温升过高，载荷过大，润滑不良时；：温升过高，载荷过大，润滑不良时； 疲劳剥落疲劳剥落：疲劳裂纹与滑动方向垂直；：疲劳裂纹与滑动方向垂直； 腐蚀腐蚀：润滑剂氧化生成酸性物质造成；：润滑剂氧化生成酸性物质造成； 由于工作条件不同，滑动轴承还可能出现由于工作条件不同，滑动轴承还可能出现气蚀、流体气蚀、流体侵蚀、电侵蚀、和微动磨损等损伤。侵蚀、电侵蚀、和微动磨损等损伤。12-3 滑动轴承的失效形式及常用材料滑动轴承的失效形式及常用材料一、滑动轴承常见失效形式一、滑动轴承常见失效形式故障故障原因原因不干净不干净润滑油润滑油不足不足安装安装误

12、差误差对中对中不良不良超载超载腐蚀腐蚀制造制造精度低精度低气蚀气蚀其它其它比率比率38.311.115.98.16.05.65.52.86.7潘存云教授研制疲劳点蚀疲劳点蚀 潘存云教授研制表面划伤表面划伤 轴瓦磨损轴瓦磨损v良好的减摩性、耐磨性和抗咬粘性；良好的减摩性、耐磨性和抗咬粘性；v良好的摩擦顺应性、嵌入性和磨合性；良好的摩擦顺应性、嵌入性和磨合性；v足够的强度和抗腐蚀能力；足够的强度和抗腐蚀能力；v良好的导热性、工艺性和经济性等。良好的导热性、工艺性和经济性等。v应根据主要要求选用适宜的材料。应根据主要要求选用适宜的材料。二、轴承材料二、轴承材料轴瓦和轴承衬的材料统称为轴承材料。轴瓦和

13、轴承衬的材料统称为轴承材料。（一）对轴承材料性能的要求（一）对轴承材料性能的要求1) 1) 减摩性减摩性-材料副具有较低的摩擦系数。材料副具有较低的摩擦系数。2) 2) 耐磨性耐磨性-材料的抗磨性能，通常以磨损率表示。材料的抗磨性能，通常以磨损率表示。3) 3) 抗胶合抗胶合-材料的耐热性与抗粘附性。材料的耐热性与抗粘附性。4) 4) 摩擦顺应性摩擦顺应性-材料通过表层弹塑性变形来补偿轴承滑材料通过表层弹塑性变形来补偿轴承滑动表面初始配合不良的能力。动表面初始配合不良的能力。5) 5) 嵌入性嵌入性-材料容纳硬质颗粒嵌入，从而减轻轴承滑动材料容纳硬质颗粒嵌入，从而减轻轴承滑动表面发生刮伤或磨粒

14、磨损的性能。表面发生刮伤或磨粒磨损的性能。6) 6) 磨合性磨合性-轴瓦与轴颈表面经短期轻载运行后，形成相轴瓦与轴颈表面经短期轻载运行后，形成相互吻合的表面形状和粗糙度的能力。互吻合的表面形状和粗糙度的能力。（粉末冶金材料，含油轴承）（粉末冶金材料，含油轴承） 铁铁石墨、青铜石墨、青铜石墨石墨多孔质金属材料多孔质金属材料塑料、碳塑料、碳石墨、橡胶、木材石墨、橡胶、木材非金属材料非金属材料强度高、承载能力大、刚性好，强度高、承载能力大、刚性好，耐磨性好，但嵌入性和跑合性差，耐磨性好，但嵌入性和跑合性差，用于中速重载时用于中速重载时铜基合金铜基合金抗压、抗疲劳强度较高，有良好的耐抗压、抗疲劳强度较

