第15章 滑动轴承

1、第第1515章章 滑动轴承滑动轴承Northwest A&F University第第15章章 滑动轴承滑动轴承本章大纲计划本章大纲计划4学时，学时，（一）教学要求（一）教学要求: 掌握零件的耐磨性和摩擦状态；掌握动压润滑掌握零件的耐磨性和摩擦状态；掌握动压润滑的形成原理和条件；的形成原理和条件； 熟悉滑动轴承的结构型式及其熟悉滑动轴承的结构型式及其应用特点、轴瓦及轴承衬材料。熟悉润滑剂的种类应用特点、轴瓦及轴承衬材料。熟悉润滑剂的种类和应用场合、润滑装置、非液体摩擦滑动轴承的计和应用场合、润滑装置、非液体摩擦滑动轴承的计算。算。（二）教学的重点与难点（二）教学的重点与难点 重点：重点

2、：动压润滑的形成原理与条件。动压润滑的形成原理与条件。 难点：难点：滑动轴承的结构型式、动压润滑的形成原滑动轴承的结构型式、动压润滑的形成原理和条件。理和条件。 （三）教学内容（三）教学内容第第1515章章 滑动轴承滑动轴承Northwest A&F University根据轴承中摩擦性质不同：根据轴承中摩擦性质不同： 滑动（摩擦）轴承滑动（摩擦）轴承(15(15章）章） 滚动（摩擦）轴承滚动（摩擦）轴承 （1616章）章） 向心轴承向心轴承承受径向力承受径向力 根据承受载不同：根据承受载不同： 向心推力轴承向心推力轴承承受两个力承受两个力 推力轴承推力轴承承受轴向力承受轴向力概述概述

3、 使用哪一种轴承，取决使用上、工艺上很多因素，但使用哪一种轴承，取决使用上、工艺上很多因素，但是由于滑动轴承摩擦损是由于滑动轴承摩擦损耗耗都比较大，维护复杂，多数场合都比较大，维护复杂，多数场合选用滚动轴承。但又由于滑动轴承本身的独特的优点，在选用滚动轴承。但又由于滑动轴承本身的独特的优点，在某些特殊场合仍占有重要地位。某些特殊场合仍占有重要地位。 轴承功用：一是支承轴及轴上零件，保持轴的旋转精度。轴承功用：一是支承轴及轴上零件，保持轴的旋转精度。 二是减少轴与支承面之间的摩擦和磨损。二是减少轴与支承面之间的摩擦和磨损。第第1515章章 滑动轴承滑动轴承Northwest A&F Un

4、iversity如如特高转数（滚动轴承噪音大，寿命低）；特高转数（滚动轴承噪音大，寿命低）； 对轴的支承位置特别精确（滑动轴承影响精度的零对轴的支承位置特别精确（滑动轴承影响精度的零件数少）；件数少）； 特大轴（单件生产造价高）；特大轴（单件生产造价高）； 受冲击和振动大的场合（滑动轴承油层的缓冲和阻受冲击和振动大的场合（滑动轴承油层的缓冲和阻尼）；尼）； 必必须作剖分式（曲轴）；须作剖分式（曲轴）； 轴排列紧密时，无空间可选径向尺寸较小的滑动轴轴排列紧密时，无空间可选径向尺寸较小的滑动轴承；承； 有特殊性的介质情况下（水、腐蚀性介质中）。有特殊性的介质情况下（水、腐蚀性介质中）。 第第151

5、5章章 滑动轴承滑动轴承Northwest A&F University一干摩擦一干摩擦（f =0.2f =） 不加任何润滑剂，磨损严重，功不加任何润滑剂，磨损严重，功耗很大，出现轴瓦烧毁等。耗很大，出现轴瓦烧毁等。 滑动轴承根据其相对运动的两表面间的油膜形成原理滑动轴承根据其相对运动的两表面间的油膜形成原理的不同，可分为：的不同，可分为：流体动力润滑轴承（动压轴承）和流体静力润滑轴承流体动力润滑轴承（动压轴承）和流体静力润滑轴承（静压轴承）。本章主要讨论动压轴承。（静压轴承）。本章主要讨论动压轴承。二二 . .边界摩擦边界摩擦（f =0.1f =）

