滑动轴承详细学习教案.pptx

会计学1滑动轴承滑动轴承(hu dn zhu chn)详细详细第一页，共46页。第第1515章章 滑动轴承滑动轴承(hu dn zhu chn)(hu dn zhu chn)15152 2 滑动轴承的结构滑动轴承的结构(jigu)(jigu)型式型式 15153 3 轴瓦结构轴瓦结构(jigu)(jigu)及轴承材料及轴承材料 15154 4 润滑剂和润滑装置润滑剂和润滑装置15155 5 非液体摩擦滑动轴承的计算非液体摩擦滑动轴承的计算 15156 6 动压润滑的基本原理动压润滑的基本原理15158 8 液体动压多油楔轴承和静压轴承简介液体动压多油楔轴承和静压轴承简介 15157 7 向心动压轴承的几何关系和承载量的计算向心动压轴承的几何关系和承载量的计算 151 摩擦状态摩擦状态摩擦状态摩擦状态第1页/共45页第二页，共46页。轴承是用于支承轴及轴上回转零件的部件。套装在轴承上的那段轴称为轴承是用于支承轴及轴上回转零件的部件。套装在轴承上的那段轴称为(chn wi)(chn wi)轴颈。根据轴颈。根据轴承中摩擦性质的不同，可把轴承分为滑动轴承和滚动轴承两大类。轴承中摩擦性质的不同，可把轴承分为滑动轴承和滚动轴承两大类。优点：寿命长、适于高速；油膜能缓冲吸振，耐冲击、承载能力大；回转精度高、运转平稳无噪音；优点：寿命长、适于高速；油膜能缓冲吸振，耐冲击、承载能力大；回转精度高、运转平稳无噪音；结构简单结构简单(jindn)(jindn)、装拆方便、成本低廉。、装拆方便、成本低廉。缺点：非液体摩擦轴承缺点：非液体摩擦轴承(zhuchng)(zhuchng)摩擦损失大，磨损严重；液体动压润滑轴承摩擦损失大，磨损严重；液体动压润滑轴承(zhuchng)(zhuchng)当起动、停车、转速和载荷经常变化时，难于保持液体润滑，且设计，制造、当起动、停车、转速和载荷经常变化时，难于保持液体润滑，且设计，制造、润滑和维护要求较高。润滑和维护要求较高。应用：应用：高速、高精度、重载、特大冲击与振动、径向空间尺寸受到限制或必须剖分安装高速、高精度、重载、特大冲击与振动、径向空间尺寸受到限制或必须剖分安装(如曲轴如曲轴的轴承的轴承)、以及需在水或腐蚀性介质中工作等条件下的轴承。、以及需在水或腐蚀性介质中工作等条件下的轴承。第2页/共45页第三页，共46页。要正确地设计滑动轴承，必须合理地解决以下问题要正确地设计滑动轴承，必须合理地解决以下问题(wnt)(wnt)：1)1)轴承的型式和结构；轴承的型式和结构；2)2)轴瓦的结构和材料选择；轴瓦的结构和材料选择；3)3)轴承的结构参数；轴承的结构参数；4)4)润滑剂的选择和供应；润滑剂的选择和供应；5)5)轴承的工作能力及热平衡计算。轴承的工作能力及热平衡计算。第3页/共45页第四页，共46页。151 摩擦摩擦(mc)状态状态一、干摩擦一、干摩擦(mc)(mc)无任何润滑剂或保护膜的纯净无任何润滑剂或保护膜的纯净(chnjng)(chnjng)的两摩擦表面间的摩擦，称为干摩擦。的两摩擦表面间的摩擦，称为干摩擦。特点：特点：摩擦系数及摩擦阻力最大，发热多，磨损最严重，摩擦系数及摩擦阻力最大，发热多，磨损最严重，零件使用寿命最短，应力求避免。零件使用寿命最短，应力求避免。但是，纯净表面只有在特定条件下才能实现，一般情况下摩擦表面上可能存在一层氧化但是，纯净表面只有在特定条件下才能实现，一般情况下摩擦表面上可能存在一层氧化膜和自然污染，因而在工程中，只要是名义上无润滑剂又没有明显润滑现象的摩擦，都认膜和自然污染，因而在工程中，只要是名义上无润滑剂又没有明显润滑现象的摩擦，都认为是干摩擦。为是干摩擦。第4页/共45页第五页，共46页。二、边界二、边界(binji)(binji)摩擦摩擦 当两摩擦表面间存在润滑油时，由于润滑油极性分子能牢固地吸附在金属表面上而形成极薄的边界当两摩擦表面间存在润滑油时，由于润滑油极性分子能牢固地吸附在金属表面上而形成极薄的边界(binji)(binji)油膜，这种状态称为边界油膜，这种状态称为边界(binji)(binji)摩擦。摩擦。特点：不能完全避免金属的直接接触，这时仍有微小的摩擦力产生，其特点：不能完全避免金属的直接接触，这时仍有微小的摩擦力产生，其 摩擦系数通常约在摩擦系数通常约在0.10.10.30.3，同时摩，同时摩擦面间的磨损擦面间的磨损(m sn)(m sn)也是不可避免的。