15、高，有良好的耐蚀性、润滑性和导热性。但顺应性和蚀性、润滑性和导热性。但顺应性和跑合性差。多用于内燃机轴承。跑合性差。多用于内燃机轴承。铝基合金铝基合金其中的石墨有润滑作用，价廉，但跑合性其中的石墨有润滑作用，价廉，但跑合性差，脆。用于轻载、低速和无冲击时。差，脆。用于轻载、低速和无冲击时。灰铸铁及灰铸铁及耐磨铸铁耐磨铸铁锡基巴氏合金锡基巴氏合金 高速重载时高速重载时铅基巴氏合金铅基巴氏合金 中速中载时中速中载时轴承合金轴承合金金属材料金属材料( (二二) ) 常用的轴承材料常用的轴承材料1.1.轴承合金（通称巴氏合金或白合金）轴承合金（通称巴氏合金或白合金）v 是锡、铅、锑、铜等金属的合金，是

16、锡、铅、锑、铜等金属的合金， 锡或铅为基体。锡或铅为基体。 v 优点优点：嵌入性和摩擦顺应性最好，很容易和轴颈磨合，：嵌入性和摩擦顺应性最好，很容易和轴颈磨合，不宜和轴颈发生咬粘。不宜和轴颈发生咬粘。v 缺点缺点：强度很低，不能单独制作轴瓦，只能做轴承衬。：强度很低，不能单独制作轴瓦，只能做轴承衬。价格较贵。价格较贵。v 适用于重载、中高速场合适用于重载、中高速场合2. 2. 铜合金铜合金v 青铜青铜是最常用的材料，有锡青铜、铅青铜和铝青铜等几是最常用的材料，有锡青铜、铅青铜和铝青铜等几种。锡青铜的减摩性和耐磨性最好，锡青铜的硬度比轴种。锡青铜的减摩性和耐磨性最好，锡青铜的硬度比轴承合金高，磨

17、合性及嵌入性差，适用于重载及中速场合。承合金高，磨合性及嵌入性差，适用于重载及中速场合。v 铅青铜抗粘附能力强，适用于高速重载轴承。铅青铜抗粘附能力强，适用于高速重载轴承。v 铝青铜的强度及硬度较高，抗粘附能力较差，适用于低铝青铜的强度及硬度较高，抗粘附能力较差，适用于低速、重载轴承。速、重载轴承。v 缺点缺点：可塑性差、不易跑合、与之相配的轴径必须淬硬。：可塑性差、不易跑合、与之相配的轴径必须淬硬。v 青铜可以单独制成轴瓦，也可以作为轴承衬浇注在钢或铸青铜可以单独制成轴瓦，也可以作为轴承衬浇注在钢或铸铁轴瓦上。铁轴瓦上。3.3.铝基轴承合金铝基轴承合金v 有相当好的耐腐蚀性和较高的疲劳强度，

18、摩擦性能也有相当好的耐腐蚀性和较高的疲劳强度，摩擦性能也较好。在部分领域取代了较贵的轴承合金与青铜。较好。在部分领域取代了较贵的轴承合金与青铜。4.4.灰铸铁及耐磨铸铁灰铸铁及耐磨铸铁v 由于铸铁性脆、磨合性差，用于不重要、低速轻载轴由于铸铁性脆、磨合性差，用于不重要、低速轻载轴承。承。5.5.多孔质金属材料多孔质金属材料v 含油轴承，用粉末冶金法制作的轴承，具有多孔组织，含油轴承，用粉末冶金法制作的轴承，具有多孔组织，可存储润滑油。可用于加油不方便的场合。可存储润滑油。可用于加油不方便的场合。轴瓦是轴承中与轴颈直接接触的部分；轴瓦是轴承中与轴颈直接接触的部分；为节省材料，常将轴瓦做成双金属或