6、 有极薄的边界油膜，油膜厚度有极薄的边界油膜，油膜厚度1m1m，部分高峰相互搓削，不，部分高峰相互搓削，不能消除磨损，可减轻磨损。能消除磨损，可减轻磨损。v151 摩擦状态摩擦状态 按表面润滑情况，摩擦有以下几种状态：按表面润滑情况，摩擦有以下几种状态：v第第1515章章 滑动轴承滑动轴承Northwest A&F University三液体摩擦三液体摩擦 （f=0.001f=0.0010.010.01） 有较厚的压力油膜（有较厚的压力油膜（有几十微米），能满足动压有几十微米），能满足动压润滑的形成条件润滑的形成条件, ,是理想情是理想情况。况。四混合摩擦四混合摩擦 处于干摩擦、边界摩

7、擦处于干摩擦、边界摩擦和液体摩擦的混合状态，称和液体摩擦的混合状态，称为混合摩擦或叫非液体摩擦。为混合摩擦或叫非液体摩擦。 轴承无润滑是很危险的，如火车上每节车厢乘务员室都轴承无润滑是很危险的，如火车上每节车厢乘务员室都有监视轴承润滑油温度的表，若无润滑车会翻倒。有监视轴承润滑油温度的表，若无润滑车会翻倒。v第第1515章章 滑动轴承滑动轴承Northwest A&F University 处于干摩擦和边界摩擦的情况，表面都会有磨损（运动副处于干摩擦和边界摩擦的情况，表面都会有磨损（运动副中，摩擦表面物质不断损失的现象），除非运动副摩擦表面为中，摩擦表面物质不断损失的现象），除非运动副

8、摩擦表面为一层润滑剂所隔开，而不直接接触，否则磨损总是难免的。但一层润滑剂所隔开，而不直接接触，否则磨损总是难免的。但只要磨损速度稳定缓慢，零件就能保持一定寿命。所以在预定只要磨损速度稳定缓慢，零件就能保持一定寿命。所以在预定使用期限内，零件的磨损量不超过允许值时，就认为是正常磨使用期限内，零件的磨损量不超过允许值时，就认为是正常磨损。据统计损。据统计80%80%损坏零件是因磨损而报废，提高零件耐磨性很损坏零件是因磨损而报废，提高零件耐磨性很重要。磨损现象相当复杂，主要类型有象重要。磨损现象相当复杂，主要类型有象9 94 4讲的：讲的：1 1磨粒磨损磨粒磨损：使表面材料脱落，留下沟纹。：使表面

9、材料脱落，留下沟纹。2 2粘着磨损（胶合）粘着磨损（胶合）：使材料产生塑性流动，粘着转移严重：使材料产生塑性流动，粘着转移严重时摩擦表面相互咬死。时摩擦表面相互咬死。3 3疲劳磨损（点蚀）疲劳磨损（点蚀）：表层金属小片剥落下来，形成小坑。：表层金属小片剥落下来，形成小坑。4 4腐蚀磨损：腐蚀磨损：与周围介质发生（电）化学反应。与周围介质发生（电）化学反应。一般要求一般要求pvpvpvpv ，pppp第第1515章章 滑动轴承滑动轴承Northwest A&F University一、向心滑动轴承一、向心滑动轴承整体式径向滑动轴承特点特点：结构简单，成本低廉。结构简单，成本低廉。 因磨损

10、而造成的间隙无法调整。因磨损而造成的间隙无法调整。 只能从沿轴向装入或拆出。只能从沿轴向装入或拆出。应用：应用：低速、轻载或间歇性工作的机器中。低速、轻载或间歇性工作的机器中。轴承座整体轴套螺纹孔油杯孔15152 2 滑动轴承的结构形式滑动轴承的结构形式第第1515章章 滑动轴承滑动轴承Northwest A&F University径向滑动轴承的典型结构2对开式向心滑动轴承对开式向心滑动轴承特点特点：结构复杂、可以调整磨损而造成的结构复杂、可以调整磨损而造成的 间隙、安装方便。间隙、安装方便。应用场合应用场合：低速、轻载或间歇性工作的机器中。低速、轻载或间歇性工作的机器中。对开式轴承

