第十五章滑动轴承

1、主要内容主要内容: : 滑动轴承的类型、结构滑动轴承的类型、结构 滑动轴承的材料和选择滑动轴承的材料和选择 非液体润滑轴承的设计计算非液体润滑轴承的设计计算 动压润滑基本原理动压润滑基本原理 本章重点本章重点: : 轴瓦的材料及结构轴瓦的材料及结构 非液体润滑轴承的设计计算非液体润滑轴承的设计计算 动压润滑基本原理动压润滑基本原理本章难点本章难点: : 动压润滑基本原理动压润滑基本原理一、轴承功用一、轴承功用滑动滑动轴承轴承 动画动画滚动滚动轴承轴承 动画动画1、支承轴及轴上零件，并保证旋转精度；、支承轴及轴上零件，并保证旋转精度；2、减少轴与支承间的摩擦与磨损。、减少轴与支承间的摩擦与磨损。

2、向心向心轴承轴承推力推力轴承轴承向心推力轴承向心推力轴承二、轴承的分类二、轴承的分类1.按摩擦性质按摩擦性质2.按载荷的方向按载荷的方向12-1概述概述滑动轴承滑动轴承滚动轴承：滚动轴承：摩擦损失较小摩擦损失较小，且已高度，且已高度标准化标准化，应用极为广泛应用极为广泛。但以下场合不适用：1.要求径向尺寸很小；2.振动和冲击载荷很大；3.因装配原因必需用剖分式；4.特别重型的；5.工作转速特别高或要求回转精度特别高。滑动轴承：滑动轴承： 高速、高精度、重载、结构上要求剖分等场合。例如：汽轮机、离心式压缩机、内燃机、大型电机（高速高精度） 水泥搅拌机、滚筒清砂机、破碎机等（低速重载带冲击）三、滑

3、动轴承应用三、滑动轴承应用1.按承载方向分2.按滑动表面间润滑状态分径向轴承止推轴承3.按液体润滑承载机理分整体式对开式液体润滑轴承不完全液体润滑轴承无润滑轴承液体动力润滑轴承液体静压润滑轴承四、滑动轴承的分类四、滑动轴承的分类12-2 滑动轴承的主要结构形式滑动轴承的主要结构形式一、向心滑动轴承一、向心滑动轴承主要承受径向载荷主要承受径向载荷FRFR1 整体式滑动轴承结构：轴承座，轴承衬套结构：轴承座，轴承衬套特点：结构简单，价格低廉，特点：结构简单，价格低廉， 装拆不便，磨损后不可装拆不便，磨损后不可 调整间隙，低速轻载调整间隙，低速轻载 轴瓦能摆动，适应轴的变形轴瓦能摆动，适应轴的变形,

4、 ,用于用于支承跨距较大或多支点的长轴支承跨距较大或多支点的长轴3 自动调心式滑动轴承 2 对开/剖分式滑动轴承结构：轴承座、轴承盖，结构：轴承座、轴承盖， 剖分剖分轴瓦轴瓦、螺栓联接、螺栓联接特点：装拆方便，磨损后可调整特点：装拆方便，磨损后可调整 间隙，应用广泛，结构已间隙，应用广泛，结构已 标准化。标准化。轴瓦轴承衬下图是一种常见的承受轴向载荷的止推轴承，它由轴承座1、推力轴瓦2、向心轴瓦3组成。为了便于对中，推力轴瓦底部制成球面，销钉4用来防止推力轴瓦2随轴5一起转动。这种轴承主要承受轴向载荷，也可借助向心轴瓦3承受较小的径向载荷。 在止推轴承上开出若干楔形扇形面 固定式 可倾式可形成

5、动压润滑可形成动压润滑二、推力滑动轴承二、推力滑动轴承主要承受轴向载荷主要承受轴向载荷F FA A 实心、空心、 单环、多环式 轴瓦直接与轴颈配合，工作表面轴瓦直接与轴颈配合，工作表面承载面、摩擦面；承载面、摩擦面；非液非液体摩擦滑动轴承的工作能力和使用寿命，主要取决于轴瓦材料的选体摩擦滑动轴承的工作能力和使用寿命，主要取决于轴瓦材料的选择及结构的合理性。择及结构的合理性。轴瓦结构轴瓦结构厚壁、 薄壁整体式对开式单层、双层、多层材料三、对轴瓦结构的要求三、对轴瓦结构的要求P2811 轴瓦结构2 轴承应开油孔、油沟(油的供应、输送及分布)开设油孔及油沟的原则：开设油孔及油沟的原则：1 1） 进油

