第十二章 滑动轴承

1、第四篇第四篇 轴系零部件轴系零部件轴系：轴、轴承（滑动轴承、滚动轴承）、轴系：轴、轴承（滑动轴承、滚动轴承）、 联轴器及离合器联轴器及离合器12-1 12-1 摩擦学概述摩擦学概述摩擦学：摩擦学：即研究摩擦、磨损及润滑的科学。即研究摩擦、磨损及润滑的科学。摩擦、磨损及润滑三者之间的关系：摩擦、磨损及润滑三者之间的关系： 作相对运动的两物体接触面间必然产生作相对运动的两物体接触面间必然产生摩擦；摩擦的结果必然产生磨损；而减少摩摩擦；摩擦的结果必然产生磨损；而减少摩擦、磨损的有效措施是润滑。擦、磨损的有效措施是润滑。一、一、 摩擦摩擦（一）（一） 摩擦表面的摩擦状态摩擦表面的摩擦状态1. 1. 干

2、摩擦：两摩擦表面直接接触，干摩擦：两摩擦表面直接接触，不加入任何摩擦剂的摩擦。不加入任何摩擦剂的摩擦。 干摩擦的摩擦阻力最大，磨损最严重，使用干摩擦的摩擦阻力最大，磨损最严重，使用 寿命最短，必须避免。寿命最短，必须避免。2. 2. 边界摩擦：摩擦表面间存在润滑油，金属表边界摩擦：摩擦表面间存在润滑油，金属表面与润滑油作用形成面与润滑油作用形成 一层很薄的边界膜（一层很薄的边界膜（1 1 m)m)，保护金属，这种摩擦称为边界摩擦。保护金属，这种摩擦称为边界摩擦。 边界摩擦不能完全避免金属的边界摩擦不能完全避免金属的直接接触，因此仍有磨损产生。直接接触，因此仍有磨损产生。 边界膜分为：边界膜分为

3、： 物理吸附膜：利用油中的极性分子牢固的物理吸附膜：利用油中的极性分子牢固的吸附在金属表面形成表面吸附膜（分子间的吸附在金属表面形成表面吸附膜（分子间的吸附力）；吸附力）； 化学吸附膜：利用化学键力形成金属皂膜化学吸附膜：利用化学键力形成金属皂膜（吸附在金属表面原子间的吸附力）；（吸附在金属表面原子间的吸附力）； 化学反应膜：油中的化学反应膜：油中的S S、P P、cl cl 元素与金元素与金属表面在（属表面在（150150 200C200C）形成化合物。）形成化合物。前两种吸附膜构成润滑油的前两种吸附膜构成润滑油的油性油性油性的好坏取决于油中所含活性物质：油性的好坏取决于油中所含活性物质：

4、动物油动物油 植物油植物油 矿物油矿物油后一种膜构成润滑油的后一种膜构成润滑油的极压性极压性3. 3. 混合摩擦：随着摩擦面油膜厚度的增大，混合摩擦：随着摩擦面油膜厚度的增大，表面不平度凸峰接触数量在缩小，形成的油膜表面不平度凸峰接触数量在缩小，形成的油膜 比重增加。比重增加。膜厚比：膜厚比：a2a1minRRh 最小油膜厚度最小油膜厚度表面轮廓表面轮廓算术平均值算术平均值表面粗糙度均方根值表面粗糙度均方根值h hminminR Ra1a1R Ra2a21 边界摩擦边界摩擦 =1=1 5 5 混合摩擦混合摩擦 增加，油膜厚度增加增加，油膜厚度增加 5 5 液体摩擦液体摩擦混合摩擦时，仍不能避免

5、金属的直接接触，混合摩擦时，仍不能避免金属的直接接触，仍存在摩擦，但比边界磨损小得多。仍存在摩擦，但比边界磨损小得多。4. 4. 液体摩擦：摩擦面间的油膜液体摩擦：摩擦面间的油膜厚度大到将两表面的不平度凸峰厚度大到将两表面的不平度凸峰完全分开完全分开, ,即为完全液体摩擦。即为完全液体摩擦。非液体摩擦：混合摩擦，边界摩擦，干摩擦。非液体摩擦：混合摩擦，边界摩擦，干摩擦。( (二）磨损二）磨损磨损曲线：机械零件的磨损过程分为三个磨损曲线：机械零件的磨损过程分为三个 阶段。阶段。时间时间磨损量磨损量I IIIIIIIIIII1. 1. 跑合磨损阶（跑合磨损阶（I I）：由于表面粗糙度，致使）：由于

6、表面粗糙度，致使接触面积小，单位面积上的载荷大，因此磨损接触面积小，单位面积上的载荷大，因此磨损速度很快。速度很快。2. 2. 稳定（正常）磨损阶段（稳定（正常）磨损阶段（IIII）：磨损过程）：磨损过程平稳而又缓慢，标志零件的耐磨寿命。平稳而又缓慢，标志零件的耐磨寿命。3. 3. 剧烈（崩溃）磨损阶段（剧烈（崩溃）磨损阶段（IIIIII）：磨损速度）：磨损速度急剧增长，间隙增大，振动、噪声增大，精度急剧增长，间隙增大，振动、噪声增大，精度下降，以致报废。下降，以致报废。设计时要尽量缩短跑合期，延长稳定磨损期，设计时要尽量缩短跑合期，延长稳定磨损期，推迟剧烈磨损期的到来。推迟剧烈磨损期的到来。