19、三金属的。即以为节省材料，常将轴瓦做成双金属或三金属的。即以钢、铸铁或青铜作瓦背，并在轴瓦内表面浇铸或轧制钢、铸铁或青铜作瓦背，并在轴瓦内表面浇铸或轧制一层轴承合金，称为轴承衬；一层轴承合金，称为轴承衬；轴瓦应具有一定的强度和刚度，在轴承中定位可靠，轴瓦应具有一定的强度和刚度，在轴承中定位可靠，便于输入润滑剂，容易散热，并且装拆、调整方便；便于输入润滑剂，容易散热，并且装拆、调整方便；轴瓦在外形结构、定位、油槽开设和配合等方面采用轴瓦在外形结构、定位、油槽开设和配合等方面采用不同的形式以适应不同的工作要求。不同的形式以适应不同的工作要求。12-4 轴瓦结构轴瓦结构轴瓦是轴承中与轴颈直接接触的部

20、分；轴瓦是轴承中与轴颈直接接触的部分；为节省材料，常将轴瓦做成双金属或三金属的。即以为节省材料，常将轴瓦做成双金属或三金属的。即以钢、铸铁或青铜作瓦背，并在轴瓦内表面浇铸或轧制钢、铸铁或青铜作瓦背，并在轴瓦内表面浇铸或轧制一层轴承合金，称为轴承衬；一层轴承合金，称为轴承衬；轴瓦应具有一定的强度和刚度，在轴承中定位可靠，轴瓦应具有一定的强度和刚度，在轴承中定位可靠，便于输入润滑剂，容易散热，并且装拆、调整方便；便于输入润滑剂，容易散热，并且装拆、调整方便；轴瓦在外形结构、定位、油槽开设和配合等方面采用轴瓦在外形结构、定位、油槽开设和配合等方面采用不同的形式以适应不同的工作要求。不同的形式以适应不

21、同的工作要求。12-4 轴瓦结构轴瓦结构( (一一) ) 轴瓦的形式和构造轴瓦的形式和构造整体式整体式（又称轴套）：分光滑轴套和带纵向油槽的轴套。前者构（又称轴套）：分光滑轴套和带纵向油槽的轴套。前者构造简单，用于轻载、低速或不经常转动的场合，后者便于向工作造简单，用于轻载、低速或不经常转动的场合，后者便于向工作面供油，应用较广；面供油，应用较广；整体轴套整体轴套卷制轴套卷制轴套对开式厚壁轴瓦（铸造）对开式厚壁轴瓦（铸造）对开式薄壁轴瓦（对开式薄壁轴瓦（双金属板连续轧制）双金属板连续轧制）（二）轴瓦的定位（二）轴瓦的定位 轴瓦和轴承座不允许有相对移动。为防止轴瓦沿轴向轴瓦和轴承座不允许有相对移

22、动。为防止轴瓦沿轴向或轴向移动，可将其两端做出或轴向移动，可将其两端做出凸缘凸缘来作轴向定位，也来作轴向定位，也可用可用紧定螺钉或销钉紧定螺钉或销钉将其固定在轴承座上，或在轴瓦将其固定在轴承座上，或在轴瓦剖分面上冲出剖分面上冲出定位唇（凸耳）定位唇（凸耳）以供定位用。以供定位用。为润滑轴承的工作表面，一般都在轴瓦上开设油孔、油为润滑轴承的工作表面，一般都在轴瓦上开设油孔、油槽（油沟）。槽（油沟）。（三）（三） 油孔及油槽油孔及油槽进油孔进油孔油槽油槽F开设油孔和油槽的一般原则开设油孔和油槽的一般原则对于液体动压径向轴承，有轴向油槽和周向油槽两种对于液体动压径向轴承，有轴向油槽和周向油槽两种形式

23、。油槽应开在非承载区内，否则会破坏润滑油膜形式。油槽应开在非承载区内，否则会破坏润滑油膜的连续性，降低轴承的承载能力。的连续性，降低轴承的承载能力。周向油槽对轴承承载能力的影响轴向油槽分为单轴向油槽及双轴向油槽，其长度一般可轴向油槽分为单轴向油槽及双轴向油槽，其长度一般可为为 油槽轴瓦宽度的油槽轴瓦宽度的80%，以便在轴瓦两端留出封油面，以便在轴瓦两端留出封油面，防止润滑油大量流失。防止润滑油大量流失。单轴向油槽：对整体式径向轴承，最好开在最大油膜厚单轴向油槽：对整体式径向轴承，最好开在最大油膜厚度位置，以保证润滑油从压力最小的地方输入；对于对度位置，以保证润滑油从压力最小的地方输入；对于对开