也是不可避免的。三、液体摩擦三、液体摩擦 当两摩擦表面间有充足的润滑油，而且能满足一定的条件，则摩擦面间可形成厚度达几当两摩擦表面间有充足的润滑油，而且能满足一定的条件，则摩擦面间可形成厚度达几十微米的压力油膜，它足以将两个表面完全分开，形成液体摩擦。这时的液体分子已大都不十微米的压力油膜，它足以将两个表面完全分开，形成液体摩擦。这时的液体分子已大都不受金属表面吸附作用的支配而自由移动，摩擦是在液体内部的分子之间进行，所以摩擦系数受金属表面吸附作用的支配而自由移动，摩擦是在液体内部的分子之间进行，所以摩擦系数极小，而且不会有磨损。极小，而且不会有磨损。第5页/共45页第六页，共46页。对具有一定粗糙度的表面，对具有一定粗糙度的表面，改变某些影响油膜厚度的工作改变某些影响油膜厚度的工作参数，如载荷、速度和液体的参数，如载荷、速度和液体的粘度，将出现不同的摩擦状态，粘度，将出现不同的摩擦状态，即边界摩擦、混合摩擦和液体摩擦因条件改变而相互转化。摩擦特性曲线即边界摩擦、混合摩擦和液体摩擦因条件改变而相互转化。摩擦特性曲线(qxin)(qxin)反映出摩擦副处反映出摩擦副处于何种摩擦状态。随着轴承特性数于何种摩擦状态。随着轴承特性数v/pv/p（为液体粘度，为液体粘度，v v为滑动速度，为滑动速度，p p为压强）的不同，摩擦副为压强）的不同，摩擦副分别处于边界摩擦、混合摩擦和流体摩擦状态。分别处于边界摩擦、混合摩擦和流体摩擦状态。特点：摩擦系数极小，通常约在特点：摩擦系数极小，通常约在0.0010.0010.01 0.01，而且，而且(r qi)(r qi)不会有磨不会有磨 损产生。损产生。当摩擦表面间处于当摩擦表面间处于(chy)(chy)边界摩擦与液体摩擦的混合状态时，称为混合摩擦（或称非液体摩边界摩擦与液体摩擦的混合状态时，称为混合摩擦（或称非液体摩擦）。擦）。摩擦特性曲线摩擦特性曲线 第6页/共45页第七页，共46页。按其承受载荷方向按其承受载荷方向(fngxing)(fngxing)的不同，滑动轴承可分为的不同，滑动轴承可分为:向心向心(径向径向)滑动轴承滑动轴承承受径向载荷。承受径向载荷。推力推力(止推止推)滑动轴承滑动轴承承受轴向载荷。承受轴向载荷。一、向心一、向心(xin xn)(xin xn)滑动轴滑动轴承承1.1.整体式向心整体式向心(xin xn)(xin xn)滑滑动轴承动轴承 11轴承座轴承座 22整体轴瓦整体轴瓦 33油孔油孔 44螺纹孔螺纹孔缺点：缺点：轴瓦磨损后，轴承间隙过轴瓦磨损后，轴承间隙过大时无法调整；只能从轴颈端大时无法调整；只能从轴颈端部装拆，装拆不方便或无法安部装拆，装拆不方便或无法安装。装。多用在低速、轻载或间歇性多用在低速、轻载或间歇性工作的机器中。工作的机器中。优点：优点：结构简单，成本低廉；结构简单，成本低廉；152 滑动轴承的结构型式滑动轴承的结构型式第7页/共45页第八页，共46页。2.2.剖分剖分(对开对开)式向心式向心(xin xn)(xin xn)滑滑动轴承动轴承 11轴承座轴承座 2 2轴承盖轴承盖 3 3双头螺柱双头螺柱 4 4螺纹孔螺纹孔 5 5油孔油孔 6 6油槽油槽 7 7剖分式剖分式(fnsh)(fnsh)轴瓦轴瓦 轴承盖和轴承座的剖分面常作成阶梯形，以便安装时定位、对中和防止上、轴承盖和轴承座的剖分面常作成阶梯形，以便安装时定位、对中和防止上、下轴瓦的错动。轴承盖上部开有螺纹孔，用以安装油杯或油管。通常是下轴瓦承下轴瓦的错动。轴承盖上部开有螺纹孔，用以安装油杯或油管。通常是下轴瓦承受载荷，上轴瓦不承受载荷。为了节省贵重金属或其它需要，常在轴瓦内表面上受载荷，上轴瓦不承受载荷。为了节省贵重金属或其它需要，常在轴瓦内表面上贴附一层轴承衬。在轴瓦内壁不承受载荷的表面上开设贴附一层轴承衬。在轴瓦内壁不承受载荷的表面上开设(kish)(kish)油槽，润滑油通油槽，润滑油通过油孔和油槽流进轴承间隙。过油孔和油槽流进轴承间隙。第8页/共45页第九页，共46页。轴轴瓦瓦宽宽度度与与轴轴颈颈直直径径之之比比B/d称称为为宽宽径径比比，它它是是向向心心(xin xn)滑滑动动轴轴承承中中的的重重要要参参数数之之一一。对对于于液液体体摩摩擦擦的的滑滑动动轴轴承承，常常取取B/d=0.51；对对于于非非液液体体摩摩擦擦的滑动轴承，常取的滑动轴承，常取B/d=0.81.5，有时可以更大些。，有时可以更大些。