7、（三）（三） 润滑润滑1. 1. 润滑的目的：能降低摩擦、减少磨损，还能润滑的目的：能降低摩擦、减少磨损，还能防锈、防尘、冷却、缓冲吸振。防锈、防尘、冷却、缓冲吸振。2. 2. 润滑剂及其选择：润滑剂及其选择：润滑剂：液体（油、水、液态金属）润滑剂：液体（油、水、液态金属） 气体（空气等）气体（空气等） 半固体（润滑脂）半固体（润滑脂） 固体（石墨、二硫化钼、聚四氟乙烯）固体（石墨、二硫化钼、聚四氟乙烯）(1) (1) 润滑油：润滑油：三大类：有机油、矿物油、合成油。三大类：有机油、矿物油、合成油。主要性能指标：主要性能指标： 粘度：流体抵抗变形的能力（流体内摩擦粘度：流体抵抗变形的能力（流体

8、内摩擦力阻力的大小）力阻力的大小）两平行平板间充满润滑油，拖动上平板两平行平板间充满润滑油，拖动上平板A A，且润滑，且润滑油作层流流动，油层间的剪应力与速度梯度（速油作层流流动，油层间的剪应力与速度梯度（速度变化率）成正比。度变化率）成正比。 粘性定律粘性定律0yvydydxBAxFv表达式：表达式：dydv式中：式中：“-”-”表示油层速度表示油层速度v v随随y y的增大而减小。的增大而减小。 比例常数，即流体的动力粘度。比例常数，即流体的动力粘度。牛顿液体：服从粘性定律的液体。牛顿液体：服从粘性定律的液体。 a) a) 动力粘度（绝对粘度）动力粘度（绝对粘度） 单位：单位：国际单位制（

9、国际单位制（SISI） PaPa S S绝对单位制（绝对单位制（C.G.S) C.G.S) P=100cP P=100cP 换算：换算： 1Pa1PaS=10P=1000cPS=10P=1000cPV=1m/sV=1m/sF=1NF=1N1m1m1m1m1m1mb) b) 运动粘度运动粘度 ：动力粘度：动力粘度 与同温度下该与同温度下该液体的密度液体的密度 的比值。的比值。 国际单位制（国际单位制（SISI） m m/s/s绝对单位制（绝对单位制（C.G.S)C.G.S) St 1St=100cStSt 1St=100cSt我国的石油产品是用运动粘度来标定的。我国的石油产品是用运动粘度来标定的

10、。换算：换算： 1m1m/s=10/s=104 4St=10St=106 6cStcSt c) c) 相对粘度（条件粘度）相对粘度（条件粘度）单位：我国采用恩氏度单位：我国采用恩氏度 Et 当当200ml200ml待测油在规定温度待测油在规定温度t t)EEc100c50t(10050 和和表示为表示为或或一般一般流过恩氏粘度计所需时间与同体积蒸馏水在流过恩氏粘度计所需时间与同体积蒸馏水在20c20c时流过粘度计所需时间之比。时流过粘度计所需时间之比。tttcStE4E.2 . 3EcStE64. 8E82 . 3E35. 1E 时时当当时时当当换换算算： 例例 ：求：求50c50c时时505

11、0号机械油的动力粘度。号机械油的动力粘度。 =50 cSt =50 cSt =900 kg/m 1cSt=10 =900 kg/m 1cSt=10-6-6m m/s /s = = = 50 = 501010-6-6900=0.045 Pa900=0.045 Pa s s粘度的性质：粘度的性质：粘粘温性：粘度随温度升高而显著降低。温性：粘度随温度升高而显著降低。( (图图4 49)9) 其他性质：其他性质： 油性与极压性；氧化稳定性；闪点；凝固点。油性与极压性；氧化稳定性；闪点；凝固点。润滑油的选择润滑油的选择 ： 转速高，比压小时，选转速高，比压小时，选 低的油；转速低，比压低的油；转速低，比

12、压 大时选大时选 高的油。高的油。 高温时选粘度高些的油。高温时选粘度高些的油。具体选择时按图表选取。具体选择时按图表选取。粘粘压性：粘度随压力升高而增高，但一般压性：粘度随压力升高而增高，但一般(100MPa)(100MPa)时变化很小，忽略不计。对于高副时变化很小，忽略不计。对于高副接触时（齿轮啮合处压力达接触时（齿轮啮合处压力达4000MPa)4000MPa)不可忽略。不可忽略。 钙基脂：抗水性好，耐热性差。钙基脂：抗水性好，耐热性差。 工作温度不超过工作温度不超过5555 65 c65 c 钠基脂：耐热性好，抗水性差。钠基脂：耐热性好，抗水性差。 工作温度可达工作温度可达120 c12

