《机械原理与机械设计 （下册） 第4版》 课件 第22章-滑动轴承

第二十二章滑动轴承1概述(1)高速性能和抗冲击性能好；如在流体润滑状态下工作，寿命长；噪声低；便于做成剖分式结构，安装容易；特大型的和最简易的滑动轴承价格低。(2)标准化程度比较低；维护、保养与润滑比较费事；起动摩擦阻力比较大；大多需消耗较贵重的非铁金属。

应用历史早得多，高速、精密、重载或冲击载荷等应用场合。

仅在滑动摩擦状态下运转的轴承称为滑动(摩擦)轴承，一般由轴颈、轴瓦、轴承座，以及润滑与密封装置等组成。其中，轴被支承的部分称为轴颈，支承轴颈并与其构成滑动摩擦副的零件称为轴瓦，轴瓦安装在机架或轴承座上，润滑与密封装置将润滑油送入摩擦表面并阻止污染物进入。组成特点(与滚动轴承相比)第一节概述概述(1)决定轴承的结构型式；(2)选择轴瓦、衬层和涂覆层材料；(3)计算轴承的工作能力；(4)确定轴承的运转参数（润滑剂粘度、转速、工作温度等）；(5)确定轴承的几何参数（直径、宽度、间隙/公差、表面粗糙度等）；(6)选择润滑剂和润滑方法。设计计算内容一、滑动轴承的类型承受载荷的方向径向轴承推力轴承径向推力轴承2第二节滑动轴承的类型与结构类型与结构类型与结构3类型与结构承载机理流体动力润滑轴承（动压轴承）流体静力润滑轴承（静压轴承）混合润滑轴承固体润滑轴承流体摩擦无润滑轴承：采用具有自润滑性能的材料制作轴瓦固体润滑轴承：将固体润滑剂预先涂覆、烧结或镶嵌到轴瓦表面含油轴承：利用具有多孔特性或与油有亲和特性的材料制作轴瓦，使用前浸渍润滑油自润滑无润滑轴承固体润滑轴承含油轴承固体摩擦混合摩擦混合摩擦（以边界摩擦为主）4类型与结构5二、滑动轴承的结构1.径向轴承整体式剖分式2.推力轴承类型与结构6调心轴承（球面轴瓦）类型与结构7三、轴瓦1.轴瓦壁厚；挡边；层数2.轴套壁厚；挡边；层数；制造方法3.推力瓦（止推垫圈）整体式、剖分式；单层、多层；（动力润滑）固定瓦块、可倾瓦块4.油孔、油槽、油室类型与结构8第三节滑动轴承材料（自学）第四节润滑剂与润滑方法的选用（自学）非承载区或油膜压力最小区域一、滑动轴承的参数第五节滑动轴承的设计计算径向轴承(1)轴瓦宽度B(2)轴颈直径d

或半径

r(3)轴瓦孔径D

或半径R(4)半径间隙

CR＝R－r(5)相对间隙(6)宽径比B/D9设计计算设计要求：最大的承载能力、最小的摩擦功耗、转子稳定运转1.几何参数BdD√√√√推力轴承(1)止推环外径do

、Do(2)止推环内径di

、Di(3)内外径比Do/DididoDiDo设计计算2.工况参数

外加载荷

F（大小、方向、特性）

轴的转速

n（大小、方向、特性）

均由用户给定（已知）

工作环境温度3.运转参数

偏心距

e（轴瓦中心与轴颈中心的距离）

偏心率摩擦因数μ、摩擦功耗

P

轴承的刚度

k、阻尼ζ

润滑剂的粘度η、流量

q、温度

t10设计计算二、混合润滑和固体润滑轴承的设计计算尚无公认的准确计算方法，通常进行以下条件性计算。1.限制轴承单位面积载荷（避免过度塑性变形与磨损）推力轴承径向轴承2.限制轴承滑动速度（避免过快磨损）推力轴承径向轴承11设计计算3.限制轴承

值（避免轴承过热，限制摩擦功耗）推力轴承径向轴承如值超过许用值，增加轴承宽度B

、z。

许用值：表22-11、表22-12

液体动力润滑轴承，在其启动、停车阶段往往处于混合润滑状态。因此，在设计时，常以上述条件性计算为依据，初选轴颈直径和轴承宽度，再进行后续的性能计算。

124.参数选择宽径比：0.5~2.0

相对间隙：0.002~0.006设计计算三、无润滑轴承的设计计算聚四氟乙烯极限p-v曲线

失效形式

粘着磨损。

根据预期轴承寿命，确定许用磨损率；根据轴承材料与磨损类型，确定两指数；经实验，绘制其极限p-v

曲线。设计准则

轴承的p、v值不超过该曲线限定范围。

根据赫鲁晓夫理论，在一定的条件下，轴瓦磨损率可表述为13

径向轴承(1)初估轴颈直径

d，计算相对滑动速度；

(2)选择适宜的宽径比

B/D，计算轴瓦宽度

B；(3)计算轴承单位面积载荷；(4)根据极限

p-v

曲线，确定轴瓦材料（图22-20）。(5)确定相对间隙及轴瓦壁厚

s

。设计计算推力轴承(1)初定轴颈直径，选择内外径比，计算止推环内径、外径；(2)计算相对滑动平均速度；(3)计算单位面积载荷；(4)-(5)确定轴瓦材料、相对间隙及轴瓦壁厚。14设计计算15轴承间隙(1)工程塑料

