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机械设计第第第第7 7章章章章 滑动轴承滑动轴承滑动轴承滑动轴承(Sliding bearings)(Sliding bearings)1 1）支承轴及轴上零件，并保持轴的旋转精度；）支承轴及轴上零件，并保持轴的旋转精度；）支承轴及轴上零件，并保持轴的旋转精度；）支承轴及轴上零件，并保持轴的旋转精度；2 2）减少转轴与支承之间的摩擦和磨损）减少转轴与支承之间的摩擦和磨损）减少转轴与支承之间的摩擦和磨损）减少转轴与支承之间的摩擦和磨损 滚动轴承滚动轴承滚动轴承滚动轴承 轴承的功用：轴承的功用：轴承的功用：轴承的功用：滑动轴承滑动轴承滑动轴承滑动轴承 滑动轴承一般用在：滑动轴承一般用在：滑动轴承一般用在：滑动轴承一般用在：优点多，一般机械中应用广优点多，一般机械中应用广优点多，一般机械中应用广优点多，一般机械中应用广 用于重载、高速、高精度及结构上要用于重载、高速、高精度及结构上要用于重载、高速、高精度及结构上要用于重载、高速、高精度及结构上要求剖分等场合求剖分等场合求剖分等场合求剖分等场合 汽轮机、离心式压缩机、内燃机、大型电机、水泥汽轮机、离心式压缩机、内燃机、大型电机、水泥汽轮机、离心式压缩机、内燃机、大型电机、水泥汽轮机、离心式压缩机、内燃机、大型电机、水泥搅拌机、滚筒清砂机、破碎机等机械中搅拌机、滚筒清砂机、破碎机等机械中搅拌机、滚筒清砂机、破碎机等机械中搅拌机、滚筒清砂机、破碎机等机械中 机械设计主要内容主要内容主要内容主要内容 一、滑动轴承的类型及其结构型式一、滑动轴承的类型及其结构型式一、滑动轴承的类型及其结构型式一、滑动轴承的类型及其结构型式二、轴瓦的材料和结构二、轴瓦的材料和结构二、轴瓦的材料和结构二、轴瓦的材料和结构 三、轴承的润滑三、轴承的润滑三、轴承的润滑三、轴承的润滑四、非液体摩擦滑动轴承的设计四、非液体摩擦滑动轴承的设计四、非液体摩擦滑动轴承的设计四、非液体摩擦滑动轴承的设计五、液体摩擦滑动轴承的设计五、液体摩擦滑动轴承的设计五、液体摩擦滑动轴承的设计五、液体摩擦滑动轴承的设计机械设计 受载方向受载方向受载方向受载方向 径向轴承径向轴承径向轴承径向轴承 推力轴承推力轴承推力轴承推力轴承 承受径向载荷承受径向载荷承受径向载荷承受径向载荷 承受轴向载荷承受轴向载荷承受轴向载荷承受轴向载荷 7-1 7-1 概述概述概述概述 摩擦状态摩擦状态摩擦状态摩擦状态 非液体摩擦滑动轴承非液体摩擦滑动轴承非液体摩擦滑动轴承非液体摩擦滑动轴承液体摩擦滑动轴承液体摩擦滑动轴承液体摩擦滑动轴承液体摩擦滑动轴承静压轴承静压轴承静压轴承静压轴承 动压轴承动压轴承动压轴承动压轴承 一、滑动轴承的分类：一、滑动轴承的分类：一、滑动轴承的分类：一、滑动轴承的分类：特点：系统复杂、工作可靠特点：系统复杂、工作可靠特点：系统复杂、工作可靠特点：系统复杂、工作可靠应用：低速、频繁启动，载荷或转速变化大场合应用：低速、频繁启动，载荷或转速变化大场合应用：低速、频繁启动，载荷或转速变化大场合应用：低速、频繁启动，载荷或转速变化大场合 静压轴承：外界高压油输入轴承间隙，轴径与轴瓦由油膜分开静压轴承：外界高压油输入轴承间隙，轴径与轴瓦由油膜分开静压轴承：外界高压油输入轴承间隙，轴径与轴瓦由油膜分开静压轴承：外界高压油输入轴承间隙，轴径与轴瓦由油膜分开 特点：结构简单、要求制造精度高特点：结构简单、要求制造精度高特点：结构简单、要求制造精度高特点：结构简单、要求制造精度高应用：高速、高旋转精度，高载荷或转速变化小的场合应用：高速、高旋转精度，高载荷或转速变化小的场合应用：高速、高旋转精度，高载荷或转速变化小的场合应用：高速、高旋转精度，高载荷或转速变化小的场合 动压轴承：轴径与轴瓦相对动，形成动压油膜，使轴径与轴瓦由油膜分开动压轴承：轴径与轴瓦相对动，形成动压油膜，使轴径与轴瓦由油膜分开动压轴承：轴径与轴瓦相对动，形成动压油膜，使轴径与轴瓦由油膜分开动压轴承：轴径与轴瓦相对动，形成动压油膜，使轴径与轴瓦由油膜分开 机械设计二、摩擦状态的分类：二、摩擦状态的分类：二、摩擦状态的分类：二、摩擦状态的分类：完全液体完全液体完全液体完全液体摩擦状态摩擦状态摩擦状态摩擦状态润滑油膜将摩擦表面完全隔开，只存在润滑油膜将摩擦表面完全隔开，只存在润滑油膜将摩擦表面完全隔开，只存在润滑油膜将摩擦表面完全隔开，只存在液体分子间的摩擦液体分子间的摩擦液体分子间的摩擦液体分子间的摩擦润滑油膜部分地将摩擦表面隔开，有局润滑油膜部分地将摩擦表面隔开，有局润滑油膜部分地将摩擦表面隔开，有局润滑油膜部分地将摩擦表面隔开，有局部地方是金属间的直接接触部地方是金属间的直接接触部地方是金属间的直接接触部地方是金属间的直接接触 