第十二章、滑动轴承

1、20122012年年1111月月1616日日机机 械械 设设 计计12-1、概述、概述一、分类一、分类1、根据轴承工作的摩擦性质分滑动(摩擦)轴承滚动(摩擦)轴承2、根据承载方向分径向轴承推力轴承边界摩擦：极限状态、边界膜作用；液体摩擦：两表面完全隔开；非液体摩擦（混合摩擦）：部分固体凸峰接触；3、根据轴承摩擦状态分干摩擦：两表面直接接触；干摩擦液体摩擦边界摩擦对于要求低摩擦的摩擦副，液体摩擦是比较理想的的状态，维持边界摩擦或混合摩擦是最低要求；对于要求高摩擦的摩擦副，则希望处于干摩擦状态或边界摩擦状态。摩擦摩擦：一物体与另一物体直接接触，当两者间有运动或有运动趋势时，接触表面要产生切向阻力（

2、即摩擦力摩擦力），这种现象成为摩擦摩擦。磨损磨损：使摩擦表面物质不断损失的现象称为磨损磨损。 单位时间里的磨损量称为磨损率磨损率。二、液体润滑滑动轴承按油膜形成原理二、液体润滑滑动轴承按油膜形成原理1、静压轴承2、流体动压润滑轴承无外部压力源，油膜靠摩擦面的相对运动而自动形成。三、特点及应用场合三、特点及应用场合1、寿命长、宜于高速；2、耐冲击、振动；油膜吸振作用；3、结构简单，可用于曲轴；4、承载能力高（重载）缺点：起动阻力大，润滑、维护较滚动轴承复杂。外部一定压力的流体进入摩擦面，建立压力油膜。四、润滑油主要特性四、润滑油主要特性1、粘度：流体抵抗变形能力，衡量流体内摩擦阻力大小的指标。粘

3、度 摩擦力发热 yuAF动力粘度 Pas（泊P）2、（润滑剂）油性油吸附于摩擦表面的性能，边界润滑取决于油的吸附能力。工业上常用运动粘度：sm /2（斯St）对于层流（牛顿流体）：转速高、压力小时，油的粘度应低一些；反之，粘度应高一些。高温时，粘度应高一些；低温时，粘度可低一些。3 3、选择原则、选择原则五、润滑脂五、润滑脂 特点：无流动性，可在滑动表面形成一层薄膜， 承载能力大，但性能不稳定，摩擦功耗大 。 适用场合 ：要求不高、难以经常供油，或者低速重载、 温度变化不大 以及作摆动运动的 轴承中。 性能指标：针入度和滴点。1 1、整体式、整体式结构简单、磨损后无法调整轴承间隙，装拆不便。用

4、于：低速、轻载的间歇工作场合，无法用于曲轴2 2、剖分式、剖分式特点于整体式相反5 . 1dB（宽径比）时，采用3 3、自动调心轴承、自动调心轴承一径向滑动轴承一径向滑动轴承 整体式滑动轴承整体式滑动轴承结构结构斜剖分式滑动轴承斜剖分式滑动轴承剖分式滑动轴承剖分式滑动轴承结构结构径向滑动轴承的结构径向滑动轴承的结构调心滑动轴承调心滑动轴承可调间隙的滑动轴承可调间隙的滑动轴承二止推滑动轴承二止推滑动轴承 实心式：实心式：支撑面上压强分布极不均匀，润滑很不利，导致支撑面磨损极不均匀，使用较少 空心式：空心式：支撑面上压强分布较均匀，润滑条件有所改善 单环式：单环式：利用轴环的端面止推，结构简单，润

5、滑方便，广泛用于低速轻载场合 多环式：多环式：可承受较单环更大的载荷，也可承受双向轴向载荷 a)实心式 b)空心式 c)单环式 d)多环式磨损及胶合点蚀及金属剥落一、失效形式 1）磨粒磨损 2）刮伤 3）胶合 4）疲劳剥落 5）腐蚀二、滑动轴承材料二、滑动轴承材料轴承材料轴瓦和轴承衬材料主要失效：磨损，其次强度不足引起的疲劳破坏等。1 1、轴、对材料的要求、轴、对材料的要求1）良好耐磨性、减摩性及磨合性（跑合性）2）足够的强度、塑性、嵌藏性、顺应性3）耐腐蚀性4）导热性好、线膨胀系数小5）工艺性好6）经济性2 2、常用材料、常用材料1、金属材料（）、青铜等；3、非金属材料塑性、橡胶等。强度低，

6、仅用作轴承衬2、粉末冶金材料，低速重载，具有自润滑性能。（多孔结构）12-412-4轴瓦结构轴瓦结构按构造分类整体式对开式减摩材料按材料分类单金属多金属按加工分类铸造轧制 轴瓦上开设油孔和油沟油孔：供应润滑油；油沟：输送和分布润滑油；6.36.36.33.23.23.23.225其余D(H8)D (K6)0油沟、油孔：，否则，油沟长度0.8B（轴瓦宽度），即。油沟与油槽的形状与位置油沟与油槽的形状与位置A失效形式: 边界油膜破裂，引起过度磨损（胶合）B设计准则: 耐磨性条件（边界油膜不破裂）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 由于这类轴承的承载

