第15章滑动轴承

1、第十五章第十五章 滑动轴承滑动轴承 第一节第一节 概概 述述 一、滑动轴承的分类一、滑动轴承的分类1 1、按其承受载荷方向不同分、按其承受载荷方向不同分 径向轴承径向轴承 止推轴承止推轴承 2 2、按工作表面间的摩擦状态分、按工作表面间的摩擦状态分 非液体摩擦轴承非液体摩擦轴承液体摩擦轴承液体摩擦轴承干摩擦轴承干摩擦轴承 二、设计滑动轴承时应解决的问题：二、设计滑动轴承时应解决的问题： 1 1）确定轴承的结构形式；）确定轴承的结构形式； 2 2）选择轴瓦和轴承衬的材料；）选择轴瓦和轴承衬的材料； 3 3）确定轴承结构参数；）确定轴承结构参数； 4 4）选择润滑剂和润滑方法；）选择润滑剂和润滑方

2、法； 5 5）计算轴承的工作能力及热平衡计算。）计算轴承的工作能力及热平衡计算。 n第二节第二节 径向滑动轴承的结构形式径向滑动轴承的结构形式 一、整体式径向滑动轴承一、整体式径向滑动轴承 整体式径向滑动轴承整体式径向滑动轴承 轴承座轴套紧定螺钉特点特点优点：优点：结构简单，制造方便，成本低廉。结构简单，制造方便，成本低廉。 缺点：缺点： 滑动表面摩损后轴承间隙过大无法调整。滑动表面摩损后轴承间隙过大无法调整。 应用：应用：多用于低速、轻载或间隙工作的机器中多用于低速、轻载或间隙工作的机器中 。二、对开式径向滑动轴承二、对开式径向滑动轴承 对开式径向滑动轴承对开式径向滑动轴承上轴瓦轴承座轴承盖

3、下轴瓦螺柱45特点特点优点：优点： 装拆方便，可以用减少剖分面处的垫装拆方便，可以用减少剖分面处的垫片厚度来调整轴承间隙。片厚度来调整轴承间隙。 缺点：缺点：结构复杂，制造费用较高。结构复杂，制造费用较高。 应用：应用：应用广泛。应用广泛。 三、调心式径向滑动轴承三、调心式径向滑动轴承 调心式径向滑动轴承调心式径向滑动轴承轴瓦轴承盖轴承座B四、调隙式径向滑动轴承四、调隙式径向滑动轴承 应用：应用：常用于一般用途的机床主轴上。常用于一般用途的机床主轴上。 n第三节第三节 轴瓦的材料和结构轴瓦的材料和结构一、失效形式及轴瓦材料一、失效形式及轴瓦材料1 1、轴瓦的主要失效形式、轴瓦的主要失效形式:

4、:磨损磨损胶合胶合2 2、其它常见的失效形式、其它常见的失效形式 : :压溃、刮伤、疲劳剥伤、腐蚀压溃、刮伤、疲劳剥伤、腐蚀 以及以及轴承衬脱落等。轴承衬脱落等。3 3、轴瓦材料具备下列性能：、轴瓦材料具备下列性能： （1 1）良好的减摩性、耐磨性和磨合性）良好的减摩性、耐磨性和磨合性 （2 2）足够的强度）足够的强度 （3 3）良好的适应性和嵌藏性）良好的适应性和嵌藏性 （4 4）良好的导热性）良好的导热性 （5 5）耐腐蚀性）耐腐蚀性 （6 6）良好的工艺性）良好的工艺性 二、轴瓦材料二、轴瓦材料 浇注轴承合金的轴瓦浇注轴承合金的轴瓦 轴瓦材料轴瓦材料 （三大类（三大类 ）1 1）金属材料