热塑性：尺寸稳定性差、受温度影响大；相对间隙0.005~0.014(单层)或0.005~0.010(双层，金属衬背)，且直径间隙不小于0.1mm。热固性：酚醛树脂，尺寸稳定性好；相对间隙0.002~0.003。(2)炭石墨

线膨胀系数小；相对间隙

(表22-9)轴瓦壁厚（表22-10）(1)工程塑料

采用薄壁瓦（热导率低；体积↑，尺寸变化对运转性能影响↑）(2)炭石墨

采用厚壁瓦（强度不足）设计计算潘存云教授研制F∑Fy=F∑Fx≠0∑Fy=F∑Fx=0静止爬升轴颈抬起质心左移稳定运转ehlim四、液体动力润滑轴承的计算

利用轴颈与轴瓦的相对速度，以及其表面与润滑油的粘附性能，将润滑油带入轴承间隙，建立压力油膜，从而将轴颈与轴瓦分隔开。1.动压油膜形成过程16设计计算2.液体动力润滑的基本方程——雷诺方程(1)楔形间隙内任意处油膜力平衡方程

假设牛顿流体；层流；轴向没有流动；润滑油不可压缩，粘度不随压力变化；压力沿油膜厚度方向保持不变；速度恒定……17流速方程压力流动，抛物线分布速度流动，线性分布设计计算(2)流量方程形成动压油膜的必要条件(1)两相对滑动表面之间的间隙呈收敛楔形；(2)相对滑动速度方向保证润滑油自大口流入、由小口流出；(3)楔形间隙内充满具有一定粘度的润滑油。二维雷诺方程(计及轴向流动)一维雷诺方程18流动连续性设计计算1.几何关系最小油膜厚度(1)偏心距e(2)偏位角

(3)偏心率(4)油膜厚度h

压力最大处油膜厚度M2.承载能力假设轴承为无限宽，不计轴向流动，代入一维雷诺方程，可得流体动力润滑径向轴承的计算19设计计算任一极角处的油膜压力单位轴承宽度微弧上的油膜压力其在垂直方向（外载荷方向）的分力单位轴承宽度上垂直分力总和20设计计算dDFyz

B

……B/d=∞

，与宽径比及偏心率有关21有限宽度轴承，计及端泄，可得距轴承中线为

z处的油膜承载力设计计算积分，可得有限宽度轴承的油膜承载力载荷特性数3.热平衡方程热平衡条件－单位时间内，轴承摩擦功耗所产生的热量应等于润滑油带走热量及轴承座散发热量之和。摩擦特性数摩擦功耗散发热量轴承座散热作用有限，且难以准确计算，一般达20％已足够，故流量特性数22设计计算4.参数选择取值范围0.2~1.5；速度高，取小值。B/D小，承载能力小，但可增大端泄流量，以降低温度；B/D大，承载能力高，但边缘接触严重。(1)宽径比(2)相对间隙

转速高，取大值，避免温度过高；载荷大，取小值，确保承载能力。(3)润滑油粘度

对承载能力、摩擦功耗、润滑油温升均有影响。根据平均工作温度，确定润滑油粘度。设计时，取，且保证23设计计算性能参数加大的参数改用周向油槽轴承直径轴承宽度半径间隙载荷转速润滑油粘度进油温度供油压力轴向油槽长度轴向油槽宽度最小油膜厚度↑↑↑↓↓↑↑↓———↓轴承工作温度↑↑↓↑↑↑↑—↓—↑摩擦功耗↑↑—↑↑↑↓—↑—↑↓润滑油流量↑↓↑↑↑↓↑↑↑↑↓24一般(4)最小油膜厚度和表面粗糙度(5)偏心率25设计计算1.条件性计算(1)选择轴承结构型式；(2)选择宽径比，确定轴承宽度；(3)选择轴瓦材料，确定p*、v

及p*v的许用值；(4)条件性验算。2.承载能力计算(1)选择相对间隙；(2)选择润滑油牌号，确定其密度、比定压热容

cP

；(3)初设平均工作温度，确定润滑油运动粘度（表13-6）、动力粘度；(4)计算载荷特性数，由宽径比确定偏心率（图22-19）；(5)计算最小油膜厚度；(6)选择轴颈、轴瓦加工方式，确定其表面粗糙度，并验算最小油膜厚度。设计流程设计计算3.热平衡计算(1)由偏心率、宽径比，确定摩擦特性数、流量特性数（设计手册）；(2)计算润滑油温升；(3)验算进油温度。4.摩擦功耗计算(1)计算摩擦因数；(2)计算摩擦功耗；5.流量计算6.间隙偏差计算设计流程26第六节流体静压轴承27流体静压轴承定义

依靠泵入压力流体