24、式径向轴承，常把轴向油槽开在轴承剖分面处，若轴开式径向轴承，常把轴向油槽开在轴承剖分面处，若轴颈双向运转，可开设双轴向油槽。颈双向运转，可开设双轴向油槽。对于对于不完全液体润滑轴承不完全液体润滑轴承，应使油槽尽量延伸到承载，应使油槽尽量延伸到承载区最大压力附近，以便向承载区充分供油。区最大压力附近，以便向承载区充分供油。若载荷方向经常变化，油槽可开在轴颈上。若载荷方向经常变化，油槽可开在轴颈上。不完全液体润滑轴承常用油槽形状 用于要求不高，难以经常供油，或低速重载及作摆动用于要求不高，难以经常供油，或低速重载及作摆动运动处的轴承。参考表运动处的轴承。参考表12-4。12-5 滑动轴承润滑剂的选

25、用滑动轴承润滑剂的选用（一）润滑脂及其选择（一）润滑脂及其选择 当压力高和滑动速度低时，选择针入度小一些的品种；当压力高和滑动速度低时，选择针入度小一些的品种；反之，选择针入度大一些的品种。反之，选择针入度大一些的品种。选择原则：选择原则： 所用润滑脂的滴点，一般应较轴承的工作温度高约所用润滑脂的滴点，一般应较轴承的工作温度高约2030，以免工作时润滑脂过多地流失。，以免工作时润滑脂过多地流失。 在有水淋或潮湿的环境下，应选择防水性能强的钙基在有水淋或潮湿的环境下，应选择防水性能强的钙基或铝基润滑脂。在温度较高处应选用钠基或复合钙基或铝基润滑脂。在温度较高处应选用钠基或复合钙基润滑脂。润滑脂。

26、12-5 滑动轴承润滑剂的选择滑动轴承润滑剂的选择 液体动压轴承选油参考表液体动压轴承选油参考表4-1； 不完全液体润滑轴承选油参考表不完全液体润滑轴承选油参考表12-4。（二）润滑油及其选择（二）润滑油及其选择 转速高、压力小时，选粘度低的油；转转速高、压力小时，选粘度低的油；转速低、压力大时，选粘度高的油；速低、压力大时，选粘度高的油；（三）固体润滑剂（三）固体润滑剂聚氟乙烯树脂聚氟乙烯树脂石墨石墨二硫化钼（二硫化钼（MoS2）-性能稳定、性能稳定、t 350 t 350 才开始氧化，可在水中工作。才开始氧化，可在水中工作。-摩擦系数低，使用温度范围广摩擦系数低，使用温度范围广 (-603

27、00 )，但遇水性能下降。，但遇水性能下降。-摩擦系数低，只有石墨的一半。摩擦系数低，只有石墨的一半。1.1.调和在润滑油中；调和在润滑油中；2.2.涂覆、烧结在摩擦表面形成覆盖膜；涂覆、烧结在摩擦表面形成覆盖膜；3.3.混入金属或塑料粉末中烧结成型。混入金属或塑料粉末中烧结成型。 在摩擦表面上形成固体膜以减小摩擦阻力。通常在摩擦表面上形成固体膜以减小摩擦阻力。通常只用于一些有特殊要求的场合只用于一些有特殊要求的场合12-6 不完全液体润滑滑动轴承设计计算 滑动轴承不是在任何条件下都有必要或能够建立完全滑动轴承不是在任何条件下都有必要或能够建立完全流体润滑状态。流体润滑状态。 处于速度低、载荷