5、：如轴承合金、铜合金、）金属材料：如轴承合金、铜合金、铝基合金和铸铁等见表铝基合金和铸铁等见表15151 1。 2 2）多孔质金属材料（粉末冶金材料）。）多孔质金属材料（粉末冶金材料）。 3 3）非金属材料：如工程塑料、碳一石）非金属材料：如工程塑料、碳一石墨、橡胶、硬木等见表墨、橡胶、硬木等见表15152 2。 常用轴瓦材料常用轴瓦材料 1 1、轴承合金（又称白合金、巴氏合金）、轴承合金（又称白合金、巴氏合金） 是锡、铅、锑、铜的合金是锡、铅、锑、铜的合金 。特点特点优点：优点：嵌藏性好、适应性好、磨合嵌藏性好、适应性好、磨合性好、抗胶合性较好、减磨性好、抗胶合性较好、减磨性好。性好。 缺点

6、：缺点：机械强度较低、价格贵。机械强度较低、价格贵。应用场合：应用场合： 熔点较低，只适用于熔点较低，只适用于150150以下工作。以下工作。 2.2.青铜青铜 常用青铜：锡青铜、铅青铜。常用青铜：锡青铜、铅青铜。 锡青铜锡青铜 ：强度高、减摩性、耐磨强度高、减摩性、耐磨性好，应用较广泛。性好，应用较广泛。 铅青铜：良好的抗胶合能力，能铅青铜：良好的抗胶合能力，能在较高温度下工作。在较高温度下工作。 小结：小结：青铜比轴承合金硬度高，磨合青铜比轴承合金硬度高，磨合性差，为了减少轴颈的磨损，对轴颈性差，为了减少轴颈的磨损，对轴颈表面碎硬、磨光和保持好的润滑。表面碎硬、磨光和保持好的润滑。 3.3

7、.铝合金铝合金 优点：优点： 高强度、耐腐蚀、导热性良好高强度、耐腐蚀、导热性良好缺点：缺点： 与其相配的轴颈表面应具有较与其相配的轴颈表面应具有较高的硬度和较低的粗糙度。高的硬度和较低的粗糙度。应用特点：应用特点： 应用广泛。应用广泛。4.4.灰铸铁及耐磨铸铁灰铸铁及耐磨铸铁 普通灰铸铁加镍、铬、钛等合金成分。普通灰铸铁加镍、铬、钛等合金成分。 特点特点优点：优点：具有一定的减摩性和耐磨性具有一定的减摩性和耐磨性 。缺点：缺点：硬度高且脆，磨合性差。硬度高且脆，磨合性差。 应用范围：应用范围：适用于轻载、低速和不受适用于轻载、低速和不受冲击载荷的场合。冲击载荷的场合。 5.5.多孔质金属材料

8、多孔质金属材料 用不同金属粉末和石墨粉末经压型、用不同金属粉末和石墨粉末经压型、烧结而制成的多孔隙结构材料。烧结而制成的多孔隙结构材料。 特点特点优点：优点：润滑性能好。润滑性能好。缺点：缺点：材料性质较脆，不宜承受冲击载荷，材料性质较脆，不宜承受冲击载荷， 应用范围：应用范围：一般用于载荷平稳及速度不高、一般用于载荷平稳及速度不高、加油不便的场合。加油不便的场合。 6.6.非金属材料非金属材料 常用的有酚醛树脂、尼龙和聚四氟乙烯等。常用的有酚醛树脂、尼龙和聚四氟乙烯等。 特点特点优点：优点： 具一定的自润滑性，可油润滑，也可具一定的自润滑性，可油润滑，也可水润滑，摩擦系数低，塑性好（嵌入水润

9、滑，摩擦系数低，塑性好（嵌入性好），抗腐蚀性强，磨合性好。性好），抗腐蚀性强，磨合性好。 缺点：缺点： 导热性差，膨胀系数大，容易变形。导热性差，膨胀系数大，容易变形。 应用范围：应用范围：一般用于温度不高、载荷不大的一般用于温度不高、载荷不大的场合。场合。 三、轴瓦结构三、轴瓦结构 整体式整体式 整整 体体 轴轴 套套 卷制轴套结构卷制轴套结构 剖分式剖分式 剖分式剖分式 轴瓦轴瓦油孔油沟油孔油沟剖分式剖分式 油沟形状油沟形状 油沟油沟 轴向油沟轴向油沟 油沟布置不当降低油膜承载能力油沟布置不当降低油膜承载能力 普通油室普通油室 轴瓦的固定轴瓦的固定 n第四节第四节 润滑剂和润滑方法润滑剂和

