第16讲-滑动轴承..ppt

1、4-1 摩擦,4-2 磨损,4-3 润滑剂、添加剂和润滑方法,4-4 流体润滑原理简介,4-0 概述,第4章 机械零件设计概论,第12章 滑动轴承,12-1 滑动轴承概述,12-2 滑动轴承的典型结构,12-3 滑动轴承的失效形式及常用材料,12-4 滑动轴承轴瓦结构,12-5 润滑剂和润滑装置,12-6 不完全液体润滑滑动轴承的设计计算,4-0 摩擦概述,摩擦学-研究摩擦、磨损和润滑，三者间相互关系的理论与应用的一门边缘学科。, 摩擦-相对运动的物体表面间的相互阻碍作用现象；, 磨损-由于摩擦而造成的物体表面材料的损失或转移；, 润滑-减轻摩擦和磨损所应采取的措施。,关于摩擦、磨损与润滑的学

2、科构成了摩擦学(Tribology)。,世界上使用的能源大约有 1/31/2 消耗于摩擦。,机械产品的易损零件大部分是由于磨损超过限度而报废和更换的。,随着科学技术的发展，摩擦学的理论和应用必将由宏观进入微观，由静态进入动态，由定性进入定量，成为系统综合研究的领域。,2、摩擦的分类,内 摩 擦：在物质的内部发生的阻碍分子之间相对运 动的现象。,外 摩 擦：在相对运动的物体表面间发生的相互阻碍 作用现象。,静 摩 擦;,动 摩 擦;,滑动摩擦;,滚动摩擦., “机械说” -摩擦原因是表面微凸体的相互阻碍作用；, “分子说” -摩擦原因是表面材料分子间的吸力作用；,1、摩擦的机理, “机械分子说”

3、两种作用均有。,4-1 摩擦,磨损由于摩擦而导致零件表面材料的逐渐丧失或迁移。,磨损曲线,4-2 磨损,磨损过程大致如图所示：,磨合阶段,稳定磨损阶段,剧烈磨损阶段,后果降低机器的效率和可靠性，甚至促使机器提前报废。,设计机器时，要求缩短磨合期、延长稳定期、推迟剧烈磨损期的到来。,潘存云教授研制,潘存云教授研制,1. 干摩擦,两零件表面直接接触后，因为微观局部压力高而形成许多冷焊点，运动时被剪切。,不允许出现干摩擦！,2. 边界摩擦,滑动摩擦状态,功耗,磨损,温度,烧毁轴瓦,运动副表面有一层厚度1 m的薄油膜，不足以将两金属表面完全分开，其表面部分微观高峰部分仍将相互搓削。,比干摩擦的磨损轻，

4、f 0.1 0.3,潘存云教授研制,有一层压力油膜将两金属表面隔开，彼此不直接接触。是理想的摩擦状态。,3. 液体摩擦,摩擦和磨损极轻，f 0.001 0.01,潘存云教授研制,4. 混合摩擦,混合摩擦是指摩擦表面间处于边界摩擦和液体摩擦的混合状态。混合摩擦能有效降低摩擦阻力，其摩擦系数比边界摩擦时要小得多。,潘存云教授研制,在一般机器中，处于后三种情况的混合状态。,摩擦特性曲线,称无量纲参数n/p为轴承特性数。 -动力粘度，p-压强 ，n-每秒转数,边界摩擦和混合摩擦在工程实际中很难区分，常统称为不完全液体摩擦。,轴承的功用：用来支承轴及轴上零件 。,12-1 滑动轴承概述,1能承担一定的载

5、荷，具有一定的强度和刚度。,2具有小的摩擦力矩，使回转件转动灵活。,3具有一定的支承精度，保证被支承零件的回转精度。,一、轴承的基本要求,分 类,滚动轴承,滑动轴承,二、轴承的分类,按摩擦性质分,按受载方向分,按润滑状态分,向心推力(径向止推)轴承,向心(径向)轴承,推力(止推)轴承,不完全液体润滑滑动轴承,完全液体润滑滑动轴承,一、 向心滑动轴承,组成：轴承座、轴套或轴瓦等。,12-2 滑动轴承的结构型式,油杯孔,轴承,1) 结构简单，成本低廉。,应用：低速、轻载或间歇性工作的机器中。,2) 因磨损而造成的间隙无法调整。,3) 只能从沿轴向装入或拆。,1) 整体式向心滑动轴承,轴承座,特点：