边界摩擦状态边界摩擦状态边界摩擦状态边界摩擦状态f f f f 摩擦表面间没有任何物质的摩擦，阻力最大摩擦表面间没有任何物质的摩擦，阻力最大摩擦表面间没有任何物质的摩擦，阻力最大摩擦表面间没有任何物质的摩擦，阻力最大 边界摩擦常与半液体摩擦、半干摩擦并存，边界摩擦常与半液体摩擦、半干摩擦并存，边界摩擦常与半液体摩擦、半干摩擦并存，边界摩擦常与半液体摩擦、半干摩擦并存，通称非液体摩擦通称非液体摩擦通称非液体摩擦通称非液体摩擦 干摩擦状态干摩擦状态干摩擦状态干摩擦状态f f 机械设计完全液体完全液体完全液体完全液体摩擦摩擦摩擦摩擦 滑动轴承工作的最理想状态滑动轴承工作的最理想状态滑动轴承工作的最理想状态滑动轴承工作的最理想状态 但是要达到这种状态（流体但是要达到这种状态（流体但是要达到这种状态（流体但是要达到这种状态（流体动压）必须满足一定的条件动压）必须满足一定的条件动压）必须满足一定的条件动压）必须满足一定的条件 非液体非液体非液体非液体摩擦摩擦摩擦摩擦 低速、不太重要的轴承低速、不太重要的轴承低速、不太重要的轴承低速、不太重要的轴承 重要轴承要按完全液体摩擦状态来设计重要轴承要按完全液体摩擦状态来设计重要轴承要按完全液体摩擦状态来设计重要轴承要按完全液体摩擦状态来设计 机械设计一、向心滑动轴承一、向心滑动轴承一、向心滑动轴承一、向心滑动轴承 整体式整体式整体式整体式结构简单、刚度大结构简单、刚度大结构简单、刚度大结构简单、刚度大7-2 7-2 滑动轴承的结构形式滑动轴承的结构形式滑动轴承的结构形式滑动轴承的结构形式 轴只能从端部装入，磨损后轴与轴轴只能从端部装入，磨损后轴与轴轴只能从端部装入，磨损后轴与轴轴只能从端部装入，磨损后轴与轴瓦间的间隙无法调整瓦间的间隙无法调整瓦间的间隙无法调整瓦间的间隙无法调整 剖分式剖分式剖分式剖分式由轴承盖、轴承座、剖分轴瓦和螺栓构成由轴承盖、轴承座、剖分轴瓦和螺栓构成由轴承盖、轴承座、剖分轴瓦和螺栓构成由轴承盖、轴承座、剖分轴瓦和螺栓构成结构较繁、间隙可调，装拆方便，广泛采用结构较繁、间隙可调，装拆方便，广泛采用结构较繁、间隙可调，装拆方便，广泛采用结构较繁、间隙可调，装拆方便，广泛采用机械设计 自动调心式自动调心式自动调心式自动调心式轴承宽径比较大时，若轴发生弯曲变形，轴承宽径比较大时，若轴发生弯曲变形，轴承宽径比较大时，若轴发生弯曲变形，轴承宽径比较大时，若轴发生弯曲变形，易造成轴颈与轴瓦端部的局部接触易造成轴颈与轴瓦端部的局部接触易造成轴颈与轴瓦端部的局部接触易造成轴颈与轴瓦端部的局部接触适合适合适合适合B/dB/d的轴承的轴承的轴承的轴承 剧烈磨损和发热剧烈磨损和发热剧烈磨损和发热剧烈磨损和发热轴瓦可随轴的弯曲或倾斜而自动调心，可轴瓦可随轴的弯曲或倾斜而自动调心，可轴瓦可随轴的弯曲或倾斜而自动调心，可轴瓦可随轴的弯曲或倾斜而自动调心，可保证轴颈与轴瓦的均匀接触保证轴颈与轴瓦的均匀接触保证轴颈与轴瓦的均匀接触保证轴颈与轴瓦的均匀接触 间隙可调式间隙可调式间隙可调式间隙可调式通过锥形表面的移动来调整轴颈与轴通过锥形表面的移动来调整轴颈与轴通过锥形表面的移动来调整轴颈与轴通过锥形表面的移动来调整轴颈与轴瓦的间隙瓦的间隙瓦的间隙瓦的间隙机械设计二、推力滑动轴承二、推力滑动轴承二、推力滑动轴承二、推力滑动轴承 轴端面或轴环端面是承载面轴端面或轴环端面是承载面轴端面或轴环端面是承载面轴端面或轴环端面是承载面 实心式实心式实心式实心式支撑面压强分布不均，磨损不均匀，使用较少支撑面压强分布不均，磨损不均匀，使用较少支撑面压强分布不均，磨损不均匀，使用较少支撑面压强分布不均，磨损不均匀，使用较少 空心式空心式空心式空心式支撑面上压强分布较均匀，润滑条件有所改善支撑面上压强分布较均匀，润滑条件有所改善支撑面上压强分布较均匀，润滑条件有所改善支撑面上压强分布较均匀，润滑条件有所改善 单环式单环式单环式单环式轴环端面承载，结构简单，润滑方便，低速轻载轴环端面承载，结构简单，润滑方便，低速轻载轴环端面承载，结构简单，润滑方便，低速轻载轴环端面承载，结构简单，润滑方便，低速轻载 