特点：装拆方便；轴瓦磨损后可以用减少剖分面处的垫片厚度来调整特点：装拆方便；轴瓦磨损后可以用减少剖分面处的垫片厚度来调整(tiozhng)轴轴承间承间 隙隙(调整调整(tiozhng)后应修刮轴瓦内孔后应修刮轴瓦内孔)。第9页/共45页第十页，共46页。二、推力滑动轴承二、推力滑动轴承(hu dn zhu chn)作用：用来作用：用来(yn li)承受轴向载荷。承受轴向载荷。结构特点：结构特点：在轴的端面、轴肩或安装在轴的端面、轴肩或安装(nzhung)圆盘做成止推面。在止推圆盘做成止推面。在止推 环形面上，分布有若干有楔角的扇形快。其数量一环形面上，分布有若干有楔角的扇形快。其数量一 般为般为612。第10页/共45页第十一页，共46页。倾角固定倾角固定(gdng)，顶部预留平台。，顶部预留平台。类型类型(lixng)固定式固定式可倾式可倾式倾角随载荷、转速自行倾角随载荷、转速自行(zxng)调整，性能好。调整，性能好。第11页/共45页第十二页，共46页。15 153 3 轴瓦轴瓦(zhuw)(zhuw)结构及轴承材料结构及轴承材料轴瓦和轴承座一般采用轴瓦和轴承座一般采用(ciyng)(ciyng)过盈配合。过盈配合。为了为了(wi le)(wi le)向摩擦表面间加注润滑剂向摩擦表面间加注润滑剂,在轴承上方开设注油孔。在轴承上方开设注油孔。剖分式轴瓦剖分式轴瓦整体式轴瓦整体式轴瓦一、轴瓦结构一、轴瓦结构第12页/共45页第十三页，共46页。单金属轴瓦单金属轴瓦(zhuw)：结构简单，成本低：结构简单，成本低双金属轴瓦双金属轴瓦(zhuw)：节省贵重金属：节省贵重金属第13页/共45页第十四页，共46页。双金属轴瓦双金属轴瓦(zhuw)的瓦背和轴承衬的联接形式见下表的瓦背和轴承衬的联接形式见下表第14页/共45页第十五页，共46页。轴瓦轴瓦(zhuw)的的应用应用第15页/共45页第十六页，共46页。二、轴承二、轴承(zhuchng)(zhuchng)材料材料 滑动轴承滑动轴承(zhuchng)(zhuchng)材料是指轴瓦及轴承材料是指轴瓦及轴承(zhuchng)(zhuchng)衬材料。衬材料。滑动轴承滑动轴承(zhuchng)(zhuchng)的失效形式主要是轴瓦的胶合和的失效形式主要是轴瓦的胶合和磨损。磨损。（1 1）有足够的疲劳强度，保证足够的疲劳寿命；）有足够的疲劳强度，保证足够的疲劳寿命；（2 2）有足够的抗压强度，防止产生塑性变形；）有足够的抗压强度，防止产生塑性变形；（3 3）有良好的减摩性和耐磨性，提高效率、减小磨损；）有良好的减摩性和耐磨性，提高效率、减小磨损；（4 4）具有较好的抗胶合性，防止粘着磨损；）具有较好的抗胶合性，防止粘着磨损；（5 5）对润滑油要有较好的吸附能力，易形成）对润滑油要有较好的吸附能力，易形成(xngchng)(xngchng)边界膜；边界膜；（6 6）有较好的适应性和嵌藏性，容纳固体颗粒、避免划伤；）有较好的适应性和嵌藏性，容纳固体颗粒、避免划伤；（7 7）良好的导热性，散热好、防止烧瓦；）良好的导热性，散热好、防止烧瓦；（8 8）经济性、加工工艺性好。）经济性、加工工艺性好。1 1、对轴瓦材料的要求、对轴瓦材料的要求第16页/共45页第十七页，共46页。2 2、常用轴承、常用轴承(zhuchng)(zhuchng)材料及其性质材料及其性质 轴承材料可分为三类轴承材料可分为三类(sn li)(sn li)：金属材料、粉末冶金材料和：金属材料、粉末冶金材料和 非金属材料。非金属材料。金属材料包括轴承合金、青铜金属材料包括轴承合金、青铜(qngtng)(qngtng)、黄铜、铝合金和铸铁、黄铜、铝合金和铸铁（1 1）轴承合金：）轴承合金：轴承合金又称白金或巴氏合金轴承合金又称白金或巴氏合金锡基轴承合金，如锡基轴承合金，如ZChSnSb10-6ZChSnSb10-6，ZChSnSb8-4ZChSnSb8-4铅基轴承合金，如铅基轴承合金，如ZChPbSb16-16-2ZChPbSb16-16-2，ZChPbSb15-15-3ZChPbSb15-15-3 这两种轴承合金都有较好的跑合性、耐磨性和抗胶合性，这两种轴承合金都有较好的跑合性、耐磨性和抗胶合性，但轴承合金强度不高，价格很贵。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轴承衬，钢或铜制，钢或铜制成的轴瓦基体称成的轴瓦基体称瓦背瓦背。第17页/共45页第十八页，共46页。