13、0 c 锂基脂：既抗水又耐高温锂基脂：既抗水又耐高温(145 c) (145 c) 为多用途润滑脂。为多用途润滑脂。 铝基脂：抗水性好，吸附能力强，铝基脂：抗水性好，吸附能力强， 防锈作用好。防锈作用好。(2) (2) 润滑脂：润滑脂： 润滑油与稠化剂（如钙、锂、钠的金属皂）润滑油与稠化剂（如钙、锂、钠的金属皂） 的膏状混合物。的膏状混合物。类型：类型：主要性能指标：主要性能指标： 针入度及稠度：重针入度及稠度：重1.5N1.5N的标准锥体，在的标准锥体，在25c25c下，下，5 5秒秒刺入润滑脂的深度。针入度小刺入润滑脂的深度。针入度小, ,不易从摩擦面挤出，承不易从摩擦面挤出，承载能力强，

14、密封性好，但摩擦阻力大，填充性差。载能力强，密封性好，但摩擦阻力大，填充性差。润滑脂的选择：润滑脂的选择： 单位压力高、滑动速度低时，选择针入度小的品种；单位压力高、滑动速度低时，选择针入度小的品种； 反之反之, ,选择针入度大的品种。选择针入度大的品种。 滴点：润滑脂从标准测量杯的孔里滴下第一滴时的滴点：润滑脂从标准测量杯的孔里滴下第一滴时的温度。标志其耐高温性能。温度。标志其耐高温性能。 所用润滑脂所用润滑脂 的滴点应高于轴承工作温度的滴点应高于轴承工作温度2020 30c30c。 在水淋及潮湿的环境下，选用钙基脂及铝基脂；在在水淋及潮湿的环境下，选用钙基脂及铝基脂；在 温度较高处选用钠基

15、、锂基或复合钙基脂。温度较高处选用钠基、锂基或复合钙基脂。 具体选择时可参考表。具体选择时可参考表。(3) (3) 添加剂：添加剂：改善润滑油及润滑脂的性能，以适应改善润滑油及润滑脂的性能，以适应恶劣的工作条件：恶劣的工作条件： 高温、低温、重载、真空等。高温、低温、重载、真空等。 分散净化剂：使内燃机汽缸、曲轴箱中因氧化生分散净化剂：使内燃机汽缸、曲轴箱中因氧化生成的胶状物分散，避免其粘着、卡死或过度磨损。成的胶状物分散，避免其粘着、卡死或过度磨损。 降凝剂：严寒地区或低温机械（冷冻机）。降凝剂：严寒地区或低温机械（冷冻机）。 抗氧化剂：防止润滑油氧化变质，腐蚀零件。抗氧化剂：防止润滑油氧化

16、变质，腐蚀零件。 油性添加剂：提高油膜强度，保证边界润滑状态。油性添加剂：提高油膜强度，保证边界润滑状态。 极压及抗磨添加剂：在金属表面形成一层熔点高，极压及抗磨添加剂：在金属表面形成一层熔点高，剪切强度低的保护膜，以减轻磨损。剪切强度低的保护膜，以减轻磨损。 增粘剂：改善粘增粘剂：改善粘温特性，使油高温不变稀温特性，使油高温不变稀, ,低低温不致过稠。温不致过稠。3. 3. 润滑方法润滑方法(1) (1) 油润滑方法：分散润滑及集中润滑油润滑方法：分散润滑及集中润滑 a) a) 分散润滑：连续的或间歇的，有压的或无压的分散润滑：连续的或间歇的，有压的或无压的 手工加油润滑：油孔，自动关闭式铰

17、链油杯，手工加油润滑：油孔，自动关闭式铰链油杯，旋套式油杯，压注油杯旋套式油杯，压注油杯 手动式滴油油杯润滑：作为重要轴承的辅助润滑手动式滴油油杯润滑：作为重要轴承的辅助润滑 油芯式油杯润滑油芯式油杯润滑 针阀式油杯润滑针阀式油杯润滑 带油润滑：油链、油轮（水平轴，直径为带油润滑：油链、油轮（水平轴，直径为2525 50mm50mm） 油浴润滑及飞溅润滑：油浴润滑及飞溅润滑：5m/sv125m/sv12v12 15m/s15m/s 油雾润滑：油雾器油雾润滑：油雾器(2) (2) 润滑脂润滑脂 手工涂抹润手工涂抹润滑滑 预填油脂润滑预填油脂润滑 润滑脂杯润滑润滑脂杯润滑 连续压注油杯润滑连续压注

