机械设计基础（3D版）课件 第11章 滑动轴承

第11章

滑动轴承机械设计基础（3D版）摩擦状态11.1目录contents滑动轴承的类型、特点和应用11.2滑动轴承的结构11.3滑动轴承的润滑11.4滑动轴承的失效形式及常用材料11.5不完全液体润滑滑动轴承的设计计算11.6§1摩擦状态一、滑动轴承的四种摩擦状态a)干摩擦b)边界摩擦c)液体摩擦d)混合摩擦干摩擦：金属表面直接接触，摩擦因数大，易磨损，应避免。边界摩擦：表面形成极薄边界膜，减轻磨损，摩擦因数较高(0.1~0.3)。液体摩擦：油膜完全分隔表面，摩擦仅在分子间，因数极小(0.001~0.01)。混合摩擦：边界与液体润滑的混合状态，是实际中最常见的摩擦形式。§2滑动轴承的类型、特点和应用一、按摩擦状态分类液体摩擦滑动轴承油膜完全分隔表面，摩擦因数极小（0.001~0.008）。运行寿命长，机械效率高。对制造精度和安装要求较高。不完全液体摩擦滑动轴承局部金属直接接触，摩擦因数较大（0.1~0.3）。易磨损，相对寿命较短。结构简单，对制造和安装要求低，应用广泛。§2滑动轴承的类型、特点和应用二、按承受载荷方向分类向心滑动轴承：主要承受径向载荷，应用最为广泛。用于支撑轴的旋转，限制径向位移。§2滑动轴承的类型、特点和应用二、按承受载荷方向分类推力滑动轴承：主要承受轴向载荷，限制轴的轴向位移。防止轴在运转过程中发生轴向窜动。§2滑动轴承的类型、特点和应用三、按承载机理分类液体动力滑动轴承（液体动压轴承）：原理：依靠轴颈旋转，在收敛楔形间隙中形成动压油膜承载。条件：收敛楔形间隙、相对滑动速度、润滑油黏度。动压油膜的承载机理：a)两板平行b)两板不平行液体静力滑动轴承（液体静压轴承）：原理：依靠外部液压系统提供高压油，强制形成油膜。特点：承载能力与转速无关，适用于低速/重载/高精度场合，需复杂供油系统。§2滑动轴承的类型、特点和应用四、性能特点与应用场合核心性能特点承载能力高，具备优异的抗冲击与吸振性能液体摩擦工况下寿命极长，且运行精度高结构设计简单，径向尺寸紧凑，可制成剖分式维护相对复杂，对润滑系统的清洁度要求较高典型应用场景高速高精度领域：如汽轮机、精密机床主轴重载冲击场景：如水轮机、大型轧钢机设备特殊结构需求：如内燃机曲轴轴承（剖分式）低速低精度场合：如农业机械等通用设备§3滑动轴承的结构一、滑动轴承的结构形式整体式径向滑动轴承：结构组成由轴承座和整体轴套构成，结构形式最为基础。主要优点结构最简单，零件数量少，制造成本最低。主要缺点磨损后间隙无法调整；装拆不便，尤其不适用于长轴。适用场合适用于低速、轻载或间歇工作的不重要场合。§3滑动轴承的结构一、滑动轴承的结构形式剖分式（对开式）径向滑动轴承：结构组成由轴承座、轴承盖、剖分式轴瓦和紧固件组成。核心优点装拆方便，轴瓦磨损后可通过减少剖分面的垫片来调整间隙。应用场景应用广泛，特别是在需要经常装拆或调整的机械设备场合。§3滑动轴承的结构一、滑动轴承的结构形式推力滑动轴承：空心式：轴颈端面的中空部分能存油，压力较均匀。单环式：利用轴颈的环形端面止推，而且可以利用纵向油槽输入润滑油，结构简单，润滑方便，用于低速轻载场合。多环式：压力较均匀，能承受较大轴向载荷，但各环之间载荷分布不均匀，因此环数不宜太多。§3滑动轴承的结构二、轴瓦结构轴瓦的形式和构造：整体式轴瓦（轴套）：结构简单，用于整体式轴承，无法调整间隙。对开式轴瓦：用于剖分式轴承，安装方便，通常下瓦承受载荷。轴承衬：在轴瓦内表面浇注减摩合金层，节约贵重金属。§3滑动轴承的结构二、轴瓦结构轴瓦的定位：为防止轴瓦在工作中与轴承座发生相对移动（转动或轴向滑动），需采取可靠的定位措施：周向定位：利用凸缘、紧定螺钉、圆柱销或定位唇。轴向定位：依靠轴承盖和轴承座的剖分面止口。§3滑动轴承的结构二、轴瓦结构油孔及油槽：目的：为了把润滑油导入整个摩擦面之间，在轴瓦或者轴颈上应开有油孔和油槽。油孔：用于供应润滑油。油槽：用于输送和分布润滑油。位置：油孔和油槽应开设在非承载区，否则会降低油膜的承载能力。§3滑动轴承的结构二、轴瓦结构油孔及油槽：§3滑动轴承的结构二、轴瓦结构油孔及油槽：对于液体动压径向轴承，有轴向油槽和周向油槽两种形式可供选择。油沟不应该开在油膜承载区内，否则会降低油膜的承载能力（图11-12）。周向油槽常设在轴承宽度的中部，把轴承分为两个独立部分；当宽度相等时，设有周向油槽轴承的承载能力低于设有轴向油槽的轴承的承载能力（图11-12b）。§4滑动轴承的润滑一、润滑剂及其选择润滑油应用特点：应用最广泛，包括矿物油、合成油等。流动性好，散热快。