（2 2）青铜）青铜(qngtng)(qngtng)抗胶合能力抗胶合能力(nngl)(nngl)仅次于轴承合金，强度较高。仅次于轴承合金，强度较高。铸锡磷青铜：减摩、抗磨好，强度铸锡磷青铜：减摩、抗磨好，强度(qingd)(qingd)高，用于重载。高，用于重载。铅青铜：铅青铜：抗疲劳、导热、高温时铅起润滑作用。抗疲劳、导热、高温时铅起润滑作用。铝青铜：铝青铜：抗冲击强、抗胶合差。抗冲击强、抗胶合差。（3 3）黄铜：）黄铜：滑动速度不高，综合性能不如轴承合金、青铜。滑动速度不高，综合性能不如轴承合金、青铜。（4 4）铝合金：）铝合金：强度高、导热好、价格便宜，抗胶合差、耐磨差。强度高、导热好、价格便宜，抗胶合差、耐磨差。（5 5）铸铁：）铸铁：价格便宜，低速、轻载。价格便宜，低速、轻载。（6 6）粉末冶金材料：）粉末冶金材料：含油轴承，铁含油轴承，铁-石墨、青铜石墨、青铜-石墨石墨（7 7）轴承塑料：）轴承塑料：摩擦系数小，耐冲击，导热性差。摩擦系数小，耐冲击，导热性差。第18页/共45页第十九页，共46页。一、润滑剂一、润滑剂 润滑剂的主要作用：减小摩擦，减轻磨损，同时还起到冷却、排污润滑剂的主要作用：减小摩擦，减轻磨损，同时还起到冷却、排污(pi w)(pi w)、缓冲吸振、防锈、密、缓冲吸振、防锈、密封等作用。封等作用。润滑剂的分为：液体润滑剂的分为：液体(yt)(yt)润滑油润滑油 、半固体、半固体润滑脂润滑脂 、固体及气体润滑剂四种基本类型。、固体及气体润滑剂四种基本类型。1 1、润滑油、润滑油 主要有矿物油、化学合成油、动植物油。矿物油是从石油中经提取燃油后蒸馏主要有矿物油、化学合成油、动植物油。矿物油是从石油中经提取燃油后蒸馏(zhngli)(zhngli)精制而成，因精制而成，因具有来源充足，成本低廉，适用范围广，而且稳定性好、粘度品种多、挥发性低、惰性好、防腐性强等特具有来源充足，成本低廉，适用范围广，而且稳定性好、粘度品种多、挥发性低、惰性好、防腐性强等特点，应用最广。点，应用最广。15154 4 润滑剂和润滑装置润滑剂和润滑装置第19页/共45页第二十页，共46页。粘度粘度衡量衡量(hng ling)(hng ling)润滑油内部摩擦力大小的最重要的性能指标。润滑油内部摩擦力大小的最重要的性能指标。流体单位面积上的剪切阻力，流体单位面积上的剪切阻力，即切应力；即切应力；流体沿垂直于运动方向流体沿垂直于运动方向(即沿图中即沿图中y y轴方向或流体膜厚度轴方向或流体膜厚度 方向方向)的速度梯度；的速度梯度；“”号表示号表示u u 随随y y 的增大而减小；的增大而减小；比例常数，即流体的比例常数，即流体的动力粘度动力粘度。牛顿粘性流体摩擦定律牛顿粘性流体摩擦定律(dngl)(dngl)(简称粘性定律简称粘性定律(dngl)(dngl)；凡是服从这个粘；凡是服从这个粘性定律性定律(dngl)(dngl)的流体都叫牛顿流体。的流体都叫牛顿流体。国际单位制国际单位制(SI)(SI)中，动力中，动力(dngl)(dngl)粘度单位为粘度单位为1N.s1N.sm2m2或或1Pa.s(1Pa.s(帕帕.秒秒)。绝对单位制绝对单位制中，动力粘度单位为中，动力粘度单位为1dyn.s/cm1dyn.s/cm2 2，叫，叫1P(1P(泊泊)。百分之一百分之一P P称为称为cP(cP(厘泊厘泊)，即，即1P1P=100=100cPcP。换算关系可取为：换算关系可取为：1P1P=0.1=0.1Pa.sPa.s，1 1cPcP=0.001=0.001Pa.sPa.s。（1 1）动力粘度）动力粘度第20页/共45页第二十一页，共46页。（2）运动）运动(yndng)粘度粘度 流流体体(lit)的的动动力力粘粘度度(单单位位为为Pa.s)与与同同温温度度下下该该流流体体(lit)密密度度(单单位位为为kg/m3)的的比值表示粘度，称为运动粘度比值表示粘度，称为运动粘度，单位为，单位为m2/s(SI制制)，即，即 制中，运动粘度制中，运动粘度(zhn d)单位为单位为St(斯斯)，1St=1cm2/s。百分之一百分之一St称为称为cSt(厘斯厘斯)，换算关系可取为：换算关系可取为：1St=100cSt=104m2/s，1cSt=106m2/s=1mm2/s 润滑油的粘度，随温度的升高而降低。润滑油的粘度，随温度的升高而降低。润滑油的粘度，随压力的增高而加大。润滑油的粘度，随压力的增高而加大。