28、大、有冲击或间歇使用等条件下工处于速度低、载荷大、有冲击或间歇使用等条件下工作的轴承多数处于混合润滑状态；作的轴承多数处于混合润滑状态； 不完全流体润滑滑动轴承不完全流体润滑滑动轴承的设计，主要是指边界润滑的设计，主要是指边界润滑轴承和混合润滑轴承，也包括脂润滑、油绳或滴油润轴承和混合润滑轴承，也包括脂润滑、油绳或滴油润滑以致无油润滑轴承；滑以致无油润滑轴承； 不完全流体润滑滑动轴承不完全流体润滑滑动轴承的的设计准则设计准则是：维护边界膜是：维护边界膜不受破坏。尽量减少轴承材料的磨损。不受破坏。尽量减少轴承材料的磨损。12-6 不完全流体润滑滑动轴承设计计算不完全流体润滑滑动轴承设计计算 为防

29、止过度的磨粒磨损而限制平均压强为防止过度的磨粒磨损而限制平均压强P ； 为防止轴承温升过高易发生胶合而限制为防止轴承温升过高易发生胶合而限制Pv ； 为防止局部发生严重的加速磨损而限制速度为防止局部发生严重的加速磨损而限制速度v。 由于促使边界油膜破裂的因素较为复杂，目前只能进行简化性的、条件性的设计计算：（一）径向滑动轴承的计算（一）径向滑动轴承的计算 P P（或（或PvPv）并未反）并未反映出润滑油的特性。映出润滑油的特性。轴颈轴瓦材料及表轴颈轴瓦材料及表面加工质量等因素面加工质量等因素对油膜的影响，通对油膜的影响，通常都在许用的常都在许用的 P P 、 PvPv 值中加以考虑。值中加以考

30、虑。MPapdBFp 1.1.验算轴承的平均压力验算轴承的平均压力P P P是轴承单位投影面积是轴承单位投影面积上的载荷，限制平均压上的载荷，限制平均压力是为了防止润滑油被力是为了防止润滑油被完全挤出，使轴瓦不致完全挤出，使轴瓦不致过度磨损；过度磨损；2. 2. 验算轴承的验算轴承的Pv值值式中，式中，v轴颈圆周速度，即滑动速度，轴颈圆周速度，即滑动速度，m/s。 n轴颈转速，轴颈转速，r/min。 pv 轴承材料的许用值，轴承材料的许用值，MPam/s，见表见表12-212-2。 轴承的发热量与其单位面积上的摩擦功耗轴承的发热量与其单位面积上的摩擦功耗 fpv 成正比，成正比，pv 值越高，

31、轴承温升越高，容易引起边界膜破裂，限值越高，轴承温升越高，容易引起边界膜破裂，限制制 pv 值就是防止轴承过热。值就是防止轴承过热。smMPpvBFndnBdFpv/ 191001000603.3.验算滑动速度验算滑动速度式中，式中，v许用滑动速度，见表许用滑动速度，见表12-2。 当平均压强当平均压强 P 较小时，即使较小时，即使 P 和和 Pv 都都 在许用范围内，在许用范围内，也可能由于速度过快而加速磨损。因为也可能由于速度过快而加速磨损。因为 P 只是平均压只是平均压力，在轴发生弯曲或不同心等引起的一系列误差及振力，在轴发生弯曲或不同心等引起的一系列误差及振动的影响下，轴承边缘可能产生

32、相当高的压力，从而动的影响下，轴承边缘可能产生相当高的压力，从而使局部的使局部的 Pv 值超限。值超限。 滑动轴承所选用的材料及尺寸验算合格后，应选取恰滑动轴承所选用的材料及尺寸验算合格后，应选取恰当的配合，一般为当的配合，一般为H9/d9，H8/f7或或H7/f6。smvv/ （二）止推滑动轴承的计算（二）止推滑动轴承的计算 空心式：接触面上压力分布较均匀，润滑改善；空心式：接触面上压力分布较均匀，润滑改善； 单环式：结构简单，润滑方便，适于低速、轻载；单环式：结构简单，润滑方便，适于低速、轻载； 多环式：能承受较大轴向载荷，可双向承载，但载荷多环式：能承受较大轴向载荷，可双向承载，但载荷在