多环式多环式多环式多环式承载能力强，可承受双向轴向载荷承载能力强，可承受双向轴向载荷承载能力强，可承受双向轴向载荷承载能力强，可承受双向轴向载荷 ，但各环受载不均，但各环受载不均，但各环受载不均，但各环受载不均机械设计一、材料基本要求一、材料基本要求一、材料基本要求一、材料基本要求 良好的耐磨性和减摩性及抗胶合性良好的耐磨性和减摩性及抗胶合性良好的耐磨性和减摩性及抗胶合性良好的耐磨性和减摩性及抗胶合性,并有足够的强度并有足够的强度并有足够的强度并有足够的强度二、常用材料二、常用材料二、常用材料二、常用材料 铸铁铸铁铸铁铸铁轻载、低速的场合轻载、低速的场合轻载、低速的场合轻载、低速的场合锑、铜金属硬粒锑、铜金属硬粒锑、铜金属硬粒锑、铜金属硬粒 锡基体或铅基体锡基体或铅基体锡基体或铅基体锡基体或铅基体 轴瓦直接与轴颈接触，主要失效为：轴瓦直接与轴颈接触，主要失效为：轴瓦直接与轴颈接触，主要失效为：轴瓦直接与轴颈接触，主要失效为：磨损磨损磨损磨损和和和和胶合胶合胶合胶合 轴承合金（巴氏合金）轴承合金（巴氏合金）轴承合金（巴氏合金）轴承合金（巴氏合金）摩擦系数小、抗胶合性能力强、摩擦系数小、抗胶合性能力强、摩擦系数小、抗胶合性能力强、摩擦系数小、抗胶合性能力强、吸附性强，易跑合，但机械强度吸附性强，易跑合，但机械强度吸附性强，易跑合，但机械强度吸附性强，易跑合，但机械强度较低、价昂较低、价昂较低、价昂较低、价昂用作轴承衬，浇铸在钢或铸铁的轴瓦基体上！用作轴承衬，浇铸在钢或铸铁的轴瓦基体上！用作轴承衬，浇铸在钢或铸铁的轴瓦基体上！用作轴承衬，浇铸在钢或铸铁的轴瓦基体上！7-3 7-3 轴瓦的材料和结构轴瓦的材料和结构轴瓦的材料和结构轴瓦的材料和结构 机械设计 铜合金铜合金铜合金铜合金铁或铜粉末混入石墨压制烧结而成的多孔性材料铁或铜粉末混入石墨压制烧结而成的多孔性材料铁或铜粉末混入石墨压制烧结而成的多孔性材料铁或铜粉末混入石墨压制烧结而成的多孔性材料用于载荷平稳、低速和加油不便场合，如排气扇等家电设备用于载荷平稳、低速和加油不便场合，如排气扇等家电设备用于载荷平稳、低速和加油不便场合，如排气扇等家电设备用于载荷平稳、低速和加油不便场合，如排气扇等家电设备塑料、橡胶、尼龙等塑料、橡胶、尼龙等塑料、橡胶、尼龙等塑料、橡胶、尼龙等摩擦系数小、耐磨、耐腐蚀，但承载低、热变形大摩擦系数小、耐磨、耐腐蚀，但承载低、热变形大摩擦系数小、耐磨、耐腐蚀，但承载低、热变形大摩擦系数小、耐磨、耐腐蚀，但承载低、热变形大广泛应用于离心水泵、水轮机等设备中广泛应用于离心水泵、水轮机等设备中广泛应用于离心水泵、水轮机等设备中广泛应用于离心水泵、水轮机等设备中 粉末冶金粉末冶金粉末冶金粉末冶金 非金属材料非金属材料非金属材料非金属材料疲劳强度高、耐磨性与减摩性好，可在较高温下工作，但疲劳强度高、耐磨性与减摩性好，可在较高温下工作，但疲劳强度高、耐磨性与减摩性好，可在较高温下工作，但疲劳强度高、耐磨性与减摩性好，可在较高温下工作，但可塑性差，不易跑合；用于中低速、重载场合可塑性差，不易跑合；用于中低速、重载场合可塑性差，不易跑合；用于中低速、重载场合可塑性差，不易跑合；用于中低速、重载场合表表表表7-27-27-27-2列出了常用轴承材料性能及用途（部分）列出了常用轴承材料性能及用途（部分）列出了常用轴承材料性能及用途（部分）列出了常用轴承材料性能及用途（部分）机械设计机械设计 8-2轴瓦的材料 材材材材料料料料牌号牌号牌号牌号 p p/MPa/MPa v v/(m/s)/(m/s)pvpv/(MPam/s)/(MPam/s)硬度硬度硬度硬度(HBS)(HBS)应应应应 用用用用 举举举举 例例例例金属模金属模金属模金属模砂砂砂砂模模模模 铸铸铸铸铁铁铁铁灰铸铁灰铸铁灰铸铁灰铸铁(HT150250)(HT150250)0.140.1420.520.5160180160180用于不受冲击的低速、轻载轴用于不受冲击的低速、轻载轴用于不受冲击的低速、轻载轴用于不受冲击的低速、轻载轴承承承承铜铜铜铜合合合合金金金金锡青铜锡青铜锡青铜锡青铜ZCuSn10P1ZCuSn10P11515101015(20)15(20)90908080用于重载、中速、高温及冲击用于重载、中速、高温及冲击用于重载、中速、高温及冲击用于重载、中速、高温及冲击条件下工作的轴承条件下工作的轴承条件下工作的轴承条件下工作的轴承锡青铜锡青铜锡青铜锡青铜ZCuSn6Zn6Pb3ZCuSn6Zn6Pb38 