第15章__滑动轴承.ppt

1、机械设计基础 第十五章 滑动轴承,精密机械与精密仪器系 李永新 ,概述,轴承的功用： 支承轴及轴上零件，并保持轴的旋转精度； 减少转轴与支承之间的摩擦和磨损。,滑动轴承的基本结构 （l）运动件（轴颈） 转动或在一定角度范围内摆动的部分。 （2）承导件（轴瓦） 固定部分，用以约束运动件，使其只能转动或摆动。,一、滑动轴承的分类,按滑动轴承工作时轴瓦和轴颈表面间呈现的摩擦状态，滑动轴承可分为:,液体摩擦轴承 非液体摩擦轴承,液体动压润滑轴承 液体静压润滑轴承,按滑动轴承承受载荷的方向可分为:,径向滑动轴承 推力滑动轴承,二、滑动轴承的特点,非液体摩擦滑动轴承： 结构简单，制造、装拆、使用方便，但损

2、耗较大、维护复杂。 液体摩擦轴承的特点（与滚动轴承比）： （1）在高速重载下能正常工作，寿命长； （2）旋转精度高，液体摩擦轴承磨损小； （3）滑动轴承可做成剖分式的，能满足特殊结构的需要； （4）液体摩擦轴承具有很好的缓冲和阻尼作用，可以吸收震动，缓和冲击； （5）滑动轴承的径向尺寸比滚动轴承的小（摩擦发生在轴瓦和轴颈表面之间，而滚动轴承的摩擦发生在套圈和滚动体之间）； （6）但起动过程不易形成油膜，摩擦阻力较大。在要求剖分结构（如发动机连杆与曲轴之间）、特高速、特低速、特重载、无法润滑等场所。,三、滑动轴承的应用,1 高速、高精度、重载、结构上要求剖分的场合。（航空发电机附件、仪表、雷达）

3、 2 低速、有冲击和恶劣环境的机器中，如水泥搅拌机，破碎机）,第一节 摩擦状态,在正压力作用下相互接触的两个物体受切向外力的影响而发生相对滑动，或有相对滑动的趋势时，在接触表面上就会产生抵抗滑动的阻力，这一自然现象称作摩擦，这时所产生的阻力叫作摩擦力。,摩擦的分类,1、内摩擦：发生在物质内部，阻碍分子间相对运动的摩擦； 2、外摩擦：当相互接触的两个物体发生相对滑动或有相对滑动的趋势时，在接触表面上产生的阻碍相对滑动的摩擦。 根据摩擦表面间存在润滑剂的情况分： 干摩擦； 边界摩擦； 液体摩擦； 混合摩擦。,1、干摩擦,干摩擦是指表面间无任何润滑剂或保护膜的纯金属接触时的摩擦。此时，摩擦系数最大，

4、f0.3，必有大量的摩擦功损耗和严重的磨损，在滑动轴承中表现为强烈的升温，甚至把轴瓦烧毁。所以在滑动轴承中不允许出现干摩擦。,2、边界摩擦,两摩擦面间加入润滑油后，在金属表面会形成一层边界膜，它可能是物理吸附膜，也可能是化学反应膜。边界油膜很薄（厚度小于1m），不足以将两金属表面分隔开来，在相互运动时两金属表面微观的凸峰部分仍将相互接触，这种状态叫边界摩擦（边界润滑）。,3、液体摩擦,两摩擦表面被流体（液体或气体）完全隔开，没有金属表面间的摩擦，只有流体之间的摩擦，这种摩擦叫流体摩擦（流体润滑），属于内摩擦。流体摩擦（流体润滑）摩擦系数最小f=0.0010.13不会发生金属表面的磨损，是理想的

5、摩擦状态。但实现流体摩擦（流体润滑）必须具备一定的条件。,4、混合摩擦,两摩擦面间同时存在干摩擦、边界摩擦和流体摩擦的现象称混合摩擦状态 。,第二节 滑动轴承的结构形式,一、径向滑动轴承,1.整体式径向滑动轴承,轴颈+轴瓦+轴承座 结构简单；但磨损后间隙过大时无法调整；轴颈只能从轴承端部安装和拆卸。,2.剖分式径向滑动轴承,剖分式径向滑动轴承装拆方便,还可以通过增减剖分面上的调整垫片的厚度来调整间隙。,垂直载荷用,倾斜载荷用,轴颈的结构,轴瓦的结构,二、推力滑动轴承 由轴承座和推力轴颈组成，用来承受轴向载荷。,第三节 轴瓦的材料和结构,滑动轴承材料指的是轴瓦材料 滑动轴承的失效形式主要是轴瓦的

6、胶合和磨损。,一、对轴瓦材料的要求,（1）有足够的疲劳强度 （2）有足够的抗压强度 （3）有良好的减摩性和耐磨性 （4）具有较好的抗胶合性 （5）对润滑油要有较好的吸附能力 （6）有较好的适应性和嵌藏性 （7）良好的导热性 （8）经济性、加工工艺性好,二、常用的轴瓦材料及其性质,轴瓦材料可分为三类： 金属材料；粉末冶金材料；非金属材料。 金属材料包括轴承合金、青铜、黄铜、铝合金和铸铁。,（1）轴承合金：又称白金或巴氏合金 锡基轴承合金，如ZCuSnSb10-6，ZCuSnSb8-4 铅基轴承合金，如ZCuPbSb16-16-2，ZCuPbSb15-15-3 这种轴承合金都是锡（Sn）、铅（Pb