33、各环间分布不均在各环间分布不均,应将表中应将表中p及及pv 值降低值降低50%。空心式单环式多环式1. 验算轴承的平均压力验算轴承的平均压力2. 验算轴承的验算轴承的pv值值)(42122pddZFAFpaa 2 10006021ddnv )(3000012pvddnFpva Fa 轴向载荷，NZ 环的数目p 许用压力，见表 12-5d2 环形支承面外径d1 环形支承面内径n 轴颈转速v 轴颈圆周速度pvpv的许用值，见表 12-512-7 液体动力润滑径向滑动轴承液体动力润滑径向滑动轴承设计计算设计计算(一) 流体动力润滑的基本方程(二) 径向滑动轴承形成流体润滑的过程(四) 径向滑动轴承工

34、作能力计算(三) 径向滑动轴承的主要几何关系(五) 参数选择(一一) 流体动力润滑的基本方程流体动力润滑的基本方程 流体动压润滑理论流体动压润滑理论的基本方程是流体的基本方程是流体膜压力分布的微分膜压力分布的微分方程；方程； 它从粘性流体动力它从粘性流体动力学的基本方程出发，学的基本方程出发，做了一些假设条件做了一些假设条件（一）流体动力润滑的基本方程（一）流体动力润滑的基本方程 流体为牛顿流体流体为牛顿流体，即应力与速度梯度成正比：，即应力与速度梯度成正比： 流体的流动为层流流体的流动为层流，油膜中不存在涡流和湍流。对于高速大型轴，油膜中不存在涡流和湍流。对于高速大型轴承，可能处于湍流润滑；

35、承，可能处于湍流润滑； 流体不可压缩，忽略压力对流体粘度的影响流体不可压缩，忽略压力对流体粘度的影响，即粘度不随压力而，即粘度不随压力而变化。特别是沿油膜厚度方向粘度不变变化。特别是沿油膜厚度方向粘度不变 ； 忽略重力及惯性力的影响忽略重力及惯性力的影响； 两个板为无限宽，即两个板为无限宽，即润滑油在宽度方向没有流动；润滑油在宽度方向没有流动； 流体膜中的压力沿膜厚方向不变动。流体膜中的压力沿膜厚方向不变动。dydu假定：假定：流体动压润滑基本方程流体动压润滑基本方程 上式表明了沿上式表明了沿 x 轴方向的压力变化与沿轴方向的压力变化与沿 y 轴方向的速度变轴方向的速度变化的关系。化的关系。0

36、)()(dxdzdyydydzdxxppdxdzpdydz22yuxpyu在在 x 方向取力的平衡有：方向取力的平衡有：展开，并根据牛顿粘性流体摩擦定律展开，并根据牛顿粘性流体摩擦定律( )，得，得（12-712-7）1. 油层的速度分布油层的速度分布xpyhyhyhvu2)()(将式（将式（12-7）对）对 y 积分两次得：积分两次得： 上式表明，上式表明，u由两部分组成：前面一项表示速度呈线由两部分组成：前面一项表示速度呈线形分布，是由两表面相对滑动引起的，称为形分布，是由两表面相对滑动引起的，称为剪切流剪切流；后一项表示速度呈抛物线分布，是由油流压力沿后一项表示速度呈抛物线分布，是由油流