11、(整体轴套)螺栓轴承盖轴承座油杯座孔螺母套管上轴瓦下轴瓦对开式轴承(剖分轴套)第第1515章章 滑动轴承滑动轴承Northwest A&F University 轴瓦是轴承的重要零件，润滑由非承载区引入，分别开有轴瓦是轴承的重要零件，润滑由非承载区引入，分别开有各个方向的油沟。各个方向的油沟。 若载荷方向有较大的偏斜时，轴承的中分面可斜着布置若载荷方向有较大的偏斜时，轴承的中分面可斜着布置，使中分面垂直于或接近垂直于载荷。一些大型的液体润滑的滑使中分面垂直于或接近垂直于载荷。一些大型的液体润滑的滑动轴承润滑油从两侧导入。（图动轴承润滑油从两侧导入。（图15-615-6）第第1515章章

12、 滑动轴承滑动轴承Northwest A&F University第第1515章章 滑动轴承滑动轴承Northwest A&F University 宽径比宽径比轴瓦宽度与轴颈直径之比轴瓦宽度与轴颈直径之比B/dB/d，它是滑动轴承，它是滑动轴承的重要参数之一，对于液体润滑的重要参数之一，对于液体润滑B/dB/d取取0.50.51 1；非液体润滑；非液体润滑B/dB/d取取1.5。太大油泄露，使油量不足，磨损过速；太。太大油泄露，使油量不足，磨损过速；太小，轴弯曲变形，引起载荷集中，磨损加剧。小，轴弯曲变形，引起载荷集中，磨损加剧。二二.推力滑动轴承推力滑动轴

13、承 用来承受轴上的轴向力。由轴承座和止推轴颈组成。用来承受轴上的轴向力。由轴承座和止推轴颈组成。常用的轴颈结构形式有：常用的轴颈结构形式有：FaFaFaFa空心式单环式多环式第第1515章章 滑动轴承滑动轴承Northwest A&F University径向滑动轴承的典型结构3空心式空心式：轴颈接触面上压力分布较均匀，润滑条件较实心式：轴颈接触面上压力分布较均匀，润滑条件较实心式的改善。的改善。单环式单环式：利用轴颈的环形端面止推，结构简单，润滑方便，：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。广泛用于低速、轻载的场合。 多环式：多环式：不仅能承受较大的轴

14、向载荷，有时还可承受双向轴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比单环式低50%50%。 其工作面可以是轴端面或其工作面可以是轴端面或轴上环行平面，但两平行轴上环行平面，但两平行平面之间是不能形成动油平面之间是不能形成动油膜的，因此须沿轴承止推膜的，因此须沿轴承止推面按若干扇形开出楔形，面按若干扇形开出楔形，固定式固定式 可调式可调式第第1515章章 滑动轴承滑动轴承Northwest A&F University15153 3 轴瓦及轴承衬材料轴瓦及轴承衬材料 轴瓦

15、其主要失效形式是磨料磨损和粘着磨损。根据它的工轴瓦其主要失效形式是磨料磨损和粘着磨损。根据它的工作情况轴瓦材料不仅要与轴颈摩擦系数小、磨损少，同时还应作情况轴瓦材料不仅要与轴颈摩擦系数小、磨损少，同时还应导热性好，热膨胀系数小、抗蚀、抗胶合能力强，有足够的强导热性好，热膨胀系数小、抗蚀、抗胶合能力强，有足够的强度和塑性，同时廉价。条件很苛刻，很难寻找。一般根据具体度和塑性，同时廉价。条件很苛刻，很难寻找。一般根据具体情况满足主要要求。或者是用两层不同金属作成轴瓦，将薄层情况满足主要要求。或者是用两层不同金属作成轴瓦，将薄层材料粘附在轴瓦基体上，附上去的通常叫材料粘附在轴瓦基体上，附上去的通常叫