83 310(12)10(12)65656060用于中载、中速工作的轴承，用于中载、中速工作的轴承，用于中载、中速工作的轴承，用于中载、中速工作的轴承，如起重机轴承及机床的一般主如起重机轴承及机床的一般主如起重机轴承及机床的一般主如起重机轴承及机床的一般主轴轴承轴轴承轴轴承轴轴承铝青铜铝青铜铝青铜铝青铜ZCuAl10Fe3ZCuAl10Fe330308 812(60)12(60)110110100100铝铁青铜，用于受冲击载荷处，铝铁青铜，用于受冲击载荷处，铝铁青铜，用于受冲击载荷处，铝铁青铜，用于受冲击载荷处，轴承温度可至轴承温度可至轴承温度可至轴承温度可至300300。轴颈需。轴颈需。轴颈需。轴颈需淬火淬火淬火淬火铅青铜铅青铜铅青铜铅青铜ZCuPb30ZCuPb3025(25(平稳平稳平稳平稳)121230(90)30(90)2525铅青铜，浇铸在钢轴瓦上做轴铅青铜，浇铸在钢轴瓦上做轴铅青铜，浇铸在钢轴瓦上做轴铅青铜，浇铸在钢轴瓦上做轴承衬，可受很大的冲击载荷，承衬，可受很大的冲击载荷，承衬，可受很大的冲击载荷，承衬，可受很大的冲击载荷，也适用于精密机床主轴轴承也适用于精密机床主轴轴承也适用于精密机床主轴轴承也适用于精密机床主轴轴承15(15(冲击冲击冲击冲击)8 8(60)(60)轴轴轴轴承承承承合合合合金金金金ZChSnSb11-6ZChSnSb11-6（锡基）（锡基）（锡基）（锡基）25(25(平稳平稳平稳平稳)808020(100)20(100)2727用做轴承衬，用于重载、高速，用做轴承衬，用于重载、高速，用做轴承衬，用于重载、高速，用做轴承衬，用于重载、高速，温度低于温度低于温度低于温度低于110110的重要轴承的重要轴承的重要轴承的重要轴承,如如如如汽轮机、内燃机、高转速的机汽轮机、内燃机、高转速的机汽轮机、内燃机、高转速的机汽轮机、内燃机、高转速的机床主轴轴承等。床主轴轴承等。床主轴轴承等。床主轴轴承等。20(20(冲击冲击冲击冲击)60601515ZChPbSb16-16-ZChPbSb16-16-2 2（铅基）（铅基）（铅基）（铅基）1515121210(50)10(50)3030用于不剧变的重载、高速轴承，用于不剧变的重载、高速轴承，用于不剧变的重载、高速轴承，用于不剧变的重载、高速轴承，如车床、发电机、压缩机、轧如车床、发电机、压缩机、轧如车床、发电机、压缩机、轧如车床、发电机、压缩机、轧钢机等。钢机等。钢机等。钢机等。ZChPbSb15-5ZChPbSb15-5（铅基）（铅基）（铅基）（铅基）5 58 85 52020用于中速、中载且冲击不大的用于中速、中载且冲击不大的用于中速、中载且冲击不大的用于中速、中载且冲击不大的轴承。如汽轮机、中等功率的轴承。如汽轮机、中等功率的轴承。如汽轮机、中等功率的轴承。如汽轮机、中等功率的电动机、拖拉机、发动机、空电动机、拖拉机、发动机、空电动机、拖拉机、发动机、空电动机、拖拉机、发动机、空压机的轴承压机的轴承压机的轴承压机的轴承机械设计三、三、三、三、轴瓦的结构轴瓦的结构轴瓦的结构轴瓦的结构 与轴颈直接接触，应具有一定的强度和刚度，应定位可靠，与轴颈直接接触，应具有一定的强度和刚度，应定位可靠，与轴颈直接接触，应具有一定的强度和刚度，应定位可靠，与轴颈直接接触，应具有一定的强度和刚度，应定位可靠，便于输入润滑剂，容易散热，调整方便便于输入润滑剂，容易散热，调整方便便于输入润滑剂，容易散热，调整方便便于输入润滑剂，容易散热，调整方便 常用轴瓦两种结构：整体式（也称轴套）和部分式常用轴瓦两种结构：整体式（也称轴套）和部分式常用轴瓦两种结构：整体式（也称轴套）和部分式常用轴瓦两种结构：整体式（也称轴套）和部分式 为节省贵重金属，常在轴瓦内表面上浇铸或轧制一层轴承合金为节省贵重金属，常在轴瓦内表面上浇铸或轧制一层轴承合金为节省贵重金属，常在轴瓦内表面上浇铸或轧制一层轴承合金为节省贵重金属，常在轴瓦内表面上浇铸或轧制一层轴承合金 轴承衬，约轴承衬，约轴承衬，约轴承衬，约0.55mm0.55mm厚厚厚厚 轴承衬轴承衬轴承衬轴承衬 机械设计轴瓦和轴承座间不允许相对位移，可轴瓦和轴承座间不允许相对位移，可轴瓦和轴承座间不允许相对位移，可轴瓦和轴承座间不允许相对位移，可将轴瓦两端做成凸缘，或用销钉固定将轴瓦两端做成凸缘，或用销钉固定将轴瓦两端做成凸缘，或用销钉固定将轴瓦两端做成凸缘，或用销钉固定在轴承座上在轴承座上在轴承座上在轴承座上 