18、油杯润滑(3) (3) 润滑方法的选择润滑方法的选择滑动轴承的润滑方法可以根据系数滑动轴承的润滑方法可以根据系数 k k选定。选定。3pvk 式中：式中：p=F/dB p=F/dB 平均压强（平均压强（N/mmN/mm） v v轴颈线速度（轴颈线速度（m/sm/s） k k 2 2 用润滑脂，油杯润滑；用润滑脂，油杯润滑； k2k2 16 16 针阀式油杯润滑；针阀式油杯润滑； k16k16 32 32 油链或油轮润滑；油链或油轮润滑； k32 k32 压力润滑。压力润滑。b) b) 集中润滑：一台机器的许多润滑点由一个润集中润滑：一台机器的许多润滑点由一个润滑系统来同时润滑。滑系统来同时润滑

19、。12-2 12-2 滑动轴承概述滑动轴承概述滑动轴承是支承轴的零件。滑动轴承是支承轴的零件。一、类型一、类型1. 1. 按摩擦性质分：滑动摩擦轴承、滚动摩擦轴承。按摩擦性质分：滑动摩擦轴承、滚动摩擦轴承。2. 2. 按承受载荷的方向分：按承受载荷的方向分： 向心轴承（承受径向载荷）向心轴承（承受径向载荷） 推力轴承（承受轴向载荷）推力轴承（承受轴向载荷） 向心推力轴承（同时承受径向和轴向载荷）向心推力轴承（同时承受径向和轴向载荷）二、特点及应用二、特点及应用注意：注意：一般尽量采用滚动轴承；某些特殊一般尽量采用滚动轴承；某些特殊场合（高速、重载、冲击、精密及一些不场合（高速、重载、冲击、精密

20、及一些不太重要的场合）采用滑动轴承。太重要的场合）采用滑动轴承。 工作转速特高的轴承；工作转速特高的轴承； 要求对轴的支承位置特别精确的轴承；要求对轴的支承位置特别精确的轴承； 特重型轴承；特重型轴承； 承受巨大的冲击和振动载荷的轴承；承受巨大的冲击和振动载荷的轴承； 要求制成剖分式的轴承；要求制成剖分式的轴承； 要求径向尺寸较小的轴承；要求径向尺寸较小的轴承； 特殊工作条件下（水、腐蚀性介质）工作的特殊工作条件下（水、腐蚀性介质）工作的轴承；轴承；三、滑动轴承设计三、滑动轴承设计1.1.轴承型式和结构的确定；轴承型式和结构的确定；2.2.轴瓦结构和材料的选择；轴瓦结构和材料的选择；3.3.润

21、滑剂及润滑方法的选择；润滑剂及润滑方法的选择；4.4.轴承的工作能力计算。轴承的工作能力计算。12-3 12-3 滑动轴承的典型结构滑动轴承的典型结构（一）向心滑动轴承的结构（一）向心滑动轴承的结构 特点：结构简单；拆装不便；磨损后间隙无法调整；特点：结构简单；拆装不便；磨损后间隙无法调整； 应用：低速轻载或间歇工作。应用：低速轻载或间歇工作。 1. 1. 整体式：整体式：2. 2. 对开式：（剖分式）对开式：（剖分式）特点：拆装方便；间隙可通过加减垫片调整特点：拆装方便；间隙可通过加减垫片调整应用：广泛。应用：广泛。3. 3. 椭圆轴承，多油楔轴承，可倾瓦轴承椭圆轴承，多油楔轴承，可倾瓦轴承

22、双油楔椭圆轴承和双油楔错位轴承示意图：双油楔椭圆轴承和双油楔错位轴承示意图：三油楔和四油楔轴承示意图三油楔和四油楔轴承示意图：特点：由几个承载油楔共同作用，维持轴较稳定运转。特点：由几个承载油楔共同作用，维持轴较稳定运转。应用：液体摩擦滑动轴承应用：液体摩擦滑动轴承( (重要重要) ) 可倾瓦多油楔径向轴承示意图：可倾瓦多油楔径向轴承示意图：（二）推力滑动轴承的结构（二）推力滑动轴承的结构1. 1. 固定式：实心式，单环式，空心式，多环式固定式：实心式，单环式，空心式，多环式2. 2. 多油楔式，可倾扇面式多油楔式，可倾扇面式 易形成液体润滑易形成液体润滑可倾瓦止推轴承示意图：可倾瓦止推轴承示

23、意图：12-4 12-4 轴瓦的材料和结构轴瓦的材料和结构轴瓦是轴承上直接与轴颈接触的零件。轴瓦表轴瓦是轴承上直接与轴颈接触的零件。轴瓦表面既承受载荷又是摩擦面，因此轴瓦是轴承的面既承受载荷又是摩擦面，因此轴瓦是轴承的重要组成部分。重要组成部分。（一）轴瓦的材料（一）轴瓦的材料1. 1. 对轴瓦材料的主要要求对轴瓦材料的主要要求 摩擦系数小，磨损小；摩擦系数小，磨损小； 抗粘着性好；抗粘着性好； 适应性好：硬度低适应性好：硬度低, ,塑性好塑性好, ,弹性系数低的材料弹性系数低的材料 适应性好；适应性好； 容纳异物的能力；容纳异物的能力； 抗疲劳性好；减薄轴承合金的厚度，制成轴承衬；抗疲劳性好