16、轴承衬轴承衬。轴承衬轴承衬第第1515章章 滑动轴承滑动轴承Northwest A&F University一一巴氏合金巴氏合金（巴比特发明的）（巴比特发明的）http:/ 1 1 锡锑：锡锑：f f小，抗胶合强，吸附油，耐蚀性好，用于高速小，抗胶合强，吸附油，耐蚀性好，用于高速重载。但价高、强度差，常做轴承衬。重载。但价高、强度差，常做轴承衬。 2 2 铅锑：与锡锑相似，只是材质脆，不能承受冲击载荷，铅锑：与锡锑相似，只是材质脆，不能承受冲击载荷，用中速、中载时。用中速、中载时。轴承合金在轴承合金在110110度开始软化，因此工作温度控制在度开始软化，因此工作温度控制在110110度

17、内。度内。 常用的轴承瓦和轴承衬材料有：常用的轴承瓦和轴承衬材料有：二二青铜青铜 可单独做轴瓦，也可将青铜浇铸在钢或铸铁轴瓦的内可单独做轴瓦，也可将青铜浇铸在钢或铸铁轴瓦的内壁上。有锡青铜（中速重载）、铅青铜壁上。有锡青铜（中速重载）、铅青铜（中速中载）（中速中载） 、铝、铝青铜青铜（低速重载）（低速重载） 。适宜工作温度小于。适宜工作温度小于250250 。第第1515章章 滑动轴承滑动轴承Northwest A&F University三具有特殊性能的轴承材料三具有特殊性能的轴承材料 用粉末冶金法（经制粉、成型、烧结等工艺）、陶制金用粉末冶金法（经制粉、成型、烧结等工艺）、陶制金属

18、做成含油轴承，其轴承具有多孔性组织，空隙内可贮存润属做成含油轴承，其轴承具有多孔性组织，空隙内可贮存润滑油，用在加油不便的地方。另外还有：滑油，用在加油不便的地方。另外还有：铸铁铸铁：在不重要或低速轻载场合。：在不重要或低速轻载场合。塑料：塑料：f f小，耐蚀、可用水、油、化学溶液润滑，足够的抗压小，耐蚀、可用水、油、化学溶液润滑，足够的抗压和疲劳强度，承受冲击，塑性好，可以嵌藏外来杂质，防止和疲劳强度，承受冲击，塑性好，可以嵌藏外来杂质，防止损伤轴颈。但又有缺点导热性差、易变形等。常做轴衬。损伤轴颈。但又有缺点导热性差、易变形等。常做轴衬。橡胶：橡胶：弹性好，减振，平稳，常用潜水泵上；弹性好

19、，减振，平稳，常用潜水泵上； 性能见表性能见表151。第第1515章章 滑动轴承滑动轴承Northwest A&F University表表15-1 常用轴瓦及轴承衬材料的性能常用轴瓦及轴承衬材料的性能材料及其代号材料及其代号铸锡锑轴承合金铸锡锑轴承合金ZSnSb11Cu6铸铅锑轴承合金铸铅锑轴承合金ZPbSb16Sn16Cu2铸锡青铜铸锡青铜ZCuSn10P1铸锡青铜铸锡青铜ZCuSn5Pb5Zn5铸铝青铜铸铝青铜ZCuAl10Fe3pMpapvMpa.m/s平稳平稳冲击冲击25202015HBS金属型金属型 砂型砂型最高工作最高工作温度温度轴径硬度轴径硬度150HBS150HBS1

20、50HBS150HBS45HBC45HBC45HBC45HBC45HBC45HBC150150150150280280280280280280272730309090808065656060110110100100151515158 815151010151515151212第第1515章章 滑动轴承滑动轴承Northwest A&F University15154 4 润滑济和润滑装置润滑济和润滑装置 一一.润滑剂润滑剂 目的目的 :减小摩擦，减少磨损，冷却，吸振，防锈等。减小摩擦，减少磨损，冷却，吸振，防锈等。 也有气体，如空气、氢气等，对非金属，可用水做润滑剂。也有气体，如空气、