为使轴承获得良好的润滑，还需开设油孔和油沟为使轴承获得良好的润滑，还需开设油孔和油沟为使轴承获得良好的润滑，还需开设油孔和油沟为使轴承获得良好的润滑，还需开设油孔和油沟 油孔和油沟应开在非承载区内，否则会大大降低轴承承载能力油孔和油沟应开在非承载区内，否则会大大降低轴承承载能力油孔和油沟应开在非承载区内，否则会大大降低轴承承载能力油孔和油沟应开在非承载区内，否则会大大降低轴承承载能力 机械设计7-4 7-4 滑动轴承的润滑滑动轴承的润滑滑动轴承的润滑滑动轴承的润滑 一、润滑目的：一、润滑目的：一、润滑目的：一、润滑目的：有机油、矿物油、化学合成油有机油、矿物油、化学合成油有机油、矿物油、化学合成油有机油、矿物油、化学合成油其中矿物油应用最广其中矿物油应用最广其中矿物油应用最广其中矿物油应用最广 二、润滑剂：二、润滑剂：二、润滑剂：二、润滑剂：减小摩擦和磨损，降温，防锈、减振等作用减小摩擦和磨损，降温，防锈、减振等作用减小摩擦和磨损，降温，防锈、减振等作用减小摩擦和磨损，降温，防锈、减振等作用 绝大多数场合采用润滑油或润滑脂绝大多数场合采用润滑油或润滑脂绝大多数场合采用润滑油或润滑脂绝大多数场合采用润滑油或润滑脂 液体（水、油）、半固体（润滑脂）、固体（石墨）和气体液体（水、油）、半固体（润滑脂）、固体（石墨）和气体液体（水、油）、半固体（润滑脂）、固体（石墨）和气体液体（水、油）、半固体（润滑脂）、固体（石墨）和气体 润滑油润滑油润滑油润滑油评判润滑油好坏的主要性能指标有：评判润滑油好坏的主要性能指标有：评判润滑油好坏的主要性能指标有：评判润滑油好坏的主要性能指标有：粘度粘度粘度粘度、油性、氧化稳定性、闪点和燃点、凝固点、油性、氧化稳定性、闪点和燃点、凝固点、油性、氧化稳定性、闪点和燃点、凝固点、油性、氧化稳定性、闪点和燃点、凝固点 其中粘度是润滑油的最主要性能指标其中粘度是润滑油的最主要性能指标其中粘度是润滑油的最主要性能指标其中粘度是润滑油的最主要性能指标机械设计 粘度的概念粘度的概念粘度的概念粘度的概念 粘度即粘度即粘度即粘度即流体抵抗变形的能力流体抵抗变形的能力流体抵抗变形的能力流体抵抗变形的能力 粘度表征流体内摩擦阻力的大小，粘度越大，摩擦阻力越大粘度表征流体内摩擦阻力的大小，粘度越大，摩擦阻力越大粘度表征流体内摩擦阻力的大小，粘度越大，摩擦阻力越大粘度表征流体内摩擦阻力的大小，粘度越大，摩擦阻力越大右图所示两平行板间充满一定粘度的润滑油右图所示两平行板间充满一定粘度的润滑油右图所示两平行板间充满一定粘度的润滑油右图所示两平行板间充满一定粘度的润滑油 假设润滑油为层流假设润滑油为层流假设润滑油为层流假设润滑油为层流且润滑油只沿一个方向流动且润滑油只沿一个方向流动且润滑油只沿一个方向流动且润滑油只沿一个方向流动 各油层以不同速度各油层以不同速度各油层以不同速度各油层以不同速度u u移动移动移动移动 贴近静止板的油层速度贴近静止板的油层速度贴近静止板的油层速度贴近静止板的油层速度 u u=0=0贴近移动板的油层速度贴近移动板的油层速度贴近移动板的油层速度贴近移动板的油层速度 u u=v v 各油层间的相对滑移导致相应的剪切应力各油层间的相对滑移导致相应的剪切应力各油层间的相对滑移导致相应的剪切应力各油层间的相对滑移导致相应的剪切应力 t t t t 且与且与且与且与y y向的速度梯度成正比，即向的速度梯度成正比，即向的速度梯度成正比，即向的速度梯度成正比，即 比例常数，即比例常数，即比例常数，即比例常数，即动力粘度动力粘度动力粘度动力粘度 (粘性流体摩擦定律，粘性流体摩擦定律，粘性流体摩擦定律，粘性流体摩擦定律，也称牛顿粘性定律也称牛顿粘性定律也称牛顿粘性定律也称牛顿粘性定律)表示表示表示表示u u 随随随随y y 的距的距的距的距离增大而减小离增大而减小离增大而减小离增大而减小 机械设计长宽高各为长宽高各为长宽高各为长宽高各为 1m 1m 的流体，若上下两面发生的流体，若上下两面发生的流体，若上下两面发生的流体，若上下两面发生 1m/s 1m/s 的相对滑动，所需施加的力为的相对滑动，所需施加的力为的相对滑动，所需施加的力为的相对滑动，所需施加的力为 1N 1N 时，时，时，时，该流体的粘度为该流体的粘度为该流体的粘度为该流体的粘度为 1 1 个国际单位制的动力粘个国际单位制的动力粘个国际单位制的动力粘个国际单位制的动力粘度，记为度，记为度，记为度，记为 