10、润滑方法一、润滑剂一、润滑剂 1 1、润滑油的选择、润滑油的选择 润滑剂的类型润滑剂的类型润滑油润滑油 润滑脂润滑脂 固体润滑剂固体润滑剂 选择时选择时应考虑轴承压力、滑动速应考虑轴承压力、滑动速度、摩擦表面状况、润滑方法等条件。度、摩擦表面状况、润滑方法等条件。 润滑油选择的一般原则为：润滑油选择的一般原则为： 1 1）在压力大或冲击、变载等工作条件下，）在压力大或冲击、变载等工作条件下，应选用粘度高一些的油；应选用粘度高一些的油； 2 2）滑动速度高时，容易形成油膜，为了）滑动速度高时，容易形成油膜，为了减少摩擦功耗，减小温升，应选用粘度低减少摩擦功耗，减小温升，应选用粘度低一些的油；一些

11、的油； 3 3）加工粗糙或未经磨合的表面，应选用）加工粗糙或未经磨合的表面，应选用粘度高一些的油；粘度高一些的油； 对于非液体摩擦轴承，主要应根据油对于非液体摩擦轴承，主要应根据油性来选择润滑油，一般可参考表性来选择润滑油，一般可参考表153153选取。选取。 4 4）循环润滑、芯捻润滑时，应选用粘度低）循环润滑、芯捻润滑时，应选用粘度低一些的油；飞溅润滑应选用高品质、能防一些的油；飞溅润滑应选用高品质、能防止与空气接触而氧化或因剧烈搅拌而乳化止与空气接触而氧化或因剧烈搅拌而乳化的油。的油。 2 2、润滑脂的选择、润滑脂的选择 润滑脂常用于要求不高、难以供油，润滑脂常用于要求不高、难以供油，或

12、者低速重载以及作摆动运动的轴承。或者低速重载以及作摆动运动的轴承。 润滑脂的一般选择原则润滑脂的一般选择原则 ：1 1）平均压强高和滑动速度低时，选锥）平均压强高和滑动速度低时，选锥入度小一些的品种，反之，则选锥入度入度小一些的品种，反之，则选锥入度大一些的品种。大一些的品种。 2 2）所用润滑脂的滴点，一般应高于轴承）所用润滑脂的滴点，一般应高于轴承的工作温度约的工作温度约20302030，以免工作时过多，以免工作时过多地流失。地流失。 3 3）在有水或潮湿的环境下，应选择耐水）在有水或潮湿的环境下，应选择耐水性好的润滑脂，如钙基脂。性好的润滑脂，如钙基脂。 选择润滑脂牌号时可参考表选择润滑

13、脂牌号时可参考表154154。 二、润滑方法二、润滑方法 （一）润滑油的润滑方法（一）润滑油的润滑方法 间隙式间隙式连续式连续式间歇供油方法间歇供油方法 1 1、滴油润滑滴油润滑 针阀式油杯针阀式油杯 特点特点调节螺母调节螺母可以控制可以控制油孔开口油孔开口大小以调大小以调节油量。节油量。 连续供油方法连续供油方法 2芯捻润滑芯捻润滑 油芯油杯油芯油杯 特点特点不易调不易调节供油节供油量，供量，供油不均油不均匀。匀。 3 3油环润滑油环润滑 油环润滑油环润滑 适用的转适用的转速范围为速范围为(60100)(60100)r r/minn /minn (150020(15002000)r/min0

14、0)r/min。 4 4飞溅润滑飞溅润滑 飞溅（油池）润滑飞溅（油池）润滑 特点：飞溅特点：飞溅润滑装置简润滑装置简单，工作可单，工作可靠，但引起靠，但引起搅油损失，搅油损失，油温升高，油温升高，油量也不能油量也不能调节。调节。 5 5浸油润滑浸油润滑 浸浸 油油 润润 滑滑 特点：特点：部分轴承部分轴承直接浸在直接浸在油中以润油中以润滑轴承。滑轴承。 6 6压力循环润滑压力循环润滑 压力循环润滑压力循环润滑 特点：特点：工作可靠。在工作可靠。在重载、振动或重载、振动或交变载荷等工交变载荷等工作条件下润滑作条件下润滑效果。压力循效果。压力循环润滑系统较环润滑系统较复杂，成本较复杂，成本较高。高