6、口开在非承载区，否则会降低油膜的承载能力进油口开在非承载区，否则会降低油膜的承载能力 3 3）油槽轴向不能开通，以免油从油沟端部大量流失）油槽轴向不能开通，以免油从油沟端部大量流失 单单整体式整体式最大油膜厚度处油膜压力最小最大油膜厚度处油膜压力最小双双对开式对开式剖分面处剖分面处周向油槽周向油槽载荷方向变动范围超过载荷方向变动范围超过180中部中部轴向油槽轴向油槽2 2）油槽）油槽 3 剖分式轴瓦的剖分面应载荷 斜开向心轴承斜开向心轴承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 p.277一、失效形式一、失效形式 间隙间隙运动精度运动精度耗功耗功温度温度粘度粘度润滑恶

7、化润滑恶化烧瓦、胶合烧瓦、胶合磨粒磨损(主要):刮伤:咬粘（胶合）:疲劳剥落:腐蚀:硬粒或粗糙峰硬粒或粗糙峰刮伤刮伤润滑失效润滑失效粘附和迁移粘附和迁移VS方向的裂纹方向的裂纹轴承衬疲劳剥落轴承衬疲劳剥落润滑剂对金属元素的氧化及腐蚀润滑剂对金属元素的氧化及腐蚀要求：要求：1 1、摩擦系数小；、摩擦系数小；2 2、耐磨、耐蚀、抗胶合能力强；、耐磨、耐蚀、抗胶合能力强； 3 3、足够的强度和可塑性；、足够的强度和可塑性；4 4、导热性好，热膨胀系数小、导热性好，热膨胀系数小 二、轴承材料二、轴承材料 P274第11 以锡或锑为软基体，均夹着锑锡、铜锡硬晶粒顺应性、嵌入性和磨合性最好，但价高价高、强

8、度低强度低做轴承衬轴承衬浇铸浇铸在钢、铸铁或青铜轴瓦上在钢、铸铁或青铜轴瓦上。1）轴承合金 (白合金、巴氏合金) 1 金属材料: 表12-2 p.275硬晶粒锡(锑)2） 青铜 青铜的强度高，耐磨性与导热性好，但可塑青铜的强度高，耐磨性与导热性好，但可塑性差，不易跑合。性差，不易跑合。 用于轴瓦的青铜有锡青铜、铝青铜、铅青铜用于轴瓦的青铜有锡青铜、铝青铜、铅青铜黄铜、铸铁、铝基轴承合金等黄铜、铸铁、铝基轴承合金等2.粉末冶金材料(多孔质金属材料) 3 非金属材料：塑料、尼龙、橡胶、硬木含油轴承（含油轴承（铁（铜）粉石墨铁（铜）粉石墨压型压型烧结）烧结） 这这种轴承具有多孔性组织，孔隙内可以储存

9、润滑油。种轴承具有多孔性组织，孔隙内可以储存润滑油。常用材料性能比较常用材料性能比较材料材料组成组成性能特点性能特点应用应用轴承合金轴承合金(巴氏合金巴氏合金)Sn,Pb,Sb合金合金耐磨，磨合，导热耐磨，磨合，导热性，油吸附性好性，油吸附性好强度小，价格贵强度小，价格贵重载，中高速重载，中高速青铜青铜Cu+Sn,Pb, Al较硬较硬,强度高强度高,耐磨耐磨磨合性差磨合性差重载，中速重载，中速粉末冶金粉末冶金Fe+石墨石墨Cu+石墨石墨含油轴承含油轴承韧性低韧性低平稳载荷，无平稳载荷，无冲击，中低速冲击，中低速铸铁铸铁HT、KT轴颈硬度轴颈硬度轴瓦硬度轴瓦硬度 轻载，低速轻载，低速12-6不完

10、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维持边界油膜不遭破裂维持边界油膜不遭破裂 最低要求 p.281第5(一)设计准则主要失效磨粒磨损烧瓦、胶合 1.2.3.pppvpvvv条件性油不被过大压力挤出不产生过大磨损不产生过大磨损限制温升防止油膜破裂防止胶合防止胶合限制局部pv值限制局部温升限制局部温升(二)设计计算步骤步骤:(1) 确定轴承结构型式, 选择轴瓦和轴承衬材料;(2) 选取轴承的宽径比B/d, 确定轴承的宽度B;(3) 验算轴承的的工作能力。dB 一.径向轴承： P286 pBdFppvdnBdFpv601000MPa m/S (12-2)2.验算验算p值值MP

11、a (12-1)1.轴承压强轴承压强(p)验算验算油不被过大压力挤出不产生不产生 过大磨损过大磨损限制温升防止油膜破裂防止胶合防止胶合二. 推力轴承F径向载荷N ； B轴承宽度mm；d轴颈直径mm ； n轴颈转速r/min ；p，pv 许用应力MPa , MPam/S 查表(12-2)3.验算值验算值 限制局部pv值限制局部温升限制局部温升 vv m/s (12-3)二.止推轴承 P.2871.轴承压强验算轴承压强验算: pddZFpa )(42122 pVpVm d2 、 d1环状支承面的外、内径mm Z轴环数2.验算值验算值: Mpa (12-4)Mpa m/S (12-5)Vm 支承面平

