【教学课件】第十二章滑动轴承.ppt

第十二章第十二章 滑动轴承滑动轴承 121 121 概述概述滑动轴承、滚动轴承 滚动轴承的优点1、摩擦系数小；2、起动阻力小；3、已经标准化、易于互换；4、选用、润滑、维护方便；5、效率高。滚动轴承的缺点1、抗冲击能力差；2、高速时出现噪声；3、工作寿命短。在一些特殊场合下，不便于使用滚动轴承时才使用滑动轴承。滑动轴承的应用场合2.载荷特重的轴承；1.转速极高的轴承；3.冲击很大的轴承；5.剖分式轴承；4.要求特别精密的轴承；6.有特殊要求的轴承（特大尺寸，特殊介质）。轴承的类型1、按轴承中摩擦性质的不同来分：滚动摩擦轴承（简称滚动轴承）滑动摩擦轴承（简称滑动轴承）2、按其承受载荷方向的不同来分：径向轴承（承受径向力）止推轴承（承受轴向力）3、滑动轴承按其滑动表面间摩擦状态的不同来分：液体润滑轴承不完全液体润滑轴承：边界润滑或混合润滑无润滑轴承：工作时不加润滑剂4、液体润滑轴承按其承载机理的不同来分：液体动力润滑轴承（简称液体动力轴承）液体静压润滑轴承（简称液体静压轴承）12122 2 径向滑动轴承的主要结构型式径向滑动轴承的主要结构型式 一、整体式径向滑动轴承 特点：1）结构简单、成本低 2）轴套磨损后，间隙无法调整 3）装拆不便（只能从轴端装拆）适于低速、轻载或间隙工作的机器。如图，由轴承座、整体轴套、油孔等组成二、剖分式滑动轴承结构特点与整体式滑动轴承相对。三、斜剖分式滑动轴承四、调心滑动轴承五、可调间隙的滑动轴承六、多油楔轴承七、可倾瓦式多油楔轴承12123 3 滑动轴承的失效形式及常用材料滑动轴承的失效形式及常用材料一、滑动轴承的失效形式 磨粒磨损胶合(咬粘)刮伤疲劳剥落腐蚀轴瓦材料应具备的性能：1、良好的减摩性、耐磨性和抗胶合性；2、良好的摩擦顺应性、嵌入性和磨合性；3、足够的强度和抗腐蚀能力；4、良好的导热性、热膨胀系数小；5、良好的工艺性、经济性等；二、轴承材料轴瓦和轴承衬的材料统称轴承材料。常用的轴承材料1、金属材料：轴承合金、铜合金、铝基合金和铸铁等；2、多孔质金属材料；3、非金属材料：橡胶、工程塑料、碳石墨等；1、轴承合金（白合金、巴氏合金）l有锡基轴承合金，铅基轴承合金两大类。l具有良好的塑性，具有良好的耐磨性，顺应性和嵌入性非常好，很容易与轴相跑合，具有良好的抗胶合性。l轴承合金的缺点是强度差，价格高l只能用轴承合金作轴承衬，l因为其价格高所以通常只用于中高速重载的场合，（内燃机曲轴和连杆轴承）2、青铜l铜合金具有较好的强度、减摩与耐磨性、导热性。l但是顺应性和嵌入性不如轴承合金。l应用广泛。l用于中速重载、中速中载、低速重载。3、多孔质金属材料是将金属粉末经压制，烧结成的材料。材料内部包含孔隙。（含油轴承）在不容易润滑位置使用这种轴承可以很好的工作。4、塑料l塑料的化学性质稳定，抗腐蚀性强，具有一定的自润滑性，质地软，具有较好的嵌入性，减磨性和耐磨性均较好。l塑料的导热性能差，热膨胀系数大，为防止受热膨胀后卡死，必须在设计中留有较大的间隙。5、橡胶l具有较大的弹性，能减轻振动使运转平稳，可以用水润滑。124 轴瓦结构 一、轴瓦的型式与构造 整体式轴瓦对开式对开式 为节约贵重材料，同时为提高轴承整体的强度，通常将剖分式轴瓦做成双层或三层式结构，双金属轴瓦用强度较好的材料作瓦背（钢或铸铁），将减摩性好的材料附着在轴瓦内表面，作为轴承衬。轴瓦结构：由13层材料制成。为使轴承衬与瓦背结合紧密，防止脱落，常在瓦背内表面做出螺纹、凹槽及榫头结构。轴瓦内表面结构 10.31二、轴瓦的定位为防止轴瓦与轴承座的相对运动可将轴瓦制出凸缘，也可以加装紧定螺钉或防转销。三、油孔及油槽油孔、油槽开设原则：1、润滑油应从油膜压力最小处输入轴承 2、油槽（沟）开在非承载区，否则会降低油膜的承载能力 3、油槽轴向不能开通，以免油从油槽端部大量流失 4、水平安装轴承油槽开半周，不要延伸到承载区，全周油槽应开在靠近轴承端部处。油槽形状油槽形状12125 5 滑动轴承润滑剂的选用滑动轴承润滑剂的选用一、润滑脂及其选择 轴承润滑的目的：减小摩擦和磨损、冷却、吸振、防锈等。