24、；减薄轴承合金的厚度，制成轴承衬； 强度：抗压强度，疲劳强度，抗冲击能力；强度：抗压强度，疲劳强度，抗冲击能力； 抗腐蚀性；抗腐蚀性； 价格及来源。价格及来源。2. 2. 常用的轴瓦材料常用的轴瓦材料1) 1) 轴承合金（巴氏合金）轴承合金（巴氏合金）轴承衬材料轴承衬材料锡基：以锡为基本成分加入锡基：以锡为基本成分加入适量锑、铜。适量锑、铜。 如：如：ZChSnSb10ZChSnSb106 6铅基：以铅为基本成分加入铅基：以铅为基本成分加入适量锡、锑。适量锡、锑。 如：如：ZChPbSn16ZChPbSn1616162 2均为优良的轴承材料，但锡基抗腐蚀性、抗粘着均为优良的轴承材料，但锡基抗腐

25、蚀性、抗粘着性好；而铅基抗腐蚀性较差。性好；而铅基抗腐蚀性较差。软基体软基体硬颗粒硬颗粒2) 2) 铜合金铜合金常用轴瓦材料常用轴瓦材料 铸造锡磷青铜铸造锡磷青铜 如：如：ZCuSn10P1 ZCuSn10P1 性能最好的铜合金。性能最好的铜合金。 铸造锡锌铅青铜铸造锡锌铅青铜 如如ZCuSn5Pb5Zn5ZCuSn5Pb5Zn5 铸造铅青铜铸造铅青铜 如如 ZCuPb30 ZCuPb30 用于双金属或三金属轴瓦。用于双金属或三金属轴瓦。 铸造铝青铜铸造铝青铜 如如 ZCu10Fe3 ZCu10Fe3 强度高，硬度高，强度高，硬度高， 与淬硬且表面光洁度高的轴颈配用。与淬硬且表面光洁度高的轴颈

26、配用。 铸造黄铜铸造黄铜 如如ZCuZn16Si4ZCuZn16Si4或或ZCuZn40Mn2 ZCuZn40Mn2 用于滑动速度不高的轴瓦。用于滑动速度不高的轴瓦。 3) 3) 铝合金铝合金双金属轴瓦双金属轴瓦 如如2%2%铝锡合金强度高，耐腐蚀，导热性好；铝锡合金强度高，耐腐蚀，导热性好； 轴颈表面必须具有高硬度、高表面光洁度。轴颈表面必须具有高硬度、高表面光洁度。4) 4) 铸铁：耐磨铸铁，球墨铸铁。铸铁：耐磨铸铁，球墨铸铁。 轻载、低速轴承的轴瓦材料。轻载、低速轴承的轴瓦材料。5) 5) 多孔质金属材料（含油轴承）多孔质金属材料（含油轴承）多孔质结构，多孔质结构， 具有自润滑作用。具有

27、自润滑作用。 用于平稳无冲击载荷，中、小速度下。用于平稳无冲击载荷，中、小速度下。6) 6) 其他非金属材料其他非金属材料 如石墨、橡胶、酚醛胶布、尼龙如石墨、橡胶、酚醛胶布、尼龙见表见表12122 (2 (金属材料）金属材料） 表表12123 (3 (非金属材料）非金属材料）（二）轴瓦的结构（二）轴瓦的结构 已标准化，可直接由手册中查出（自学）已标准化，可直接由手册中查出（自学）要点：要点： 1. 1. 轴瓦的形式和结构轴瓦的形式和结构 常用的轴瓦有整体式和对开式两种结构。常用的轴瓦有整体式和对开式两种结构。2. 2. 轴瓦的定位轴瓦的定位 轴向定位轴向定位两端凸缘；两端凸缘； 周向定位周向

28、定位紧定螺钉、销钉。紧定螺钉、销钉。3. 3. 油孔及油槽：使油可靠地流到摩擦面。油孔及油槽：使油可靠地流到摩擦面。 轴向油槽轴向油槽单轴向油槽、双轴向油槽单轴向油槽、双轴向油槽 周向油槽周向油槽宽度一定时，设有周向油槽轴承宽度一定时，设有周向油槽轴承 的承载能力低于设有轴向油槽的轴承。的承载能力低于设有轴向油槽的轴承。12-5 12-5 不完全液体润滑滑动轴承的设计计算不完全液体润滑滑动轴承的设计计算（三）设计计算（三）设计计算已知条件：已知条件：d(d(轴颈直径轴颈直径) )、n (n (转速转速) )、P(P(轴承载荷轴承载荷) )不完全液体润滑滑动轴承用于：速度较低、载不完全液体润滑滑