但压力在但压力在100MPa以下时，变化极小，可略而不计。以下时，变化极小，可略而不计。温度和压力对粘度的影响温度和压力对粘度的影响：选用润滑油时，要考虑载荷、速度、工作情况。选用润滑油时，要考虑载荷、速度、工作情况。对于载荷大、速度小的轴承宜选粘度大的润滑油。对于载荷大、速度小的轴承宜选粘度大的润滑油。对于载荷小、速度大的轴承宜选粘度小的润滑油。对于载荷小、速度大的轴承宜选粘度小的润滑油。第21页/共45页第二十二页，共46页。2.润滑脂润滑脂(半固体半固体(gt)润滑剂润滑剂)是在液体润滑剂是在液体润滑剂(常用常用(chn yn)矿物油矿物油)中加入增稠中加入增稠剂而成。剂而成。(2)钠基润滑脂钠基润滑脂 这这种种润润滑滑脂脂有有较较高高的的耐耐热热性性，工工作作温温度度可可达达120，但但抗抗水水性性差差。由由于于它它能能与与少少量水乳化量水乳化(rhu)，从而保护金属免遭腐蚀，比钙基润滑脂有更好的防锈能力。，从而保护金属免遭腐蚀，比钙基润滑脂有更好的防锈能力。(1)钙基润滑脂钙基润滑脂 这种润滑脂具有良好的抗水性，但耐热能力差，工作温度不宜超过这种润滑脂具有良好的抗水性，但耐热能力差，工作温度不宜超过5565。(3)锂基润滑脂锂基润滑脂 这种润滑脂既能抗水、耐高温这种润滑脂既能抗水、耐高温(工作温度不宜高于工作温度不宜高于145)，而且有较好的机械安定，而且有较好的机械安定性，是一种多用途的润滑脂。性，是一种多用途的润滑脂。(4)铝基润滑脂铝基润滑脂 这种润滑脂具有良好的抗水性，对金属表面有高的吸附能力，故可起到很好的防锈作这种润滑脂具有良好的抗水性，对金属表面有高的吸附能力，故可起到很好的防锈作用。用。特点：特点：密封简单，不需经常加添，不易流失，在垂直的摩擦表面上也可以应用。密封简单，不需经常加添，不易流失，在垂直的摩擦表面上也可以应用。润滑脂对载荷和速度的变化有较大的适应范围，受温度的影响不大。润滑脂对载荷和速度的变化有较大的适应范围，受温度的影响不大。但摩擦损耗较大，机械效率较低，故不宜用于高速。但摩擦损耗较大，机械效率较低，故不宜用于高速。易变质，不如润滑油稳定。易变质，不如润滑油稳定。第22页/共45页第二十三页，共46页。二、润滑二、润滑(rnhu)装置装置针阀式油杯针阀式油杯油芯式油杯油芯式油杯1、油润滑、油润滑(rnhu)连续润滑：滴油润滑、油环润滑、浸油润滑、飞溅润滑、压力连续润滑：滴油润滑、油环润滑、浸油润滑、飞溅润滑、压力(yl)循环循环润滑。润滑。油环润滑油环润滑第23页/共45页第二十四页，共46页。注油器注油器旋盖式油杯旋盖式油杯间歇润滑：对于小型、低速或间歇运动的机器间歇润滑：对于小型、低速或间歇运动的机器(j q)(j q)可采用间歇式润滑。可采用间歇式润滑。2、脂润滑、脂润滑(rnhu)采用采用(ciyng)(ciyng)间歇式润滑，旋盖间歇式润滑，旋盖式油杯。式油杯。第24页/共45页第二十五页，共46页。计算准则：以维持计算准则：以维持(wich)边界润滑状态、边界膜不遭破裂为。边界润滑状态、边界膜不遭破裂为。但是，促使边界膜破裂的因素十分复杂，目前仍采用但是，促使边界膜破裂的因素十分复杂，目前仍采用(ciyng)简化的条件性计算。简化的条件性计算。p p pv pv 一、向心一、向心(xin xn)滑动轴承滑动轴承 主要失效形式：胶合和磨损。主要失效形式：胶合和磨损。1、校核压强、校核压强p目的：防止在载荷作用下润滑油被完全挤出，以保证一定的润滑而不致造成目的：防止在载荷作用下润滑油被完全挤出，以保证一定的润滑而不致造成 过度磨损。因此，应使轴承平均压力过度磨损。因此，应使轴承平均压力 p轴瓦材料的许用压力，单位为轴瓦材料的许用压力，单位为MPa，其值见表，其值见表15-1。15155 5 非液体摩擦滑动轴承的计算非液体摩擦滑动轴承的计算非液体摩擦滑动轴承的计算非液体摩擦滑动轴承的计算第25页/共45页第二十六页，共46页。2、校核、校核(xio h)轴承轴承的的pv值值 目的：防止润滑油粘度随温升而下降，导致轴承发生目的：防止润滑油粘度随温升而下降，导致轴承发生(fshng)胶合。胶合。轴承的发热量与其单位面积上的摩擦功耗轴承的发热量与其单位面积上的摩擦功耗fpv成正比成正比(f是摩擦系数是摩擦系数)；限制限制pv值就是限制轴承的温升。值就是限制轴承的温升。