动力粘度动力粘度动力粘度动力粘度与同温下该流体密度的比值与同温下该流体密度的比值与同温下该流体密度的比值与同温下该流体密度的比值该粘度也叫绝对粘度，主要该粘度也叫绝对粘度，主要该粘度也叫绝对粘度，主要该粘度也叫绝对粘度，主要用于流体动力学计算用于流体动力学计算用于流体动力学计算用于流体动力学计算 润滑油的粘度润滑油的粘度润滑油的粘度润滑油的粘度 运动粘度运动粘度运动粘度运动粘度n n n n 动力粘度动力粘度动力粘度动力粘度h h h h 润滑油有两个粘度润滑油有两个粘度润滑油有两个粘度润滑油有两个粘度 润滑油牌号一般为润滑油牌号一般为润滑油牌号一般为润滑油牌号一般为40 C40 C时运动粘度的平均值时运动粘度的平均值时运动粘度的平均值时运动粘度的平均值1P=1dyns/cm1P=1dyns/cm2 2=100cP=0.1Pas=100cP=0.1Pas动力粘度的物理单位是动力粘度的物理单位是动力粘度的物理单位是动力粘度的物理单位是P(P(泊泊泊泊)粘度的常用单位粘度的常用单位粘度的常用单位粘度的常用单位 运动粘度的物理单位是运动粘度的物理单位是运动粘度的物理单位是运动粘度的物理单位是cmcm2 2/s/s，St(St(斯斯斯斯)如：牌号为如：牌号为如：牌号为如：牌号为L-AN46 L-AN46 是指在是指在是指在是指在40 40 CC时油的运动粘度为厘斯时油的运动粘度为厘斯时油的运动粘度为厘斯时油的运动粘度为厘斯 机械设计表表表表14-2 14-2 常用润滑油的主要性质常用润滑油的主要性质常用润滑油的主要性质常用润滑油的主要性质名名名名 称称称称全损耗全损耗全损耗全损耗系统用油系统用油系统用油系统用油GB443-89GB443-89汽轮机油汽轮机油汽轮机油汽轮机油GB11120-89GB11120-89代代代代 号号号号40 40 的粘度的粘度的粘度的粘度mmmm2 2/s/sL-AN7 6.127.48 -10 110L-AN7 6.127.48 -10 110凝点凝点凝点凝点 C C闪点闪点闪点闪点(开式开式开式开式)C C用于高速底负荷机械、用于高速底负荷机械、用于高速底负荷机械、用于高速底负荷机械、精密机床、纺织纱锭的精密机床、纺织纱锭的精密机床、纺织纱锭的精密机床、纺织纱锭的润滑和冷却。润滑和冷却。润滑和冷却。润滑和冷却。普通机床的液压油。普通机床的液压油。普通机床的液压油。普通机床的液压油。用于一般滑动轴承、用于一般滑动轴承、用于一般滑动轴承、用于一般滑动轴承、齿轮、蜗轮的润滑齿轮、蜗轮的润滑齿轮、蜗轮的润滑齿轮、蜗轮的润滑用于重型机床导轨、用于重型机床导轨、用于重型机床导轨、用于重型机床导轨、矿山机械的润滑。矿山机械的润滑。矿山机械的润滑。矿山机械的润滑。用于汽轮机、发电机等用于汽轮机、发电机等用于汽轮机、发电机等用于汽轮机、发电机等高速高负荷轴承和各种高速高负荷轴承和各种高速高负荷轴承和各种高速高负荷轴承和各种小型液体润滑轴承小型液体润滑轴承小型液体润滑轴承小型液体润滑轴承L-AN100 90110 0 210L-AN100 90110 0 210L-AN10 9.011.0 -10 125L-AN10 9.011.0 -10 125L-AN15 13.516.5 -10 165L-AN15 13.516.5 -10 165L-AN32 28.832.2 -10 170L-AN32 28.832.2 -10 170L-AN46 41.450.6 -10 180L-AN46 41.450.6 -10 180L-AN68 61.274.8 -10 190L-AN68 61.274.8 -10 190L-TSA32 28.835.2L-TSA32 28.835.2-7 180-7 180L-TSA46 41.450.6L-TSA46 41.450.6主要用途主要用途主要用途主要用途机械设计温度温度温度温度 压力压力压力压力 粘度粘度粘度粘度 粘度粘度粘度粘度 影响润滑油粘度的主要因素影响润滑油粘度的主要因素影响润滑油粘度的主要因素影响润滑油粘度的主要因素 压力较小时，对粘度的影响可忽略不压力较小时，对粘度的影响可忽略不压力较小时，对粘度的影响可忽略不压力较小时，对粘度的影响可忽略不计；但超过计；但超过计；但超过计；但超过100MPa100MPa时，不能忽略时，不能忽略时，不能忽略时，不能忽略 其它性能指标如：油性、氧化其它性能指标如：油性、氧化其它性能指标如：油性、氧化其它性能指标如：油性、氧化稳定性、燃点等自学稳定性、燃点等自学稳定性、燃点等自学稳定性、燃点等自学 压力大、冲击、变载条件，选粘度高的油；压力大、冲击、变载条件，选粘度高的油；压力大、冲击、变载条件，选粘度高的油；压力大、冲击、变载条件，选粘度高的油；速度高，选粘度低的油，以减少摩擦损失；速度高，选粘度低的油，以减少摩擦损失；速度高，选粘度低的油，以减少摩擦损失；速度高，选粘度低的油，以减少摩擦损失；工作温度高，应选粘度高的油，因粘度会随温度升高而下降。