由于润滑脂属于半固体润滑剂，流动性极差，故由于润滑脂属于半固体润滑剂，流动性极差，故无冷却效果。无冷却效果。应用：要求不高、难以经常供油，或者低速重载应用：要求不高、难以经常供油，或者低速重载以及作摆动运动。以及作摆动运动。选择润滑脂品种的一般原则1)当压力高和滑动速度低时，选择针入度小一些的品种；反之，选择针入度大一些的品种。2)所用润滑脂的滴点，一般应较轴承的工作温度高约20300C，以免工作时润滑脂过多地流失。3)在有水淋或潮湿的环境下，应选择防水性强的钙基或铝基润滑脂。在温度较高处应选用钠基或复合钙基润滑脂。二、润滑油及其选择二、润滑油及其选择（1）压力大、温度高、载荷冲击变动大 粘度大的润滑油（2）滑动速度大粘度较低的润滑油（3）粗糙或未经跑合的表面 粘度较高的润滑油 三、固体润滑剂应用：特殊的场合。种类：二硫化钼石墨聚四氟乙烯12126 6 不完全液体润滑滑动轴承设计计算不完全液体润滑滑动轴承设计计算 可靠工作条件：（1）维持边界油膜不受破坏，（2）维持粗糙表面微腔内有液体润滑存在。相关因素：（1）边界膜的强度及其破裂温度（2）轴承材料（3）轴颈与轴承表面粗糙度（4）润滑油的供给量。一、径向滑动轴承 1、限制平均比压P 目的：避免在载荷作用下润滑油被完全挤出 2、限制轴承的p、v值 目的：限制pv是控制轴承温升，避免边界膜的破裂 3、限制滑动速度v 目的：当p较小时，避免由于v过高而引起轴瓦加速磨损 a)实心式 b)空心式 c)单环式 d)多环式二、推力滑动轴承的计算12127 7 液体动力润滑径向滑动轴承液体动力润滑径向滑动轴承的设计计算的设计计算 一、流体动力润滑的基本方程（雷诺方程）左右向压力上下面剪切应力由x方向的力平衡条件，得 代入牛顿粘性流体定律：y=0 时，u=v；y=h 时，u=0，得积分常数1、油层的速度分布对y积分vUxyv不计侧漏，沿x方向，任一截面单位宽度的流量为 p=pmax处油膜厚度为h0流量：一维雷诺流体动力润滑方程2、润滑油流量二、油楔承载机理 油压的变化因素：润滑油的粘度、表面滑动速度、油膜厚度全部油膜压力之和即为油膜的承载能力油膜呈收敛楔形，油楔内各处油压都大于入口和出口处的压力，产生正压力以支承外载形成流体动力润滑的必要条件是（1）相对运动两表面必须形成一个收敛楔形（2）被油膜分开的两表面必须有一定的相对滑动速度vs，其运动方向必须使润滑从大口流进，小口流出。（3）润滑油必须有一定的粘度，供油要充分。两滑动表面平行。平行油膜各处油压与入口、出口处相等，不能产生高于外面压力的油压支承外载。二、径向滑动轴承形成流体动力润滑的过程 1、起动时2、不稳定运转阶段 3、稳定运转阶段 三、径向滑动轴承的几何关系和承载量系数 1、几何关系 直径间隙：半径间隙：相对间隙：偏心距：偏心率：根据余弦定律可得 任意位置的油膜厚度 1）压力最大处油膜厚度2）油膜最小厚度hmin 2、油膜承载能力 极坐标形式的雷诺方程积分积分在外载荷方向上的分量在外载荷方向上的分量 将上式在压力区内积分（求和），得到轴承单位宽度上的油膜承载能力 Z方向的分布油膜能承受的载荷 Cp承载量系数 表12-7hmin越小（越大），B/d越大，CF越大，轴承的承载能力F越大。四、最小油膜厚度hmin hmin不能小于轴颈与轴瓦表面微观不平度之和 上式与流体动力润滑的三个基本条件 流体动力润滑的充分必要条件五、轴承的热平衡计算摩擦功耗引起轴承单位时间内的发热量Q=fpv摩擦产生的热量Q=端泄润滑油所带走热量Q1+轴承散发热量Q2热平衡条件：单位时间内所以：所以：润滑油平均温度tm为保证承载要求tm(3540),热平衡易建立，则应降低tm，再行计算。b)若ti80易过热失效，改变相对间隙和油的粘度重新计算六、轴承参数选择 1、宽径比B/d B/d小 端泄Q1 摩擦功耗和温升 减轻轴颈与轴瓦边缘接触但承载能力 高速重载轴承 B/d应取小值低速重载轴承 B/d应取大值2、相对间隙 大 温升小 但承载能力和运转精度低 小易形成流体膜承载能力和运转精度 3、粘度