pv pv轴瓦材料轴瓦材料(cilio)的的pv许用值，单位为许用值，单位为MPam/s，其值见表，其值见表15-1。3、校核轴颈圆周速度、校核轴颈圆周速度v 目的：防止轴颈圆周速度过高而使轴承局部过度磨损或胶合。目的：防止轴颈圆周速度过高而使轴承局部过度磨损或胶合。当安装精度较差，轴的弹性变形较大和轴承宽径比较大时，还须校核轴颈圆周速当安装精度较差，轴的弹性变形较大和轴承宽径比较大时，还须校核轴颈圆周速度度v值。值。vvv轴瓦材料的许用圆周速度，单位为轴瓦材料的许用圆周速度，单位为m/s，其值见表，其值见表15-1。第26页/共45页第二十七页，共46页。二、推力滑动轴承二、推力滑动轴承(hu dn zhu chn)推力滑动轴承的工作能力校核与径向滑动轴承相似，但通常推力滑动轴承的工作能力校核与径向滑动轴承相似，但通常(tngchng)只校核只校核其平均压力其平均压力p及及pv值；值；p1、校核、校核(xio h)轴承平均轴承平均压力压力p2、校核轴承的、校核轴承的pv值值 因轴承的环形支承面平均直径处的因轴承的环形支承面平均直径处的圆周速度圆周速度(m/s)，故，故pv第27页/共45页第二十八页，共46页。一、动压润滑一、动压润滑(rnhu)(rnhu)的形成原的形成原理和条件理和条件 液体动压润滑液体动压润滑利用摩擦副表面的相对运动而自动将润滑油带进摩擦面间，利用摩擦副表面的相对运动而自动将润滑油带进摩擦面间，建立压力油膜把摩擦面完全建立压力油膜把摩擦面完全(wnqun)(wnqun)隔开并平衡外载荷。隔开并平衡外载荷。获得液体动压润滑获得液体动压润滑(rnhu)(rnhu)的必要条件是：的必要条件是：1）相对运动的两表面间必须形成收敛的楔形间隙；）相对运动的两表面间必须形成收敛的楔形间隙；2）两运动表面要有足够大的相对滑动速度，其运动方向必须使润滑油由大口）两运动表面要有足够大的相对滑动速度，其运动方向必须使润滑油由大口 流进，从小口流出；流进，从小口流出；3）润滑油必须有一定的粘度，且供应要充分。）润滑油必须有一定的粘度，且供应要充分。15156 6 动压润滑的基本原理动压润滑的基本原理动压润滑的基本原理动压润滑的基本原理第28页/共45页第二十九页，共46页。工作转速越高，工作转速越高，e e值越小，即轴颈中心值越小，即轴颈中心(zhngxn)(zhngxn)越接近轴承孔中心越接近轴承孔中心(zhngxn)(zhngxn)。二、向心滑动轴承形成二、向心滑动轴承形成(xngchng)(xngchng)动压油膜的过程动压油膜的过程三、液体三、液体(yt)(yt)动压润滑的基动压润滑的基本方程本方程 1）流体为牛顿液体；忽略压力对流体粘度的影响；）流体为牛顿液体；忽略压力对流体粘度的影响；2）略去流体膜的惯性力及重力的影响；）略去流体膜的惯性力及重力的影响；3）认为流体不可压缩；）认为流体不可压缩；4）两平板在）两平板在z方向无限长，流体沿方向无限长，流体沿z方向不流动；方向不流动；5）流体膜中的压力沿膜厚方向是不变的；）流体膜中的压力沿膜厚方向是不变的；6）流体作层流运动。）流体作层流运动。假设条件是：假设条件是：第29页/共45页第三十页，共46页。根据根据(gnj)x方向的平衡条方向的平衡条件，得件，得 整理整理(zhngl)后后得得 由牛顿由牛顿(ni dn)粘性流体摩粘性流体摩擦定律擦定律 因此因此该式表示了压力该式表示了压力p沿沿x轴方向的变化与流体速度轴方向的变化与流体速度u沿沿y轴方向的变化关系。轴方向的变化关系。将上式对将上式对y积分两次（压力沿积分两次（压力沿y轴方向无变化，轴方向无变化，为常数），得为常数），得 式中式中 c1、c2积分常数，可由边界条件确定。积分常数，可由边界条件确定。第30页/共45页第三十一页，共46页。无侧漏时，润滑油在单位时间无侧漏时，润滑油在单位时间(shjin)(shjin)内流经任意截面上单位宽度面积的流量内流经任意截面上单位宽度面积的流量为为 设最大油压设最大油压pmax处的油膜厚度为处的油膜厚度为h0（即（即 时，时，h=h0），则通过该截面），则通过该截面(jimin)单单位宽度的流量为位宽度的流量为 根据流体的连续根据流体的连续(linx)(linx)性原理，当润滑油连续性原理，当润滑油连续(linx)(linx)流动时，各截面的流量流动时，各截面的流量必定相等，由此得必定相等，由此得 液体动压润滑基本方程，又称一维雷诺方程液体动压润滑基本方程，又称一维雷诺方程 当当y=0时，时，u=v；当当y=h 时，时，u=0；第31页/共45页第三十二页，共46页。