7、能力不仅与边界膜的强度及破裂温度有关，而且与轴承的材料、轴颈及轴承表面粗糙度、润滑油的供给量等因素有密切的关系，因此在工程上常以维持边界膜不遭破坏为最低设计要求，采用简化的条件性计算方法，该方法只适用与一般对工作可靠性要求不高的低速、重载或间隙工作的滑动轴承。1、限制轴承平均压强 pdBFpF 径向载荷, N；d 轴颈直径, mm；B 轴瓦有效宽度,mm；p 许用压强,Mpa。：，。2、限制pv值20000100060pvBFndndBFpvMpam/s pv摩擦功耗发热量易胶合：限制pv是为了。 轴承发热量单位面积摩擦功耗pv一、径向轴承一、径向轴承3、限制滑动速度vsmvdnv/10006

8、0：。综合应用：二、推力轴承（方法同径向轴承）二、推力轴承（方法同径向轴承）结构：空心、实心、单环、多环实心式： 边缘v大，磨损快，中间p，压力分布不均空心式：压力分布均匀性12-6 12-6 液体动力润滑径向轴承的计算液体动力润滑径向轴承的计算一、液体动压润滑基本方程一、液体动压润滑基本方程雷诺方程雷诺方程1、建模为方便研究，作如下假设： 研究对象：被润滑油隔开作相对运动的两刚体，一个以v运动，一个静止。1）忽略p-效应（压粘效应）一般情况适用，对高副不适用（如齿轮）2）油沿z方向无流动，即无限宽轴承0zpB（无限宽）：一维方程3）层流（一般中高速情况；特高速“湍流”、“紊流”）4）油与表面

9、吸附，一起运动或静止即：油层流速油膜厚度y=0，u=v(板速)油膜厚度y=h，u=0(静止板)5）不计油的惯性力和重力6）油不可压缩：=const端泄端泄BB为有限宽时：二维方程2、求解针对“连续介质”，通过取“微单元体”手段：:0X0)()(dxdzdyydxdzdydzdxxpppdydzyxpyu由于：22yuxp流速方程：yhyxpyhhvu)(21)(剪切流(直线分布)压力流(抛物线分布)二次积分21221CyCyxpu代入边界条件： y=0，u=v；y=h，u=0pmaxOxyh0hh0h0exeep=0pexe0移动件静止件eex=0p静止件移动件h=h0p=0连续流动方程：任何

10、截面沿x方向单位宽度流量qx相等301212hxphvdyuqhx设在最大油压Pmax处，h=h0(即0 xp 时，h=h0)，此时：02hvqx301212121hxpvhvh30)(6hhhvxp一维雷诺方程（一维雷诺方程（RERE）二、油楔承载机理二、油楔承载机理由RE油压变化与、v、h有关p 积分油膜承载能力平衡外载当hh0时，0 xp，油压为增函数；当h=h0时，0 xp，p=pmax；当hh0时，0 xp，油压为减函数。 可见，对收敛形油楔，油楔内各处油压大于入口、出口处油压正压力承载。任何截面处h=h0，xp=0，不能产生高于出口、入口处的油压不能承载。进口小、出口大，油压p低于

11、出口、入口压力（负压）不能承载，相反使两表面相吸。若二板平行：v若二滑动表面为扩散形：v1、润滑油有一定。2、有一定。承载能力v；3、相对滑动面之间必须形成， 即：油从大口流进，小口流出。 （入口、出口处p油楔内p）4、有足够。xp，承载能力。液体动压润滑形成的1）起动阶段。2）不稳定润滑阶段，轴瓦摩擦力作用下“爬坡”。3）液体动力润滑阶段，n足够大，轴颈中心O向轴承中心O漂移。三、径向滑动轴承轴承形成流体动力润滑的过程：三阶段三、径向滑动轴承轴承形成流体动力润滑的过程：三阶段几何参数与油压分布曲线四、几何参数四、几何参数1、固定参数R轴承孔半径（D）；r轴颈半径（d）；2rR（直径间隙dD

12、）；dr：B/d2、动态参数（变参数）：OOe：rRee 表示偏心程度10)1 (minrreh（hmin）任一位置处，油膜厚度h：coscosrRedOMDMOdODOh )cos1 ()cos1 (rh：连心线OO与外载F方向之间的夹角。dZ2B2Z1cd0cos2B2B211d3cos1B0coscos3pC承载载量系pC式中Cp求取计算机数值分析（数值积分） 实验（表12-6）B轴承宽度m F外载N V圆周速度m/s 动力粘度 Ns/m2VBFpC22五、承载量系数五、承载量系数Cpt= （P295 式12-28）t 油温升 t = t2t1流出流入平均温度：Ctttttm7521)(21121六、热平衡计算六、热平衡计算摩擦功热量：vF 流动的润滑油带走：tqcvp通过轴承座散热：tdBb热平衡条件：tdBtqcvFbvpS 安全系数，考虑表面形状不准确和零件变形，S2 一般可取；八、参数选择八、参数选择5 . 15 . 0dBB/d 端泄量，承载能力 ，轴承刚度，t，B/d端泄量，承载能力，运转稳定性七、保证液体动力润滑的条件（七、保证液体动力润滑的条件（）：）：)()1 (21minzzRRSrhRz1、Rz2 轴颈、轴瓦表面微观不平度的十点高度，m F 承载能力，但易发热dBFp p F一定时，B、d可，尺