7、）、锑（Sb）和铜（Cu）的合金，有较好的跑合性、耐磨性、减摩性和抗胶合性，但轴承合金强度不高，价格很贵。 在钢或铜制成的轴瓦内表面上浇注一层轴承合金，这层轴承合金称轴承衬，钢或铜制成的轴瓦基体称瓦背。这种轴瓦，既有足够的强度和刚度，又有一定的耐磨性和减摩性，所以适合于中、高速和重载时使用。,（2）青铜：抗胶合能力仅次于轴承合金，强度较高，应用广。 铸锡磷青铜：减摩、抗磨好，强度高，用于重载。 铅青铜：抗疲劳、导热、高温时铅起润滑作用。 铝青铜：抗冲击强、抗胶合差。 （3）黄铜：滑动速度不高，综合性能不如轴承合金、青铜。 （4）铝合金：强度高、导热好、价格便宜，抗胶合差、耐磨差 （5）铸铁：普

8、通灰铸铁（ HT150 等）和球墨铸铁（QT400-18等）。价格便宜，一般用于低速、轻载。,（6）陶瓷合金 又称粉末合金（铁-石墨、青铜-石墨），是以粉末状的铁或铜为基本材料，与石墨粉混合后，经压制和烧结，制成多孔性的成型轴瓦。孔隙中可贮存润滑油，工作时有自润滑作用（因摩擦发热和热膨胀作用，轴瓦材料内部的孔隙减小，润滑油从孔隙中被挤到工作表面），故用陶瓷合金制成的轴承又称含油轴承。含油轴承常用于低速或中速，轻载或中载，润滑不便或要求清洁、不宜添加润滑油的场合。 （7）非金属材料 常用非金属材料是工程塑料。如尼龙 6 、尼龙66和聚四氟乙烯等。塑料支承具有耐磨、耐腐蚀和自润滑性能等优点；缺点是

9、承载能力较低，在高温下易产生较大的变形，导热性和尺寸稳定性差。因此，塑料支承常用于工作温度不高，载荷不大的场合。 非金属材料，还有人造宝石（刚玉）和玛瑙，多用于手表和某些仪表中。,三、轴瓦结构,轴瓦的瓦背和轴承衬的联接形式见下表,整体式轴瓦,轴瓦和轴承座一般采用过盈配合,剖分式轴瓦,为了向摩擦表面间加注润滑剂,在轴承上方开设注油孔,为了向摩擦表面输送和分布润滑剂,在轴瓦内面开有油沟,整体式,剖分式,油沟,液体摩擦轴承的油沟应开在非承载区，周向油沟应靠近轴承的两端。,对某些载荷较大的轴承，在轴瓦内开有油室。,第四节 润滑剂与润滑装置,一、滑动轴承用润滑剂的选择,1.液体摩擦轴承用润滑油的选择,(

10、1)重载、温高和有冲击时的选择较高的粘度; (2)高速、轻载时选择较低的粘度。,2.非液体摩擦轴承用润滑剂的选择,非液体摩擦轴承有的用润滑油,有的用润滑脂。这要用系数K来估计,当 K2 时可选用润滑脂来润滑, K2 时则需用润滑油润滑,润滑油的选择及粘度的确定,二、润滑方式及润滑装置,润滑方式有连续润滑和间歇润滑,注油器,针阀式油杯,用润滑脂时，一般采用间歇式润滑。用润滑油时，对于小型、低速或间歇运动的机器也可采用间歇式润滑。,比较重要的轴承应当采用连续润滑方式，常用的连续润滑有以下几种：,滴油润滑,油杯润滑,浸油润滑,飞溅润滑,压力循环润滑,油芯式油杯,油杯润滑,飞溅润滑,第五节 非液体摩擦

11、滑动轴承的计算,一、径向滑动轴承,1. 验算压强,压强P过大可能是轴瓦产生塑性变形破坏边界膜,应保证压强不超过允许值p,即,MPa,2.验算 pv 值,pv值大表明摩擦功大,温升大,边界膜易破坏,其限制条件为:,MPam/s,主要失效形式：胶合和磨损，限制pv,3.验算速度 v,对于跨度较大的轴,m/s,二、推力滑动轴承,1.验算压强 p,MPa,2.验算 pvm 值,k由于止推面上有油沟使止推的面积减小的系数,m环形推力面的平均线速度m/s,三、非液体摩擦径向滑动轴承的配合,第六节 液体动压润滑的基本原理,液体摩擦轴承,流体动压轴承,流体静压轴承,径向轴承,推力轴承,轴颈和轴承两相对运动表面

12、间完全被一层油膜所分开,一、径向动压滑动轴承的工作过程,h=C+ecos,hmin=C-e,h0=C+ecos0,径向动压滑动轴承的几何参数,1.基本假设 （1）两板间流体作层流运动； （2）两板间流体是牛顿流体，其粘度只随温度的变化而改变，忽略压力对粘度的影响，而且流体是不可压缩的； （3）与两板M、N相接触的流体层与板间无滑动出现； （4）流体的重力和流动过程中产生的惯性力可以略去； （5）由于间隙很小，压力沿y方向大小不变； （6）平板沿Z方向无限长，所以流体沿Z方向无流动。,二、流体动压润滑形成原理和条件,2.流体动压力的形成及承载原理,从层流运动的油膜中取一微单元体进行分析,可得,此式说明压力沿x方向的变化率与速度梯度沿y方向的变化率成正比。,将,代入,得,流体动压力的形成和压力油膜承载原理,靠运动表面带动粘性流体以足够的速度流经收敛形间隙时,流体内所产生压力叫流体动压力,间隙内具有动压力的油层称为流体动压油膜,3.形成流体动压的条件,形成流体动压的必要条件是:,(1)流体必须流