29、动轴承用于：速度较低、载荷不大、工作要求不高的场合。荷不大、工作要求不高的场合。一、一、 径向滑动轴承的计算径向滑动轴承的计算（一）主要失效形式：磨损（一）主要失效形式：磨损（二）设计准则：保持边界膜，防止过度磨损（二）设计准则：保持边界膜，防止过度磨损设计步骤：设计步骤：1.1.确定轴承类型，选择轴瓦材料确定轴承类型，选择轴瓦材料 表表12122 2、表、表12123 32.2.确定轴瓦宽度确定轴瓦宽度B B：选定：选定B/ dB/ d，根据已知，根据已知d d即可定即可定B B3. 3. 轴承工作能力验算轴承工作能力验算 比压比压p p的验算：防止过度磨损的验算：防止过度磨损)MPa(pd

30、BFp 式中：式中：pp轴瓦材料的许用比轴瓦材料的许用比压。查表压。查表12122 2、表、表12123 3 f pV f pV值验算（值验算（f f 为摩擦系数）：为摩擦系数）： 限制轴承表面发热量，防止边界膜破裂限制轴承表面发热量，防止边界膜破裂312212pVs/mMPapVB19100Fn100060dnBdFpv、表、表查表查表式中：式中： dnFB 轴颈圆周速度轴颈圆周速度V V的验算：限制由于安装误差，使轴的验算：限制由于安装误差，使轴承边缘压力增大，当承边缘压力增大，当V V过大时，造成轴承边缘工作温过大时，造成轴承边缘工作温度过高。度过高。312212VV100060dnV、

31、表、表表表式中式中 4. 4. 选择轴承的配合选择轴承的配合根据不同使用要求，保证一定的旋转精度，根据不同使用要求，保证一定的旋转精度，按表按表12124 4合理选择轴承的配合，以保证一定合理选择轴承的配合，以保证一定的间隙。的间隙。二、止推滑动轴承的计算二、止推滑动轴承的计算1. 1. 验算轴承的平均压力验算轴承的平均压力p)dd(4zFAFp2122aa F Fa a轴向载荷，轴向载荷，N Nz z环的数目环的数目pp许用压力，许用压力，MpaMpa见表见表12127 7s/m100060dnV MPadbzFpa s/mMPabz60000nFpVa 式中：式中：b b轴颈环形工作宽度，

32、轴颈环形工作宽度，mmmm n n轴颈的转速，轴颈的转速，r/minr/min V V轴颈的圆周速度，轴颈的圆周速度，m/sm/s pV pVpV pV 的许用值，的许用值，MPaMPa m/s , m/s , 见表见表12127 72. 2. 验算轴承的验算轴承的pVpV值值12-6 12-6 流体动力润滑径向滑动轴承设计计算流体动力润滑径向滑动轴承设计计算按摩擦表面间油膜形成原理分为：按摩擦表面间油膜形成原理分为：流体动力润滑流体动力润滑动压轴承动压轴承流体静力润滑流体静力润滑静压轴承静压轴承（一）流体动力润滑的基本方程（雷诺方程）（一）流体动力润滑的基本方程（雷诺方程）基本方程：建立流体

33、动力润滑的条件；油膜压基本方程：建立流体动力润滑的条件；油膜压力的分布情况。力的分布情况。两平板被一层油膜完全隔开，两平板被一层油膜完全隔开， 一定，一定，A A（动板），（动板），B B（定板），取一微单元体。（定板），取一微单元体。假定：假定： 层流层流 沿沿Z Z轴方向无流动轴方向无流动 流体不可压缩流体不可压缩 忽略流体的惯性力和重力忽略流体的惯性力和重力 粘度与压力无关粘度与压力无关 相对运动表面为理想光滑表面相对运动表面为理想光滑表面xyzvBAdxdzdypdydz dxdzdxdz)dyy( dydz)dxxpp( 沿沿x x方向的平衡条件：方向的平衡条件： x=0 x=0yv

34、yxp0dxdz)dyy(dxdzdydz)dxxpp(pdydz 由牛顿粘性液摩擦定律由牛顿粘性液摩擦定律整理后得整理后得xp2)yh(yh)yh(VvhVxp2hC0vhyVCVv0yCCCyCy)xp(21vvxyxp1yvyvxp12212122222 代入公式得：代入公式得：时，时，当当时，时，当当由边界条件确定由边界条件确定、积分常数积分常数方向油层的运动速度方向油层的运动速度积分两次，求得沿积分两次，求得沿对对或或代入：代入：根据无侧漏条件及流量连续性定理，在单位根据无侧漏条件及流量连续性定理，在单位时间内流过各剖面的流量应相等，任意剖面时间内流过各剖面的流量应相等，任意剖面上的

35、流量为上的流量为 h0vdyQ)xp12h(dxddxdh2V0)xp12h(dxddxdh2VdxdQxp12h2Vhdyxp2)yh(yh)yh(VQv333h0 ：雷诺方程的一般表达式雷诺方程的一般表达式代入积分：代入积分：将将沿油压最大处沿油压最大处方向呈线性分布方向呈线性分布该处油层速度沿该处油层速度沿的油膜厚度为的油膜厚度为即即y,h0 xppp0max )hh(hV6xpxp12h2Vh2VhQ0330 动压轴承的基本方程：动压轴承的基本方程： 为什麽收敛性楔形间隙能形成动压油膜？平为什麽收敛性楔形间隙能形成动压油膜？平行间隙、发散性楔形间隙呢？行间隙、发散性楔形间隙呢？P PP