21、氢气等，对非金属，可用水做润滑剂。 1 1润滑油润滑油 润滑油的主要选择依据是黏度，它是表征液体流动的润滑油的主要选择依据是黏度，它是表征液体流动的内摩擦性能。根据两平行板间油的流动，得出牛顿液体流内摩擦性能。根据两平行板间油的流动，得出牛顿液体流动定律：动定律： 润滑油润滑油液体润滑剂液体润滑剂 分类分类 ： 润滑脂润滑脂半液体润滑剂半液体润滑剂 固体润滑剂固体润滑剂第第1515章章 滑动轴承滑动轴承Northwest A&F University又引出运动黏度又引出运动黏度 )(cst 我国石油产品是按运动黏度我国石油产品是按运动黏度标定的，见表标定的，见表15152 2。动力黏度

22、和运动黏度单位分别在动力黏度和运动黏度单位分别在国际单位制国际单位制和和厘米克秒制厘米克秒制中的对应关系如下：中的对应关系如下：)(Pdydu动力黏度动力黏度国际国际单位制单位制厘米克秒制厘米克秒制（动力黏度）动力黏度）（运（运动黏度）动黏度） （动力黏度）动力黏度） （运（运动黏度）动黏度）牛顿牛顿秒秒/ /米米2 2 帕帕秒秒米米2 2/ /秒秒泊泊斯斯或厘斯或厘斯Ns/m2 Pas m2/s P（Poise）、）、cPSt或或cSt换算：换算： 1N（kgm/s2）=105dyn（gcm/s2）、）、1P=1dyns/cm2、 1Pas =10P =1000cP、1St=1cm2/s =

23、100cSt、 1m2/s =104St=106cSt 第第1515章章 滑动轴承滑动轴承Northwest A&F University 润滑油黏度随着温度变化也是变润滑油黏度随着温度变化也是变化的，如图化的，如图158 8粘温变化曲线，一般粘温变化曲线，一般随压力变化较小，可忽略不计。润滑随压力变化较小，可忽略不计。润滑油的选用原则是：油的选用原则是：载荷大、温度高的载荷大、温度高的轴承，选运动黏度大的；载荷小、速轴承，选运动黏度大的；载荷小、速度高的轴承，选运动黏度小的。度高的轴承，选运动黏度小的。 由润滑油和各种稠化剂混合稠化而成。适宜于不易由润滑油和各种稠化剂混合稠化而成。适

24、宜于不易加油的垂直的摩擦表面上、速度不高的地方，受载荷、加油的垂直的摩擦表面上、速度不高的地方，受载荷、速度、温度影响不大，但摩擦损耗大，效率低。根据耐速度、温度影响不大，但摩擦损耗大，效率低。根据耐水性的好坏分为：水性的好坏分为：2 2润滑脂润滑脂 第第1515章章 滑动轴承滑动轴承Northwest A&F University3 3固体润滑剂固体润滑剂 在超过润滑油使用范围以外的场合才使用，如高温、低在超过润滑油使用范围以外的场合才使用，如高温、低速重载条件下，可调合在润滑油中使用，也涂覆、烧结在摩速重载条件下，可调合在润滑油中使用，也涂覆、烧结在摩擦表面形成覆盖膜。通常有石墨、

25、擦表面形成覆盖膜。通常有石墨、MoSMoS2 2等，将粗糙面填平，等，将粗糙面填平，形成镜面状的石墨润滑膜。形成镜面状的石墨润滑膜。钙基润滑脂：耐水，温度钙基润滑脂：耐水，温度t60Ct100Ct100C分解失效；分解失效；钠基润滑脂：不耐水，温度钠基润滑脂：不耐水，温度t115t115145C145C以下场合，与水分以下场合，与水分解；解；锂基润滑脂：耐水，锂基润滑脂：耐水，-20C t150C-20C t150C均适用，但价高。均适用，但价高。 第第1515章章 滑动轴承滑动轴承Northwest A&F University 二润滑方法及装置二润滑方法及装置1 1手浇润滑：用手浇

