及液体动力润滑轴承的初步计算

轴承滑动轴承滚动轴承按承受载荷的方向分按润滑状态分液体摩擦轴承径向轴承推力轴承不完全液体摩擦轴承径向轴承推力轴承第十七章滑动轴承17.1概述1.工作转速很高。2.要求对轴的支承位置特殊精确。3.承受巨大的冲击与振动载荷。4.特重型的载荷。5.依据装配要求必需制成剖分式的轴承。6.在特殊条件下工作的轴承。7.径向尺寸受限制时。滑动轴承运用场合：滑动轴承的主要特点：工作平稳，无噪声；运转精度高；形成液体润滑时摩擦损失小，适合于高速；径向尺寸小而且可剖分。边界摩擦(不完全液体摩擦)状态摩擦表面间有润滑油存在，金属表面上形成了一层极薄的边界油膜。但尖峰部分仍干脆接触。干摩擦表面间无任何润滑剂或疼惜膜的纯金属接触时的摩擦；多数滑动轴承都是这种摩擦状态。液体摩擦状态两摩擦表面完全被润滑油分隔开，形成了确定厚度的压力油膜。这种摩擦状态是润滑油分子之间的摩擦，摩擦系数微小。重要轴承接受这种摩擦状态。非液体摩擦滑动轴承液体摩擦滑动轴承摩擦副处于干摩擦、边界摩擦和流体摩擦混合状态时的摩擦。混合摩擦滑动轴承设计包括的内容：1.轴承的型式和结构2.轴瓦和轴承衬的结构及材料选择3.轴承的刚度和强度4.润滑剂的选择和供应5.轴承温度和压力分布及轴承间隙6.轴承的热平衡17.2径向滑动轴承的主要类型17.2.1整体式轴承特点：结构简洁，成本低廉，但轴套磨损后轴承间隙过大无法调整，不便装拆粗重的轴。应用：低速、轻载或间歇性工作的机械中。17.2.2剖分式轴承17.3滑动轴承的材料轴瓦和轴承衬的材料统称为轴承材料滑动轴承的主要失效形式：轴瓦的胶合和磨损特点：轴承装拆便利，轴瓦磨损后便于调整轴承间隙。17.3.1对轴承材料的要求：金属材料多孔质金属材料非金属材料对材料性能要求良好的减摩性、耐磨性和咬粘性。良好的摩擦顺应性、嵌入性和磨合。足够的强度和抗腐蚀的能力。良好的工艺性、经济性等。常用轴承材料轴承合金、铜合金、铸铁、铝基合金。多孔铁、多孔质青铜。酚醛树脂、尼龙、聚四氟乙烯。17.3.2轴承材料的分类轴承合金类型锡基轴承合金铅基轴承合金特点嵌入性和摩擦顺应性最好，易于轴颈磨合，但强度低，价格较贵。应用重载、中高速场合。铜合金特点锡青铜减摩性和耐磨性最好，铅青铜抗粘附能力强，铝青铜强度及硬度较高。应用锡青铜适用于重载、中速场合，铅青铜适用于高速、重载场合，铝青铜适用于低速、重载场合。类型锡青铜铅青铜铝青铜剖分式整体式17.4轴瓦结构17.4.1轴瓦和轴承衬轴瓦结构轴瓦的定位凸缘17.4.2油孔、油沟和油室目的：把润滑油导入轴颈和轴承所构成的运动副表面。设计油沟时应留意的问题：1、

油沟长度一般为轴承长度的80%；2、

油孔、油沟应开在非承载区。17.5轴承润滑材料17.5.1润滑油特点：有良好的流淌性，可形成动压、静压或边膜界润滑膜。适用场合：不完全液体滑动轴承和完全液体润滑滑动轴承。粘度选择的原则：1.转速高，比压小时，选粘度低的油；反之，选粘度高的油；2.加工表面粗糙度高时，选粘度大的油；3.依据润滑方式不同，选择不同粘度的油；4.在较高温度下工作的轴承，所用油的粘度比通常高一些；5.低温工作的轴承应选用凝点低的油。17.5.2润滑脂特点：无流淌性，可在滑动表面形成一层薄膜。适用场合：要求不高、难以常常供油，或者低速重载以及作摇摆运动的轴承中。选择润滑脂品种的一般原则1.单位压力高和滑动速度低时，选择针入度小一些的品种；2.所用润滑脂的滴点，一般应高于轴承工作温度约20º~30ºC;3.在有水淋或潮湿的环境下，应选择防水性强的钙基或铝基脂；在温度较高时应选用钠基或锂基脂。间歇供油17.6．润滑方法17.6.1油润滑连续供油17.6.2脂润滑供油方式可依据系数k选定。