36、 PQ Q木楔木楔P P水楔水楔油楔油楔 A Av vB BP P1. 1. 平行间隙平行间隙油层速度沿油层速度沿y y方向呈三角形分布，各截面流量、方向呈三角形分布，各截面流量、流速相同流速相同出出进进出出进进0PPQQ 没有油压，油膜不能承受载荷，接触面直接没有油压，油膜不能承受载荷，接触面直接接触，无法实现液体摩擦。接触，无法实现液体摩擦。v vx xo oP=0P=0A AB B2. 2. 收敛性楔形间隙收敛性楔形间隙油由大口进小口出，因为油不油由大口进小口出，因为油不可压缩，流量守恒，所以油膜可压缩，流量守恒，所以油膜建立起油压，以保持流量守恒。建立起油压，以保持流量守恒。油压与外载

37、荷油压与外载荷P P平衡。平衡。各截面油层速度分布各截面油层速度分布= =线性分布线性分布+ +抛物线分布抛物线分布Pvxyh0V=00 xPP0PPmax 中间偏前方中间偏前方出出进进该截面仅有速度流动没有压力流动，因此呈三角该截面仅有速度流动没有压力流动，因此呈三角形分布。形分布。同理可证：发散性楔形间隙，油膜亦不能建立油压。同理可证：发散性楔形间隙，油膜亦不能建立油压。结论：结论：收敛性楔形间隙收敛性楔形间隙可以建立流体动压润滑。可以建立流体动压润滑。建立流体动力润滑的条件：建立流体动力润滑的条件：1.1.相对运动两表面间必须形成收敛性楔形间隙相对运动两表面间必须形成收敛性楔形间隙. .

38、)hh0 （即（即2. 2. 相对运动两表面必须有一定的润滑速度相对运动两表面必须有一定的润滑速度V V xpV当当V V下降到一定程度，不足以承受外下降到一定程度，不足以承受外载荷时，失效。载荷时，失效。3. 3. 流体必须有一定粘度，供油量充足。流体必须有一定粘度，供油量充足。 承载能力承载能力xp（二）径向滑动轴承形成流体动力润滑的过程（二）径向滑动轴承形成流体动力润滑的过程向心轴承建立液体动压润滑的过程可分为三个阶段：向心轴承建立液体动压润滑的过程可分为三个阶段： 轴的启动阶段；轴的启动阶段； 不稳定润滑阶段：不稳定润滑阶段： 轴颈沿轴承内壁上爬，不时发生表面接触的摩擦；轴颈沿轴承内壁

39、上爬，不时发生表面接触的摩擦； 液体动压润滑运行阶段：液体动压润滑运行阶段： 这时由于转速足够高，带入到摩擦面间的油量充这时由于转速足够高，带入到摩擦面间的油量充 足，能形成楔形油膜，将轴抬起。足，能形成楔形油膜，将轴抬起。轴中心的位置将随着转速与载荷的不同而不断地轴中心的位置将随着转速与载荷的不同而不断地改变。改变。 则承载能力则承载能力在一般情况下在一般情况下P,n轴心轨迹n=0n00nn（三）径向滑动轴承的几何关系和承载量系数（三）径向滑动轴承的几何关系和承载量系数B/2B/2B/2B/2r rR Re eh h F Fz zw wo og g j jj j0 0j j2 2aj jaj

40、 j1hmaxpmaxh0hmino11. 1. 向心轴承的几何关系向心轴承的几何关系用极坐标表示比较方便，用极坐标表示比较方便，oooo1 1极坐标轴。极坐标轴。轴承间隙：轴承间隙： =D-d=D-d， =R-r, =R-r, = = /d=/d= /r/r偏位角偏位角j ja a，液体动压油膜起始角，液体动压油膜起始角j j1 1，终止角，终止角j j2 2油膜厚度油膜厚度h h，最小油膜厚度，最小油膜厚度h hminmin，最大比压处油，最大比压处油膜厚度膜厚度h h0 0偏心距偏心距e e，相对偏心距，相对偏心距 e)1(r)1(erRh)cos1(h)cos1(coseoa)rR(h

41、min00 j j j j j j 同理同理2. 2. 承载量系数承载量系数C Cp p雷诺方程用极坐标表示：令雷诺方程用极坐标表示：令dx=rddx=rdj j，V=rV=rw w，将，将h,hh,h0 0代入代入j jj j j j j j w w j jj j j j j j w w d)cos1()cos(cos6d)cos1()cos1()cos1(6dp302302j j j j j j j j w w j jj jj jj jd)cos1()cos(cos6p1302剖面处的作用力剖面处的作用力任意任意j j j jj jj jrdpprd 上的压力：上的压力：作用在微弧作用在微