6、,将轴承座或轴瓦分离制造，两部分用联接螺栓。,剖分式向心滑动轴承,螺纹孔,轴承座,轴承盖,联接螺栓,剖分轴瓦,2) 剖分式向心滑动轴承,特点：结构复杂，可以调整因磨损而造成的间隙，安装方便。,应用场合： 低速、轻载或间歇性工作的机器。,潘存云教授研制,潘存云教授研制,作用：用来承受轴向载荷,二、 推力滑动轴承,结构形式：,空心式-压力分布较均匀，润滑条件比实心式要好。,单环式-环形端面可止推，结构简单，润滑方便， 用于低速、轻载的场合。,多环式-能承受较大的轴向载荷，还可承受双向载荷。,各环间载荷分布不均，其单位面积的承载能力比单环式低50%。,12-3 滑动轴承的失效形式及常用材料,一、滑动

7、轴承常见失效形式,磨粒磨损-进入硬颗粒的对轴承表面起研磨作用。,刮伤-进入硬颗粒对轴径表面划出线状伤痕。,胶合-当瞬时温升过高，供油不足时，造成轴承损伤。,疲劳剥落-在载荷得反复作用下，轴承表面出现与滑动方向垂直的疲劳裂纹，扩展后造成轴承材料剥落。,腐蚀-润滑剂在使用中不断氧化，所生成的酸性物质对轴承材料有腐蚀，材料腐蚀易形成点状剥落。,二、滑动轴承的材料,金属：青铜、轴承合金、粉末冶金、灰铸铁等 非金属：工程塑料、硬木、橡胶、聚四氟乙烯,潘存云教授研制,12-4 滑动轴承轴瓦结构,一、轴瓦的形式和结构,按构造 分类,整体式,对开式,按加工 分类,按尺寸 分类,按材料 分类,需从轴端安装和拆卸

8、，可修复性差。,可以直接从轴的中部安装和拆卸，可修复。,轴瓦的类型,整体轴套,对开式轴瓦,12-4 滑动轴承轴瓦结构,一、轴瓦的形式和结构,按构造 分类,按加工 分类,按尺寸 分类,按材料 分类,轴瓦的类型,厚壁,薄壁,整体式,对开式,节省材料，但刚度不足，故对轴承座孔的加工精度要求高 。,具有足够的强度和刚度，可降低对轴承座孔的加工精度要求。,12-4 滑动轴承轴瓦结构,一、轴瓦的形式和结构,按构造 分类,按加工 分类,按尺寸 分类,按材料 分类,轴瓦的类型,单材料,多材料,单一材料,强度足够的材料可以直接作成轴瓦，如黄铜，灰铸铁。,轴瓦衬强度不足，故采用多材料制作轴瓦。,厚壁,薄壁,整体式

9、,对开式,潘存云教授研制,12-4 滑动轴承轴瓦结构,一、轴瓦的形式和结构,按构造 分类,按加工 分类,按尺寸 分类,按材料 分类,轴瓦的类型,铸造轴瓦,卷制轴套,铸造,轧制,铸造工艺性好，单件、大批生产均可，适用于厚壁轴瓦。,只适用于薄壁轴瓦，具有很高的生产率。,单材料,多材料,厚壁,薄壁,整体式,对开式,潘存云教授研制,-将轴瓦一端或两端做凸缘。,凸缘定位,二、轴瓦的定位方法,轴向定位,凸耳(定位唇)定位,凸耳,凸缘,目的：防止轴瓦与轴承座之间产生轴向和周向的相 对移动。,潘存云教授研制,潘存云教授研制,潘存云教授研制,潘存云教授研制,紧定螺钉,周向定位,销钉,三、轴瓦的油孔和油槽,作用：

10、把润滑油导入轴颈和轴承所构成的运动副表面。,进油孔,油槽,潘存云教授研制,潘存云教授研制,潘存云教授研制,潘存云教授研制,开孔原则：,形式：按油槽走向分沿轴向、绕周向、斜向、螺 旋线等。,2)轴向油槽不能开通至轴承端部，应留有适当的油封面。,1)尽量开在非承载区，少降低承载区油膜的承载能力；,12-5 润滑剂和润滑装置,一、 概述,作用：降低摩擦功耗、减少磨损、冷却、吸振、防锈等。,分类,润滑油,润滑脂,固体润滑剂,润滑油：液体，用途最广泛 润滑脂：半固体，润滑油稠化剂，一般用于中低速 固体润滑剂：主要用作油、脂的添加剂，也可单独使用，如C, MoS2, PTFE(聚四氟乙烯)等,在轴承中，润