一一、向向心心滑滑动动轴轴承承的的几几何何(j h)参参数数 轴承和轴颈的连心线轴承和轴颈的连心线OO1与外载荷与外载荷Fr的方向形成的方向形成(xngchng)一偏位角一偏位角 轴承孔和轴颈直径分别用轴承孔和轴颈直径分别用D和和d表示表示(biosh)，半径分别用，半径分别用R 和和 r 表示表示(biosh)直径间隙直径间隙=Dd 半径间隙半径间隙=Rr=/2相对间隙相对间隙=/d=/r偏心率偏心率=e/=e/(Rr)hmin=e=(1)=r (1)最小油膜厚度最小油膜厚度 15157 7 向心动压轴承的几何关系和承载量的计算向心动压轴承的几何关系和承载量的计算向心动压轴承的几何关系和承载量的计算向心动压轴承的几何关系和承载量的计算第32页/共45页第三十三页，共46页。取轴颈中心取轴颈中心O为极点，连心线为极点，连心线OO1为极轴，对应于任意角为极轴，对应于任意角 的油膜厚度为的油膜厚度为h可在可在AOO1中应用余弦定理求得中应用余弦定理求得 R2=e2+(r+h)22e(r+h)cos 解上式并略去微量解上式并略去微量 则得任意则得任意(rny)位置的油膜厚位置的油膜厚度度 压力最大处的油膜厚度压力最大处的油膜厚度 h0=(1+cos 0)h=(1+cos )=r(1+cos )将雷诺方程改写成极坐标表达式，即将雷诺方程改写成极坐标表达式，即dx=rd ，v=r及及h、h0之值代入后之值代入后得极坐标形式得极坐标形式(xngsh)的雷诺方程的雷诺方程将上式从油膜起始角将上式从油膜起始角 1 到任意角到任意角 进行积分，得任意位置的压力进行积分，得任意位置的压力二、轴承二、轴承(zhuchng)的承载量计算的承载量计算第33页/共45页第三十四页，共46页。由此可得由此可得由此可得由此可得或或或或 把所有把所有把所有把所有 在外载荷方向的分量相加在外载荷方向的分量相加在外载荷方向的分量相加在外载荷方向的分量相加(积分积分积分积分)，即可得单位，即可得单位，即可得单位，即可得单位(dnwi)(dnwi)(dnwi)(dnwi)宽度的宽度的宽度的宽度的油膜承载能力。再把全宽度上的承载能力相加油膜承载能力。再把全宽度上的承载能力相加油膜承载能力。再把全宽度上的承载能力相加油膜承载能力。再把全宽度上的承载能力相加(积分积分积分积分)，可得总承载能力，可得总承载能力，可得总承载能力，可得总承载能力Fr Fr Fr Fr。考虑轴承有端泄，即两端的油压为零，油压沿宽度呈抛物线分布，且最大油考虑轴承有端泄，即两端的油压为零，油压沿宽度呈抛物线分布，且最大油考虑轴承有端泄，即两端的油压为零，油压沿宽度呈抛物线分布，且最大油考虑轴承有端泄，即两端的油压为零，油压沿宽度呈抛物线分布，且最大油压也有所降低。压也有所降低。压也有所降低。压也有所降低。式中式中 CP承载量系数；表示三重承载量系数；表示三重(sn zhn)积分项；积分项；润滑油在轴承平均工作温度下的动力粘度，单位为润滑油在轴承平均工作温度下的动力粘度，单位为N.s/m2；B轴承宽度，单位为轴承宽度，单位为m；Fr外载荷，单位为外载荷，单位为N；v轴颈圆周速度，单位为轴颈圆周速度，单位为m/s。第34页/共45页第三十五页，共46页。CP值取决于轴承的值取决于轴承的包角包角 、偏心率偏心率和和宽径比宽径比B/d。包角包角轴承轴承(zhuchng)表面上的连续光滑部分包围轴颈的角度，即入油口到出油口间表面上的连续光滑部分包围轴颈的角度，即入油口到出油口间 所包轴颈的夹角所包轴颈的夹角有限宽轴承的承载量系数有限宽轴承的承载量系数C CP P(=180(=180在非承载区提供无压供油在非承载区提供无压供油)第35页/共45页第三十六页，共46页。三、最小油膜厚度三、最小油膜厚度(hud)hmin 在其它条件不变的情况下，在其它条件不变的情况下，hmin愈小则偏心率愈小则偏心率愈大；轴承的承载能力就愈大。愈大；轴承的承载能力就愈大。然而，最小油膜厚度是不能无限缩小的，因为它受到轴颈和轴承表面然而，最小油膜厚度是不能无限缩小的，因为它受到轴颈和轴承表面(biomin)粗糙粗糙度、轴的刚性及轴承与轴颈的几何形状误差等的限制。为确保轴承能处于液体摩擦度、轴的刚性及轴承与轴颈的几何形状误差等的限制。