15、。 （二）（二）润滑脂的润滑方法润滑脂的润滑方法润滑脂只能间歇供应。润滑脂只能间歇供应。 滑动轴承的润滑方法可根据系数滑动轴承的润滑方法可根据系数k选定选定 3pvk p p平均压强平均压强( (MPa)MPa)，p p= =F F/ /BdBd； F F轴承所受的径向载荷轴承所受的径向载荷（N N）；）； v v轴颈的圆周速度（轴颈的圆周速度（m/sm/s）。）。 式中式中 当当k k22时，用润滑脂润滑；当时，用润滑脂润滑；当22k k1616时，用滴油润滑；当时，用滴油润滑；当1616k k323232时，用压力循环时，用压力循环润滑。润滑。n第五节第五节 混合摩擦径向滑动轴承混合摩擦径

16、向滑动轴承的设计计算的设计计算 维持边界油膜不遭破裂，是混合摩擦维持边界油膜不遭破裂，是混合摩擦轴承的设计依据。轴承的设计依据。 一、限制轴承的平均压强一、限制轴承的平均压强p p 不产生过度磨损，轴承的平均压强不产生过度磨损，轴承的平均压强p p ( (MPaMPa) ) dBFp (152)(152) 低速轴或间歇转动的轴承只需进行低速轴或间歇转动的轴承只需进行平均压强校核。平均压强校核。 二、限制轴承的二、限制轴承的pvpv值值 限制限制pvpv值就是限制轴承的温升。值就是限制轴承的温升。 pvpvpvpv ( (MPaMPam/sm/s) ) (153)(153) pvpv 轴瓦材料的

17、许用值，由表轴瓦材料的许用值，由表151151查取。查取。 三、限制滑动速度三、限制滑动速度v v v vv v (m/s) (m/s)(154)(154)式中式中 v v滑动速度的许用值，滑动速度的许用值， 由表由表151151查取。查取。 混合摩擦径向滑动轴承的设计：混合摩擦径向滑动轴承的设计：1 1、根据使用要求及工作条件，确定轴承的根据使用要求及工作条件，确定轴承的结构形式，并参考表结构形式，并参考表151151选取轴瓦材料。选取轴瓦材料。 2 2、一般根据宽径比确定轴承宽度一般根据宽径比确定轴承宽度B B（即轴即轴颈的工作长度）。颈的工作长度）。 3 3、按照上述方法进行轴承工作能力

18、的校、按照上述方法进行轴承工作能力的校核计算。核计算。 4 4、根据不同的使用要求，合理地选择轴根据不同的使用要求，合理地选择轴承的配合（参见表承的配合（参见表155155）。）。 5 5、选择润滑剂和润滑方法。、选择润滑剂和润滑方法。 n第六节第六节 液体动压径向滑动液体动压径向滑动轴承的设计计算轴承的设计计算一、油膜承载机理一、油膜承载机理 一定条件下，当油膜厚度超过轴颈与轴一定条件下，当油膜厚度超过轴颈与轴承工作表面微观不平度的平均高度之和时，承工作表面微观不平度的平均高度之和时，就能把它们完全隔开形成液体摩擦。在这种就能把它们完全隔开形成液体摩擦。在这种状态下工作的轴承称为状态下工作的

19、轴承称为液体动压轴承液体动压轴承。 油膜产生压力的原理油膜产生压力的原理 a) 剪切流b) 压力流 c) 两相对运动平板间油层的速度分布和压力分布 二、动压润滑的基本方程二、动压润滑的基本方程 液体动压润滑理论的基本方程液体动压润滑理论的基本方程 :306hhhvxp(155)(155)雷诺方程表明雷诺方程表明: 油膜压力、油的粘度、流体相对滑动速油膜压力、油的粘度、流体相对滑动速度和油膜厚度变化规律间的关系。如能找到度和油膜厚度变化规律间的关系。如能找到油膜厚度油膜厚度h与坐标与坐标x之间的函数关系，那么之间的函数关系，那么通过对通过对x的一次积分，就能找出油膜压力的一次积分，就能找出油膜压