12、均半径的圆周速度 m/s100060ndVmm221dddmp,pV 许用应力Mpa, Mpam/S (表12-5, P.287)d212-5 润滑剂和润滑装置润滑剂和润滑装置P284 、 P52润润润滑油润滑油液体液体滑滑润滑脂润滑脂半固体半固体剂剂固体润滑剂固体润滑剂一、润滑剂一、润滑剂润滑目的：摩擦功耗润滑目的：摩擦功耗磨损磨损, , 冷却、吸振、防锈冷却、吸振、防锈1 润滑油主要性能指标主要性能指标: :粘度粘度dydu牛顿液体流动定律牛顿液体流动定律即：润滑油作层流流动即：润滑油作层流流动时时, ,各油层间的剪应力各油层间的剪应力与速度梯度成正比。与速度梯度成正比。粘度受温度影响很大

13、：温度粘度受温度影响很大：温度粘度粘度润滑效果润滑效果。动力粘度（常简称为粘度）动力粘度（常简称为粘度）PaS(Ns/mPaS(Ns/m2 2)()(国国际际) )它标志着液体抵抗变形的能力它标志着液体抵抗变形的能力, , 液体的内摩擦液体的内摩擦阻力的大小。阻力的大小。dydu润滑效果好，具冷却、清洗作用。润滑效果好，具冷却、清洗作用。但供油、密封麻烦。但供油、密封麻烦。 使用润滑油使用润滑油特点特点: :运动粘度运动粘度(m(m2 2/s)/s)： 常用单位常用单位液体密度液体密度(kg/m(kg/m3 3) )选择原则：温度高、载荷大选择原则：温度高、载荷大粘度高；粘度高； 载荷小、速度

14、高载荷小、速度高粘度小；粘度小；2 润滑脂润滑油润滑油+ +稠化剂稠化剂( (如钙、钠、铝等金属皂如钙、钠、铝等金属皂) )混合稠化混合稠化而成。而成。特点特点: :油膜承载力大，不易流失，易密油膜承载力大，不易流失，易密 封维护封维护, , 但启动阻力大，散热性差。但启动阻力大，散热性差。3 固体润滑剂石墨、石墨、oSoS2 2、聚氟乙稀等、聚氟乙稀等一般用于有特殊要求的场合。一般用于有特殊要求的场合。间歇润滑间歇润滑: :油孔、油杯油孔、油杯连续润滑连续润滑: :油杯、油环、飞溅、压力油杯、油环、飞溅、压力二、润滑装置二、润滑装置润滑方法润滑方法12-7 液体动力润滑的基本原理 p.288

15、一、液体动压的形成一、液体动压的形成流体动力润滑流体动力润滑：两相对两相对运动物体的摩擦表面，借助相对速度相对速度产生的油膜把两表面完全隔开 由油膜产生的压力油膜产生的压力来平衡外载荷平衡外载荷1 基本方程建立的假设 (图12-12)1)1)Z Z向无限长向无限长, ,润滑油在润滑油在Z Z向向 没有没有流动；流动；2)2)压力压力p p不随不随y y值的大小而变化值的大小而变化, ,即即同一油膜截面上压力为常数；同一油膜截面上压力为常数；3)3)润滑油的粘度润滑油的粘度不随压力而变不随压力而变化化, ,并且忽略油层的重力和惯性；并且忽略油层的重力和惯性；4)4)润滑油处于层流状态。润滑油处于

16、层流状态。2 公式的建立0 dzdxdyydydzydzdydxxpppdzdy 取一微单元体取一微单元体(dx,dy,dz)(dx,dy,dz)它承受油压它承受油压p p、内摩擦切应力、内摩擦切应力根据平衡条件根据平衡条件: :由牛顿粘性定律由牛顿粘性定律油膜压力变化率与速度梯度的导数有关。油膜压力变化率与速度梯度的导数有关。yxpyu)712( 22yuxp1)油层的速度分布: (式a对y积分)21221CyCyxpu(a)油层速度由两部分组成油层速度由两部分组成由边界条件:(d)直线直线抛物线抛物线xpyhy2hy-hvu 1 22xpyu 22yuxp(c)当y=0 ,u=V当y=h ,u=0(前)呈线性分布剪切流(后)呈抛物线分布压力流(油压沿x方向变化)2)润滑油流量:流体连续原理流体连续原理 流过不同截面的流量相等。xphvhudyqh12230油压最大处,速度呈线性分布3)液体动压润滑的基本方程 (一维雷诺方程):021vhq 306hhhvxp(12-8)hh0 0 油压xp /h h0 0 油压xp /h = h0 = 0 油压最大xp /3. 形成动压润滑的必要条件:1.有楔形间隙有楔形间隙2.连续充满粘性流体连续充满粘性流体3.有相对运动有相对运动(由大截面由大截