工作温度高，应选粘度高的油，因粘度会随温度升高而下降。工作温度高，应选粘度高的油，因粘度会随温度升高而下降。工作温度高，应选粘度高的油，因粘度会随温度升高而下降。润滑油的选择原则润滑油的选择原则润滑油的选择原则润滑油的选择原则机械设计 润滑脂润滑脂润滑脂润滑脂钙基钙基钙基钙基抗水性好、耐热性差、价廉抗水性好、耐热性差、价廉抗水性好、耐热性差、价廉抗水性好、耐热性差、价廉钠基钠基钠基钠基抗水性差、耐热性好、防腐性较好抗水性差、耐热性好、防腐性较好抗水性差、耐热性好、防腐性较好抗水性差、耐热性好、防腐性较好锂基锂基锂基锂基抗水性和耐热性好抗水性和耐热性好抗水性和耐热性好抗水性和耐热性好铝基铝基铝基铝基抗水性好、有防锈作用、耐热性差抗水性好、有防锈作用、耐热性差抗水性好、有防锈作用、耐热性差抗水性好、有防锈作用、耐热性差主要指标：主要指标：主要指标：主要指标：针入度：表征润滑脂稀稠针入度：表征润滑脂稀稠针入度：表征润滑脂稀稠针入度：表征润滑脂稀稠润滑脂越稠润滑脂越稠润滑脂越稠润滑脂越稠 滴点：润滑脂受热后开始滴落的温度，表征耐高温的能力滴点：润滑脂受热后开始滴落的温度，表征耐高温的能力滴点：润滑脂受热后开始滴落的温度，表征耐高温的能力滴点：润滑脂受热后开始滴落的温度，表征耐高温的能力润滑脂工作温度一般应低于滴点润滑脂工作温度一般应低于滴点润滑脂工作温度一般应低于滴点润滑脂工作温度一般应低于滴点20 30 C20 30 C针入度针入度针入度针入度 承载能力承载能力承载能力承载能力 摩擦阻力摩擦阻力摩擦阻力摩擦阻力 在润滑油中添加了稠化剂的膏状混合物在润滑油中添加了稠化剂的膏状混合物在润滑油中添加了稠化剂的膏状混合物在润滑油中添加了稠化剂的膏状混合物 机械设计三、润滑剂的选择原则：三、润滑剂的选择原则：三、润滑剂的选择原则：三、润滑剂的选择原则：类型选择类型选择类型选择类型选择 润滑油：润滑及散热效果较好，应用最广润滑油：润滑及散热效果较好，应用最广润滑油：润滑及散热效果较好，应用最广润滑油：润滑及散热效果较好，应用最广 液体摩擦和一般条件下的非液体摩擦滑动轴承采用液体摩擦和一般条件下的非液体摩擦滑动轴承采用液体摩擦和一般条件下的非液体摩擦滑动轴承采用液体摩擦和一般条件下的非液体摩擦滑动轴承采用润滑脂：不易流失，维护容易，密封性好润滑脂：不易流失，维护容易，密封性好润滑脂：不易流失，维护容易，密封性好润滑脂：不易流失，维护容易，密封性好用在难于经常供油的非液体摩擦滑动轴承用在难于经常供油的非液体摩擦滑动轴承用在难于经常供油的非液体摩擦滑动轴承用在难于经常供油的非液体摩擦滑动轴承 工作条件工作条件工作条件工作条件 轻载、高速：低粘度轻载、高速：低粘度轻载、高速：低粘度轻载、高速：低粘度高温、重载、低速：高粘度高温、重载、低速：高粘度高温、重载、低速：高粘度高温、重载、低速：高粘度 结构特点及环境条件结构特点及环境条件结构特点及环境条件结构特点及环境条件 如润滑间隙小：低粘度；反之，高粘度如润滑间隙小：低粘度；反之，高粘度如润滑间隙小：低粘度；反之，高粘度如润滑间隙小：低粘度；反之，高粘度 如易燃处：高抗燃性如易燃处：高抗燃性如易燃处：高抗燃性如易燃处：高抗燃性 机械设计一、失效形式一、失效形式一、失效形式一、失效形式 磨损磨损磨损磨损限制轴承的压强限制轴承的压强限制轴承的压强限制轴承的压强 p p：二、设计准则二、设计准则二、设计准则二、设计准则 胶合胶合胶合胶合目的：保证润滑油不被过大压目的：保证润滑油不被过大压目的：保证润滑油不被过大压目的：保证润滑油不被过大压力挤出，防止轴瓦过度磨损力挤出，防止轴瓦过度磨损力挤出，防止轴瓦过度磨损力挤出，防止轴瓦过度磨损BdFr许用压强查许用压强查许用压强查许用压强查表表表表7-27-2向心滑动轴承：向心滑动轴承：向心滑动轴承：向心滑动轴承：7-5 7-5 非液体摩擦滑动轴承的设计非液体摩擦滑动轴承的设计非液体摩擦滑动轴承的设计非液体摩擦滑动轴承的设计 机械设计k