20、力P的函数表达式，从而计算油膜承载能力。的函数表达式，从而计算油膜承载能力。三、径向滑动轴承动压润滑状态的建立三、径向滑动轴承动压润滑状态的建立a) n0 b) n0 c)形成油膜形成油膜 d) n0（达达工作转速）工作转速） 液体动压润滑径向滑动轴承液体动压润滑径向滑动轴承设计的基本原则是：设计的基本原则是： 1 1）保证有足够的最小油膜厚度）保证有足够的最小油膜厚度hmin，把两摩擦表面完全隔开；把两摩擦表面完全隔开； 2 2）限制轴承温升，使润滑油在工作中）限制轴承温升，使润滑油在工作中保持足够的粘度；保持足够的粘度； 3 3）维持足够的润滑油流量，使它能源）维持足够的润滑油流量，使它能

21、源源不断地补充进油楔。源不断地补充进油楔。 四、液体动压润滑径向滑动轴四、液体动压润滑径向滑动轴承的承载能力及最小油膜厚度承的承载能力及最小油膜厚度 1 1、径向轴承的几何关系、径向轴承的几何关系 轴承的直径间隙轴承的直径间隙 = =D Dd d半径间隙半径间隙 2)(2dD 相对间隙相对间隙 = =e/ / = =2 2e/ / 偏心率偏心率 ：反映了轴承的承载能力。：反映了轴承的承载能力。 图图15-21 径向滑动轴承的几径向滑动轴承的几何参数和油压分布何参数和油压分布 如图所示，在如图所示，在 OO A中，根据余弦定律可得中，根据余弦定律可得R2=e2+(r+h)22e(r+h)cos(

22、 f) 式中式中 R轴承孔半径，轴承孔半径，R=D/2。 解上式得：解上式得： 222sincoseRehr因为因为e2sin2f比比R2小得多，忽略不计，小得多，忽略不计， r+h=ecosf+R 或或 h=Rrecosf=yr(1 cosf) 同理可得同理可得h0=yr(1 cosf0) 式中式中 0最大油膜压力处的极角最大油膜压力处的极角 最小油膜厚度最小油膜厚度hmin=yr(1 ) 2、轴承的承载能力、轴承的承载能力液体动压径向滑动轴承的承载能力的计算式为液体动压径向滑动轴承的承载能力的计算式为 vBFvBFww2 222或式中式中 润滑油在轴承平均工作温度下的动润滑油在轴承平均工作

23、温度下的动力粘度（力粘度（Pas）；）； B轴承宽度（轴承宽度（m）；）； v轴颈的圆周速度轴颈的圆周速度（m/s）；）； w承载量系数承载量系数 3 3、最小油膜厚度、最小油膜厚度hmin hmin=yr(1 ) 设计时应取设计时应取 hminS(Rz1+Rz2) 式中式中 Rz1轴颈表面微观不平度的平均高度；轴颈表面微观不平度的平均高度； Rz2轴承孔表面微观不平度的平均高度；轴承孔表面微观不平度的平均高度； S考虑表面几何形状误差、零件的变考虑表面几何形状误差、零件的变形及安装误差等的安全系数，通常取形及安装误差等的安全系数，通常取S S22。R Rz z1 1及及R Rz z2 2根据

24、加工方法可由表根据加工方法可由表156156确定。确定。 五、轴承的热平衡计算五、轴承的热平衡计算 轴承工作时，由于摩擦生热，使润滑油轴承工作时，由于摩擦生热，使润滑油温度升高，粘度下降，则轴承承载能力降低。温度升高，粘度下降，则轴承承载能力降低。故应限制轴承温升，同时防止轴承过热以致故应限制轴承温升，同时防止轴承过热以致产生胶合。产生胶合。 根据热平衡条件，同时间内流动的油所根据热平衡条件，同时间内流动的油所带走热量及轴承散发的热量之和。带走热量及轴承散发的热量之和。 tBdktQcfFvs从上式解得从上式解得 vkcpvkvBdQcBdFftsQfs式中式中 f轴承的摩擦系数；轴承的摩擦系