42、弧 j jj j j j j j j j j j j j w w j jj j j j j jj j j j j j j j j jj jj jj jj jj jj jj jj jj jj jj jj j2112121d)cos(d)cos1()cos(cosr6d)cos(rppprd)cos(p)(180cosppa302ayyaay：度上的垂直分力总和为度上的垂直分力总和为轴承横剖面处，单位长轴承横剖面处，单位长：在外载荷方向上的分力在外载荷方向上的分力油膜承载能力理论上油膜承载能力理论上p py y B B。但因侧漏，沿。但因侧漏，沿z z轴方轴方向的压力呈抛物线分布。向的压力呈抛物线

43、分布。有关有关及及修正系数，与修正系数，与式中：式中：表达式为：表达式为： d/BC)Bz2(1 Cpp2yy轴轴承承包包角角：（承承载载量量系系数数令令油油膜膜承承载载能能力力VB2FdBFC)360,180,120),d/B( fdz)Bz2(1 Cd)cos(d)cos1()cos(cos3CCdBCrB2dz)Bz2(1 Cd)cos(d)cos1()cos(cosr6dzpF22p22B2Ba30pp2p222B2Ba3022B2By211211 w w j jj j j j j j j j j j j j w w w w j jj j j j j j j j j j j j w w

44、 j jj jj jj j j jj jj jj j 数值解。数值解。时的时的列出表格，书中给出列出表格，书中给出，有限元，差分法）求出有限元，差分法）求出利用计算机（数值解，利用计算机（数值解，ppC180C ( (四）最小油膜厚度四）最小油膜厚度h hminmin确定确定查表查表，根据根据其中其中812d/BC)1(rhpmin 、使用的影响。、使用的影响。考虑结构、制造、安装考虑结构、制造、安装安全裕度安全裕度（不平度不平度轴颈及轴承表面平均轴颈及轴承表面平均临界最小油膜厚度。临界最小油膜厚度。式中式中式式液体摩擦状态的判断液体摩擦状态的判断有限制：有限制：对对。，随随)25 . 1hh

45、h)25 . 1(hhhF2121cmincmincminminminmin （五）轴承的热平衡计算（五）轴承的热平衡计算防止轴承过热防止轴承过热热平衡：发热量热平衡：发热量= =散热量散热量 H = HH = H1 1 + H+ H2 2)tt (dB)tt ( cQfpVi0si0 式中：式中：Q Q耗油量，由耗油量系数求出。耗油量，由耗油量系数求出。(m(m3 3/s)/s) 油的密度。矿物油油的密度。矿物油 =850=850 900kg/m900kg/m3 3C C油的比热。矿物油油的比热。矿物油 c=1675c=1675 2090J/(kg2090J/(kgcc）t t0 0油的出口

46、温度（油的出口温度（cc）t ti i油的入口温度（油的入口温度（cc） t ti i 35 35 40 c40 c s s散热系数，随轴承结构和散热条件而定。散热系数，随轴承结构和散热条件而定。轻型结构：周围介质温度高，散热困难（轧钢机）：轻型结构：周围介质温度高，散热困难（轧钢机）： s s =50W/(m=50W/(mc)c)中型结构：一般通风条件：中型结构：一般通风条件： s s =80W/(m=80W/(mc)c)重型结构：良好冷却条件：重型结构：良好冷却条件： s s =140W/(m=140W/(mc)c)。单位为单位为为润滑油的动力粘度，为润滑油的动力粘度，；位为位为为轴承的平

47、均压力，单为轴承的平均压力，单的单位为的单位为、；为轴颈角速度，单位为为轴颈角速度，单位为时，时，（的轴承的轴承对于对于的系数，的系数，为随轴承宽径比而变化为随轴承宽径比而变化式中式中摩擦系数，摩擦系数，查出。查出。由图由图及偏心率及偏心率根据宽径比根据宽径比数，数，耗油量系数，无纲量耗油量系数，无纲量式中：式中：sPaPap;mmdBs/rad; 11d/B;)B/d1d/B55. 0pff1612d/BVBdQCV)VBdQ(cp)f(ttt5 . 1si0 w w ww 轴承由入口到出口温度不断升高，轴承中各点轴承由入口到出口温度不断升高，轴承中各点温度不同，一般采用计算平均温度来限制温

48、升温度不同，一般采用计算平均温度来限制温升不致过高。不致过高。；校核入口温度校核入口温度计算计算设计时先选定设计时先选定润滑油平均温度：润滑油平均温度：2ttttttC752tttmiimim 当当t ti i3535 40C40C，轴承易于建立热平衡，承载能，轴承易于建立热平衡，承载能力富裕，应降低力富裕，应降低t tm m并适当降低轴瓦及轴颈表面光并适当降低轴瓦及轴颈表面光洁度，再进行计算。洁度，再进行计算。当当t ti i3535 40C40C，轴承不易于建立热平衡，需加，轴承不易于建立热平衡，需加大间隙，适当提高摩擦表面光洁度。大间隙，适当提高摩擦表面光洁度。轴承冷却方法：水套，加快循环。轴承冷却方法：水套，加快循环。（六）参数选择（六）参数选择1. 1. 宽径比宽径