37、压力沿x方方向变化（即与压力梯度向变化（即与压力梯度 有关）引起的，称为有关）引起的，称为压压力流力流。xp动压润滑速度分布动压润滑速度分布xphyyvVhyhv2)( )(212. 润滑油流量润滑油流量设在设在 p=pmax 处的油膜厚度为处的油膜厚度为 h0，该截面内的流量为：，该截面内的流量为：xphvhdyxpyhyhyhvudyqhh1222)()(300据前述假定，流体无据前述假定，流体无 z 方向流动，则单位时间内流经任意方向流动，则单位时间内流经任意截面上单位宽度面积的流量为：截面上单位宽度面积的流量为：20vhq 整理得整理得xphvhvh122230)(603hhhvxp上

38、式为计算流体动压轴承的上式为计算流体动压轴承的一维雷诺方程一维雷诺方程。可以看出，油膜。可以看出，油膜压力的变化与润滑油的粘度、表面滑动速度和油膜厚度及其压力的变化与润滑油的粘度、表面滑动速度和油膜厚度及其变化有关。利用这一公式可求得油膜上各点压力变化有关。利用这一公式可求得油膜上各点压力 p 沿沿 x 方向方向的分布，再将该压力分布积分便可求得油膜的承载能力。的分布，再将该压力分布积分便可求得油膜的承载能力。对于连续流动，各截面流量相等，即：对于连续流动，各截面流量相等，即：流体动压润滑基本方程动压润滑压力分布动压润滑压力分布bh0 ，则，则 p/ x 0，即压力沿，即压力沿 x 方向逐渐增

39、大，方向逐渐增大，从而从而 2u/ y20，故速度分布曲线呈凹形；，故速度分布曲线呈凹形； 在在bc段，段，hh0 ，则，则 p/ x 0，即压力沿，即压力沿 x 方向逐渐降低，方向逐渐降低，从而从而 2u/ y2 3540C，则表示轴承热平衡易于建立，轴承的承载则表示轴承热平衡易于建立，轴承的承载能力尚未用尽。此时应降低给定的平均温度，并允许适当地能力尚未用尽。此时应降低给定的平均温度，并允许适当地加大轴瓦及轴颈的表面粗糙度，再行计算；加大轴瓦及轴颈的表面粗糙度，再行计算；若若t i 3540C，则表示轴承不易达到热平衡状态。此时需加则表示轴承不易达到热平衡状态。此时需加大间隙，并适当降低轴

40、承及轴颈的表面粗糙度，再作计算；大间隙，并适当降低轴承及轴颈的表面粗糙度，再作计算；Ctm752tttmiCtCtCtmi3010 , 75 , 4535为保证轴承的承载能力，应使为保证轴承的承载能力，应使由由 ，可在给定，可在给定 tm 和求出和求出 t 的基础上，的基础上，校核润滑油的入口温度。校核润滑油的入口温度。一般应使一般应使（五）参数选择（五）参数选择 滑动轴承的设计参数分为两类：滑动轴承的设计参数分为两类： 第一类参数第一类参数是给定的或由设计人员预定的。如：轴是给定的或由设计人员预定的。如：轴承载荷承载荷p、转速、转速n、粘度、粘度 、轴承尺寸、轴承尺寸r 、 、B及包角及包角

41、 等；等； 第二类参数第二类参数是从属参数，由第一类参数派生而来。是从属参数，由第一类参数派生而来。如：如：hmin、 t、f等；等； 轴承设计的基本问题就是合理地选择第一类参数，从轴承设计的基本问题就是合理地选择第一类参数，从而确保第二类参数不超过给定的极限值。而确保第二类参数不超过给定的极限值。1.1.宽径比宽径比B/ /d 一般推荐一般推荐 宽径比小，轴承的轴向尺寸小，占用空间小，有利于宽径比小，轴承的轴向尺寸小，占用空间小，有利于增大轴承压强，提高运转平稳性，增大端泄流量，减增大轴承压强，提高运转平稳性，增大端泄流量，减少摩擦功耗和降低温升，减轻轴颈端部与轴承的边缘少摩擦功耗和降低温升，减轻轴颈端部与轴承的边缘接触。但宽径比小，承载能力相应降低