25、数； F轴承的径向载荷（轴承的径向载荷（N）；）； v轴颈的圆周速度（轴颈的圆周速度（m/s）；）； c润滑油的比热，对矿物油约为润滑油的比热，对矿物油约为（16802100）(J/kg)； 润滑油的密度，对矿物油约为润滑油的密度，对矿物油约为（850900）(kg/m3)； Q润滑油端泄的流量（润滑油端泄的流量（m3/s）；）； t润滑油的温升（润滑油的温升（），令），令t1为进油温度，为进油温度，t2为出油温度，则为出油温度，则 t=t2t1； B轴承宽度（轴承宽度（m）；）； d轴承直径（轴承直径（m）；）； ks轴承的散热系数，按轴承结构、尺寸及轴承的散热系数，按轴承结构、尺寸及通风条

26、件而定：通风条件而定： 1、轻型轴承或在不易散热的环境中工作的轴承，轻型轴承或在不易散热的环境中工作的轴承，可取可取ks50J/m2s； 2、中型轴承及一般通风条件，可取、中型轴承及一般通风条件，可取ks=80J/m2s； 3、重型轴承，冷却条件良好，取重型轴承，冷却条件良好，取ks=140J/m2s。 f摩擦特性数，摩擦特性数， f=f/ ； Q流量系数，流量系数， Q=Q/yvBd。 f和和 Q都是无量纲数都是无量纲数 ，它们与宽径比它们与宽径比Bd和偏心率和偏心率 的关系分别由图的关系分别由图1523及图及图1524查得（包角查得（包角 =180 时）。时）。 在计算轴承的承载能力时，一

27、般采用在计算轴承的承载能力时，一般采用润滑油平均温度时的粘度。润滑油平均温度时的粘度。 平均温度平均温度 2121tttmt1进油温度，一般可取为进油温度，一般可取为35453545。 t2出油温度。出油温度。 式中：式中：平均温度平均温度tm一般不应超过一般不应超过75。 最合理的办法是采用加快润滑油的循环速最合理的办法是采用加快润滑油的循环速度来冷却轴承，度来冷却轴承， 六、参数选择六、参数选择 1 1、宽径比、宽径比B/d 一般机器的一般机器的B/d值，可参考表值，可参考表157选取。选取。 表表157 液体摩擦轴承的宽径比液体摩擦轴承的宽径比B/d值值机器种类汽轮机、风机电机、离心泵、

28、齿轮减速器机 床轧钢机B/d0.310.61.50.8 1.20.60.92、相对间隙、相对间隙 一般取一般取 0.00020.003。 一般主要根据载荷和速度选取一般主要根据载荷和速度选取 值。载荷值。载荷小、速度高，取较大值；反之，取较小值。小、速度高，取较大值；反之，取较小值。 值可参照下列经验公式计算：值可参照下列经验公式计算： 43100 . 16 . 0v3 3、油的粘度、油的粘度 6/73110/ nPas 式中式中n轴颈转速（轴颈转速（r/s）。）。例例151 （自学）（自学）n第七节第七节 其他滑动轴承简介其他滑动轴承简介 一、推力滑动轴承一、推力滑动轴承 推力轴承又叫推力轴承又叫止推轴承止推轴承，用来承受轴向，用来承受轴向载荷，由轴承座和止推轴颈组成。载荷，由轴承座和止推轴颈组成。 推力轴承的类型：推力轴承的类型：按推力方向分：按推力方向分：立立 式式卧卧 式式按结构分按结构分单单 环环多多 环环混合摩擦的推力轴承，应校核压强混合摩擦的推力轴承，应校核压强p和和pv值。值。 zddFp2024p (MPa) (1517) zddFpvn030000pv （15-18） 许用