11、滑油最重要的物理参数是粘度，它是选择润滑油的主要依据。粘度表征液体流动的内摩擦特性。,A、B两板之间充满了液体，B板静止，A板水平移动速度为v。由于液体与金属表面的吸附作用，A板表面的液体速度为v，而B板表面的液体速度为0。两板之间的速度呈线性分布。,-流体中任意点处的切应力与该处的速度梯度成正比。,-液体的动力粘度，简称粘度,量纲：力时间/长度2,分析位置y处薄层的受力,介绍“粘度”-重要指标，粘度越高，油越稠，反之越稀；,粘度的种类,动力粘度,运动粘度,条件粘度,1) 动力粘度,牛顿液体 流动定律,工程中常用运动粘度：,单位： m2 / s,2) 运动粘度,性能指标： 粘度液体流动时，每薄

12、层相互间的阻抗剪力，它是液体流动时内部摩擦阻力的度量 是最重要的性能指标，也是选择润滑油的主要依据 油性也称润滑性，表征油中的极性分子对金属表面的吸附性能。油性好则摩擦系数小 凝点反映润滑油的低温工作性能 闪点反映润滑油的高温工作性能,二、润滑油的性能指标及选择,润滑油的选择原则： 压力大或在冲击、变载条件下工作，应选粘度高的油 速度高时，应选粘度低的油，以减少摩擦损失 工作温度高时，应选粘度高的油，因粘度会随温度升高而下降,三、润滑脂的性能指标及选择,性能指标： 针入度(稠度)表征润滑脂的稀稠度，类似于油的粘度 用一特制重1.5N锥形针在25C恒温下5s内刺入润滑脂内的深度。标志润滑脂内阻力

13、的大小和受力后流动性的强弱 滴点温度升高时，润滑脂第一滴掉下时的温度，表征润滑脂耐高温的性能 耐水性润滑脂与水接触时，其特性的保持程度,润滑脂的选择原则： 压力大、速度低小针入度，反之选针入度大的 润滑脂的滴点应高于轴承工作温度2030，以免流失 在有水或潮湿场合，应选防水性的润滑脂,潘存云教授研制,潘存云教授研制,潘存云教授研制,针阀式油杯,旋盖式油杯 脂用,潘存云教授研制,压注式油杯,弹簧盖油杯,四、润滑装置,油杯,12-6 不完全液体润滑滑动轴承的设计计算,一、失效形式与设计准则,工作状态：为边界润滑或混合摩擦润滑。,失效形式：边界油膜破裂。,设计准则：保证边界膜不破裂。,因边界膜强度与

14、温度、轴承材料、轴颈和轴承表面粗糙度、润滑油供给等有关，目前尚无精确的计算方法，但一般可作条件性计算。,校核内容：,验算摩擦发热 pvpv；,验算滑动速度vv。,，p，pv的验算都是平均值。考虑到轴瓦不同心，受载时轴线弯曲及载荷变化等的因素，局部的p或pv可能不足，故应校核滑动速度v 。,fpv是摩擦力，限制pv 即间接限制摩擦发热。,验算平均压力 p p，以保证强度要求；,潘存云教授研制,二、径向滑动轴承的设计计算,已知条件：外加径向载荷F (N)、轴颈转速n(r/mm)及 轴颈直径d (mm),验算及设计 ：,.验算轴承的平均压力p,.验算摩擦热,v轴颈圆周速度，m/s；,B -轴瓦宽度，

15、 p-许用压强。见下页, pv轴承材料的许用值。,pv,n轴速度，m/s；,3.验算滑动速度V,v材料的许用滑动速度,v v,潘存云教授研制,潘存云教授研制,选择配合,一般可选: H9/d9或H8/f7、H7/f6,二、止推滑动轴承的计算,p,已知条件：外加径向载荷F (N)、轴颈转速n(r/mm),1)根据轴向载荷和工作要求， 选择轴承结构尺寸和材料；,2)验算平均压力；,z-轴环数,潘存云教授研制,潘存云教授研制,止推滑动轴承的计算（续）,考虑承载的不均匀性， p、pv应降低50%。,3)验算pv值,先分析平行板的情况。板B静止，板A以速度向左运动，板间充满润滑油，无载荷时， 液体各层的速度呈三角形分布，近油量与处油量相等，板A不会下沉。但若板A有载荷时，油向两边挤出，板A逐渐下沉，直到与B板接触。,一、动压润滑的形成原理和条件,动压油膜-因运动而产生的压力油膜。,12-7 液体动力润滑径向滑动轴承的设计计算,两平形板之间不能形成压力油膜！,如两板不平行板。板间间隙呈沿运动方向由大到小呈收敛楔形分布，且板A有载荷， 当板A运动时，两端速度若程虚线分布，则必然进油多而出油少。由于液体实际上是不可压缩的，必将在板内挤压而形成压力，迫使进油端的速度往内凹，而出油端的速度往外鼓。进油端间