k：考虑油槽使支承面积减小的系数，：考虑油槽使支承面积减小的系数，：考虑油槽使支承面积减小的系数，：考虑油槽使支承面积减小的系数，k kd1d0Fanz z：推力环的数目：推力环的数目：推力环的数目：推力环的数目推力滑动轴承：推力滑动轴承：推力滑动轴承：推力滑动轴承：机械设计限制轴承限制轴承限制轴承限制轴承 pv pv 值值值值 ：目的目的目的目的 ：控制轴承的发热量，防止胶合破坏：控制轴承的发热量，防止胶合破坏：控制轴承的发热量，防止胶合破坏：控制轴承的发热量，防止胶合破坏代表了轴承单位面积摩擦功率代表了轴承单位面积摩擦功率代表了轴承单位面积摩擦功率代表了轴承单位面积摩擦功率(发热量发热量发热量发热量)的大小的大小的大小的大小向心轴承：向心轴承：向心轴承：向心轴承：推力轴承：推力轴承：推力轴承：推力轴承：限制轴承的限制轴承的限制轴承的限制轴承的v v 值值值值 ：限制因滑动速度过大而过度磨损限制因滑动速度过大而过度磨损限制因滑动速度过大而过度磨损限制因滑动速度过大而过度磨损机械设计三、三、三、三、设计步骤设计步骤设计步骤设计步骤 1 1、选择轴承结构型式及轴瓦材料选择轴承结构型式及轴瓦材料选择轴承结构型式及轴瓦材料选择轴承结构型式及轴瓦材料2 2、初定轴承基本尺寸参数、初定轴承基本尺寸参数、初定轴承基本尺寸参数、初定轴承基本尺寸参数选择宽径比选择宽径比选择宽径比选择宽径比承载能力承载能力承载能力承载能力 散热性散热性散热性散热性 油温油温油温油温 3 3、校核计算校核计算校核计算校核计算(p p、v v、pvpv)4 4、选择轴承的配合（表选择轴承的配合（表选择轴承的配合（表选择轴承的配合（表8-38-3）5 5、选择润滑剂和润滑装置、选择润滑剂和润滑装置、选择润滑剂和润滑装置、选择润滑剂和润滑装置 机械设计7-6 7-6 液体摩擦动压滑动轴承的设计液体摩擦动压滑动轴承的设计液体摩擦动压滑动轴承的设计液体摩擦动压滑动轴承的设计 一、动压油膜的形成机理一、动压油膜的形成机理一、动压油膜的形成机理一、动压油膜的形成机理 v平行表面间不会产生压力！平行表面间不会产生压力！平行表面间不会产生压力！平行表面间不会产生压力！FF进油口流量：进油口流量：进油口流量：进油口流量：h出油口流量：出油口流量：出油口流量：出油口流量：L故：平行板不能承受载荷！故：平行板不能承受载荷！故：平行板不能承受载荷！故：平行板不能承受载荷！xy机械设计v楔形间隙会产生压力油膜！能承受外载！楔形间隙会产生压力油膜！能承受外载！楔形间隙会产生压力油膜！能承受外载！楔形间隙会产生压力油膜！能承受外载！进油口流量：进油口流量：进油口流量：进油口流量：在楔形间隙内产生挤压，形成压力！在楔形间隙内产生挤压，形成压力！在楔形间隙内产生挤压，形成压力！在楔形间隙内产生挤压，形成压力！出油口流量：出油口流量：出油口流量：出油口流量：压力会阻止入口流速降低，出口流速增大，以维持流量守恒！压力会阻止入口流速降低，出口流速增大，以维持流量守恒！压力会阻止入口流速降低，出口流速增大，以维持流量守恒！压力会阻止入口流速降低，出口流速增大，以维持流量守恒！h1h2油的粘性和压力的作用，改变了油层速度变化规律油的粘性和压力的作用，改变了油层速度变化规律油的粘性和压力的作用，改变了油层速度变化规律油的粘性和压力的作用，改变了油层速度变化规律两倾斜板之间：两倾斜板之间：两倾斜板之间：两倾斜板之间：机械设计假设假设假设假设油按层状流动油按层状流动油按层状流动油按层状流动忽略压力、温度的影响忽略压力、温度的影响忽略压力、温度的影响忽略压力、温度的影响油不可压缩油不可压缩油不可压缩油不可压缩油层在油层在油层在油层在Z Z方向无流动方向无流动方向无流动方向无流动(板无限宽板无限宽板无限宽板无限宽)2.2.液体动压润滑的基本方程液体动压润滑的基本方程液体动压润滑的基本方程液体动压润滑的基本方程 对单元体：对单元体：对单元体：对单元体：得：得：得：得：牛顿粘性定律：牛顿粘性定律：牛顿粘性定律：牛顿粘性定律：对对对对 y y 积分：积分：积分：积分：边界条件：边界条件：边界条件：边界条件：机械设计x x方向上任意截面上单位宽度的流量：方向上任意截面上单位宽度的流量：方向上任意截面上单位宽度的流量：方向上任意截面上单位宽度的流量：设油膜压力最大处设油膜压力最大处设油膜压力最大处设油膜压力最大处(此截面此截面此截面此截面)的间隙为的间隙为的间隙为的间隙为h h0 0则：则：则：则：因为