k≤2——用润滑脂，油杯润滑k=2~16——针阀式注油油杯润滑k=16~32——油环或飞溅润滑k>32——压力循环润滑17.7滑动轴承的条件性计算2.限制轴承pv值

限制轴承的温升

3.限制滑动速度v

限制局部的过度磨损17.7.1径向轴承1.限制轴承平均压强p避开过度磨损失效形式1.磨损导致轴承协作间隙加大，影响轴的旋转精度，甚至使轴承不能正常工作。高速重载且润滑不良时，摩擦加剧，发热多，使轴承上较软的金属粘焊在轴颈表面而出现胶合。2.胶合设计准则：保证边界油膜不致裂开——混合润滑轴承的条件性计算；及液体动力润滑轴承的初步计算。17.7.2推力轴承1）验算轴承的平均压力Ｐ２）验算轴承的pV值dd0A推力滑动轴承n17.8液体动力润滑的基本方程式1.液体静压轴承2.液体动压轴承17.8.1雷诺润滑方程式基本假设1.两板间润滑油做层流运动；2.两板间润滑油是牛顿流体；3.与两板相接触的流体层与板间无滑动；4.流体的重力和流淌过程中产生的惯性力与压力相比很小，可以忽视；5.压力沿y方向大小不变；6.平板沿z方向无限长。一阶雷诺方程式二阶雷诺方程式17.8.2油楔承载机理vF两摩擦表面平行，不会产生压力油膜vp两摩擦表面成楔形间隙，产生了压力油膜间隙内的润滑油形成了拥挤进油口出油口形成动压油膜的必要条件1.两摩擦表面必需形成楔形2.润滑油必需从大口进小口出3.必需具有足够的滑动速度4.必需充溢意够粘度的润滑油

17.9液体动力润滑径向轴承的计算17.9.1几何关系半径间隙：相对间隙：偏心率：最小油膜厚度：17.9.2动力润滑状态的建立no1oo1oo1oo1onn静止起动不稳定运行稳定运行RRRR1.动力润滑状态建立的过程2.校核层流条件17.9.3承载实力和索氏数在允许状况下降低相对间隙，提高润滑油粘度都有利于获得满足的承载实力，前者效果更显著。17.9.4流量计算=承载区端泄流量Q1+非承载区端泄流量Q2+轴瓦供油槽两端流出的附加流量Q3进入轴承的润滑油总流量Q≈Q117.9.6热平衡计算（1）粘度↓→间隙变更，使轴承的承载实力下降（2）会使金属软化→发生抱轴事故摩擦产生的热量H=端泄润滑油所带走热量H1+轴承散发热量H2热平衡条件：单位时间内轴承温升润滑油平均温度tm为保证承载要求tm<75℃a)若t1>>(35~45)℃,热平衡易建立，则应降低tm，再行计算。

b)若t1<(35~45)℃，不易达到热平衡状态→降低粗糙度→重新计算

c)t2>80℃→易过热失效，→变更相对间隙和油的粘度→重新计算17.9.7保证液体动力润滑的条件

除上述油楔承载机理四条件外，还需保证最小油膜厚度大于两表面不平度之和。17.9.8参数选择1.宽径比

一般轴承的宽径比为0.5~1.5。ψ大→Q大→温升小→但承载实力和运转精度低ψ小→易形成流体膜→承载实力和运转精度↑2.相对间隙3.平均压强B/d小→端泄Q1↑→摩擦功耗和温升↓→减轻轴颈与轴瓦边缘接触但承载实力↓高速重载轴承，因其工作时温上