为确保轴承能处于液体摩擦状态，最小油膜厚度必须等于或大于许用油膜厚度状态，最小油膜厚度必须等于或大于许用油膜厚度h，即，即 hmin=r(1)h 式中式中 Rz1、Rz2轴颈和轴瓦表面微观不平度十点高度轴颈和轴瓦表面微观不平度十点高度(表表11-8)。对一般轴。对一般轴 承，可分别取承，可分别取Rz1、Rz2值为值为3.2m和和6.3m，或，或1.6m和和 3.2m；对对重重要要(zhngyo)轴轴承承可可取取为为0.8m和和1.6m，或或0.2m和和 0.4m。S安全系数，常取安全系数，常取S2。h=S(Rz1+Rz2)第36页/共45页第三十七页，共46页。四、轴承四、轴承(zhuchng)(zhuchng)的的热平衡计算热平衡计算 轴轴承承工工作作时时，摩摩擦擦(mc)(mc)功功耗耗将将转转变变为为热热量量，使使润润滑滑油油温温度度升升高高，导导致致润润滑滑油油粘粘度度下下降降，降降低低轴轴承承承承载载能能力力。因因此此，设设计计液液体体动动压压润润滑滑轴轴承承时时，必必须须计计算算润润滑滑油油的温升，并将其限制在允许的范围内。的温升，并将其限制在允许的范围内。摩擦功耗转变的热量，一部分被润滑油带走，一部分通过轴承壳摩擦功耗转变的热量，一部分被润滑油带走，一部分通过轴承壳体散逸。轴承运转时达到热平衡状态的条件是：单位时间内轴承摩擦体散逸。轴承运转时达到热平衡状态的条件是：单位时间内轴承摩擦所产生的热量所产生的热量Q Q等于等于(dngy)(dngy)同时间内流动的油所带走的热量同时间内流动的油所带走的热量Q1Q1与轴与轴承壳体散逸的热量承壳体散逸的热量Q2Q2之和，即之和，即QQ=QQ1 1+QQ2 2第37页/共45页第三十八页，共46页。式中式中 q润滑油流量，单位为润滑油流量，单位为m3/s，按润滑油流量系数求出；，按润滑油流量系数求出；润滑油的密度，单位为润滑油的密度，单位为kg/m3，对矿物油为，对矿物油为850900kg/m3；c润滑油的比热容，单位为润滑油的比热容，单位为J/(kg.)，对矿物油为，对矿物油为 16752090J/(kg.)；t0、ti油的出口温度和入口温度，单位为油的出口温度和入口温度，单位为。通常由于冷却设备的限。通常由于冷却设备的限 制，制，取为取为ti=3540。s轴承的表面传热系数，单位为轴承的表面传热系数，单位为W/(m2.)，随轴承结构和散热条件，随轴承结构和散热条件 而定。而定。对于轻型对于轻型(qn xn)轴承或不易散热的环境中工作的轴承，轴承或不易散热的环境中工作的轴承，取取 s=50W/(m2.)；中型轴承及一般通风条件下工作的轴承，取中型轴承及一般通风条件下工作的轴承，取s=80W/(m2.)；在良好冷却条件下工作的重型轴承，取在良好冷却条件下工作的重型轴承，取s=140W/(m2.)。轴轴承承中中的的热热量量(rling)是是由由摩摩擦擦损损失失的的功功转转变变而而来来。每每秒秒钟钟在在轴轴承承中中产产生生的的热热量量(rling)Q(W)Q=f Frv由流出的油带走的热量由流出的油带走的热量(rling)Q1(W)轴承壳体的金属表面通过传导和辐射散发的热量轴承壳体的金属表面通过传导和辐射散发的热量Q1=qc(t0ti)Q2=sdB(t0ti)第38页/共45页第三十九页，共46页。热平衡时，有热平衡时，有于是于是(ysh)得出得出f Fr v=qc(t0ti)+s d B(t0ti)润滑油流量系数，是一个无量纲数，可根据润滑油流量系数，是一个无量纲数，可根据(gnj)轴承的宽轴承的宽径比径比 B/d及偏心率及偏心率由图查出；由图查出；f摩摩擦擦系系数数，可可由由下下式式确确定定(qudng)：式中式中 随轴承宽径比而变化的系数。随轴承宽径比而变化的系数。对于对于B/d1的轴承，的轴承，=(d/B)1.5；对于对于B/d1的轴承，的轴承，=1；轴颈角速度，单位为轴颈角速度，单位为rad/s；p=Fr/(dB)轴承的平均压力，单位为轴承的平均压力，单位为Pa；润滑油的动力粘度，单位为润滑油的动力粘度，单位为Pa.s。式中式中 t润滑油的温升，通常要求润滑油的温升，通常要求t30；第39页/共45页第四十页，共46页。润滑油流量润滑油流量(liling)(liling)系数线图系数线图(指速度供油或非压力供油的耗油量指速度供油或非压力供油的耗油量)第40页/共45页第四十一页，共46页。润润滑滑油油从从入入口口到到流流出出轴轴承承，温温度度逐逐渐渐升升高高，因因而而在在轴轴承承中中不不同同