选择关键：主要依据载荷、速度、温度确定合适的黏度。润滑脂组成结构：由基础油和稠化剂组成，呈膏状。

适用场合：润滑和密封性能优异，适用于低速、重载或不便经常加油的部位。固体润滑剂常见类型：如石墨、二硫化钼、聚四氟乙烯(PTFE)等。

极端工况：用于高温、重载或特殊环境（如真空、强辐射）下的润滑。§4滑动轴承的润滑二、润滑方法润滑油的润滑方法：滴油润滑通过油杯滴油，结构简单，适用于低速、轻载。浸油润滑利用轴颈带动油环旋转，将油带入轴承，适用于水平轴、中高速。飞溅润滑利用转动件（如齿轮）将油飞溅到轴承上，适用于闭式齿轮箱等。压力润滑通过油泵将压力油送入轴承，润滑和冷却效果好，适用于高速、重载或重要轴承。§4滑动轴承的润滑二、润滑方法润滑油的润滑方法：油芯式油杯：利用毛细管作用将油引到轴承工作表面上，但由于没有停油开关，会造成不必要的浪费。压力循环润滑：润滑液压泵将一高压力的油经油路导入轴承，润滑油经轴承两端流入油池，形成一个循环润滑过程。这种润滑方法供油充足，润滑可靠，并有冷却和冲洗轴承的作用，但结构复杂、费用较高。它常用于重载、高速和载荷变化较大的润滑场合。§4滑动轴承的润滑二、润滑方法润滑脂的润滑方法：脂润滑只能间歇性供应润滑脂。旋盖注油油杯：在杯中装满润滑脂后，旋动上盖即可将润滑脂挤入轴承中，是应用最广的脂润滑装置。压注油杯：直接使用油枪压注润滑脂至轴承工作面。§5滑动轴承的失效形式及常用材料一、主要失效形式磨粒磨损：由润滑油中的杂质或金属表面的磨屑引起，会导致轴承表面产生划痕和尺寸变化。§5滑动轴承的失效形式及常用材料一、主要失效形式粘着磨损（胶合）：在高温高压下，两金属表面直接接触并发生粘着，随后撕裂造成严重磨损，是最危险的失效形式之一。§5滑动轴承的失效形式及常用材料一、主要失效形式疲劳剥落：在变应力作用下，轴承表面产生疲劳裂纹并逐渐扩展，最终导致材料剥落，影响运转精度。§5滑动轴承的失效形式及常用材料一、主要失效形式刮伤：进入轴承间隙的硬颗粒或轴径表面粗糙的微观轮廓尖峰，在轴承表面划出线状伤痕。§5滑动轴承的失效形式及常用材料二、轴承材料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。§5滑动轴承的失效形式及常用材料二、轴承材料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，铅青铜适用于重载、高速场合，铝青铜适用于重载、低速场合。类型锡青铜铅青铜铝青铜§5滑动轴承的失效形式及常用材料二、轴承材料铸铁特点有一定的减摩性和耐磨性，价格低廉，但铸铁性脆、磨合性差。应用适用于低速、轻载和不受冲击的场合。类型球墨铸铁耐磨灰铸铁§6不完全液体润滑滑动轴承的设计计算一、径向滑动轴承的计算已知：轴颈直径d、转速n和轴承承受的径向载荷Fr。计算步骤：1.选定轴瓦材料

根据工作条件和使用要求，确定轴承的结构形式，并选定轴瓦材料。2.确定轴承的宽度

轴承宽度B是一个重要的参数，可由宽径比φ来选定，φ=B/d。若φ值小，轴承就窄，润滑油易从轴承两端流失，不易形成油膜；φ值大，轴承宽，油膜易于形成，承载能力增大，但散热条件不好，又会使轴承温度升高。一般取φ=0.5~1.5。§6不完全液体润滑滑动轴承的设计计算一、径向滑动轴承的计算3.轴承的验算

（1）验算轴承的平均压力p。

限制轴承的平均压力p，其目的是保证润滑油不被过大的压力挤出，从而避免工作表面的过度磨损，即：Fr：轴承承受的径向载荷（N）；[p]：轴承材料的许用平均压力（MPa）；B：轴瓦的宽度（mm）；d：轴颈的直径（mm）。§6不完全液体润滑滑动轴承的设计计算一、径向滑动轴承的计算

（2）验算轴承的pv值。

pv值与摩擦功率损耗成正比，它表征了轴承的发热因素，pv值越高，轴承温升越高，容易引起边界膜的破裂。因此，必须限制pv值，其目的是防止轴承温升过高出现胶合破坏，即：n：轴颈转速（r/min）；v：轴颈的圆周速度（m/s）；[pv]：轴承材料的pv许用值（MPa·m/s）。§6不完全液体润滑滑动轴承的设计计算一、径向滑动轴承的计算

（3）验算轴颈的圆周速度v。

当轴承的平均压力p较小时，并不表示局部压力一定小，考虑载荷分布不均的影响，即使p与pv都在材料许用范围值内，也可能因轴颈的圆周速度v过大而使局部磨损加剧。故要求：[v]：轴颈的许用圆周速度（m/s）。4.选择轴承配合

滑动轴承所选用的材料及尺寸经验算合格后，应选取恰当的配合，一般可选H9/d9、H8/f7或H7/f6。§6不完全液体润滑滑动轴承的设计计算