26、油壶向油口注油。手浇润滑：用手浇油壶向油口注油。2 2滴油润滑：用针阀式油杯（手柄平放关，竖起开）。滴油润滑：用针阀式油杯（手柄平放关，竖起开）。3 3油绳润滑：利用虹吸原理和棉纱的毛细管作用，连续的给油。油绳润滑：利用虹吸原理和棉纱的毛细管作用，连续的给油。4 4旋盖式油杯（对润滑脂）或油枪：间歇地供油。旋盖式油杯（对润滑脂）或油枪：间歇地供油。第第1515章章 滑动轴承滑动轴承Northwest A&F University6 6飞溅润滑：浸在油池中的零件旋转时将油溅到壳体内壁，飞溅润滑：浸在油池中的零件旋转时将油溅到壳体内壁，经特设油道进入轴承，油量不可调。经特设油道进入轴承，油

27、量不可调。7 7浸油润滑：部分轴承直接浸在油中以润滑轴承。浸油润滑：部分轴承直接浸在油中以润滑轴承。8 8压力润滑：用油泵，供油安全可靠，但设备复杂。常用于压力润滑：用油泵，供油安全可靠，但设备复杂。常用于发动机曲轴箱的压力润滑。发动机曲轴箱的压力润滑。5 5油环润滑：油环浸在油池，套在轴颈上被摩擦力带动油环旋转油环润滑：油环浸在油池，套在轴颈上被摩擦力带动油环旋转第第1515章章 滑动轴承滑动轴承Northwest A&F University15155 5 非液体摩擦滑动轴承的计算非液体摩擦滑动轴承的计算 非液体摩擦滑动轴承可用润滑油润滑，也可用润滑脂，非液体摩擦滑动轴承可用润滑油

28、润滑，也可用润滑脂，有时加入固体润滑剂，有利于形成坚固的边界油膜，那么维有时加入固体润滑剂，有利于形成坚固的边界油膜，那么维持边界油膜不遭破坏，是其设计时的依据，其步骤为：持边界油膜不遭破坏，是其设计时的依据，其步骤为： 已知已知d d、n n、F F； 选选B/dB/d；(0.8(） 验算验算pppp； pvmpv 选择配合选择配合 1111997767dHfHfHgH第第1515章章 滑动轴承滑动轴承Northwest A&F University实践证明：实践证明：对向心轴承对向心轴承)(21224pZddFppvmpv 对推力轴承：对推力轴承： pBdFPr1

29、00060pvdnBdFPvrvv第第1515章章 滑动轴承滑动轴承Northwest A&F University15156 6 动压润滑的基本原理动压润滑的基本原理一一. .动压润滑的形成原理与条件动压润滑的形成原理与条件 无载荷无载荷的两平行板之间液体各流层的速度呈三角形分的两平行板之间液体各流层的速度呈三角形分布，进油等于出油，图布，进油等于出油，图1516a，A板也不会下沉（流体力板也不会下沉（流体力学知识）。学知识）。 若承若承受载荷受载荷，油向两，油向两侧压出，上侧压出，上A板逐渐下沉，板逐渐下沉，直到与板直到与板B接触，如图接触，如图b。这说明两平行板间是不能这说明两平

30、行板间是不能形成压力油膜的。也不能形成压力油膜的。也不能承受外载荷。承受外载荷。 第第1515章章 滑动轴承滑动轴承Northwest A&F University 若两板不平行，且间隙沿运动方若两板不平行，且间隙沿运动方向由大变小，上板承受载荷为向由大变小，上板承受载荷为F F，图，图c c，由于液体是不可压缩的，使进口油速由于液体是不可压缩的，使进口油速与出口油速不再是三角形分布。而进与出口油速不再是三角形分布。而进口间隙大，速度曲线向内凹，出口端口间隙大，速度曲线向内凹，出口端间隙小，速度曲线向外凸，这样，才间隙小，速度曲线向外凸，这样，才能使进油量与出油量相等。这时间隙能使进油量与出油量相等。这时间隙内形成的液体压力将与外载荷内形成的液体压力将与外载荷F F平衡。平衡。这说明在间隙内形成了压力油膜。这说明在间隙内形成了压力油膜。 这种借助相对运动而在轴承间隙中形成的压力油膜称为这种借助相对运动而在轴承间隙中形成的压力油膜称为动压油膜动压油膜。总结以上形成动压油膜条件有：。总结以上形成动压油膜条件有：1. 两工作表面间必须有楔形间隙；两工作表面间必须