机械设计滑轴承多媒体精选文档.ppt

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1、机械设计滑轴承多媒体本讲稿第一页，共四十八页一、滑动轴承的分类一、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，按滑动轴承工作时轴瓦和轴颈表面间呈现的摩擦状态，滑动轴承可分为滑动轴承可分为:液体摩擦轴承液体摩擦轴承非液体摩擦轴承非液体摩擦轴承液体动压润滑轴承液体动压润滑轴承液体静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按滑动轴承承受载荷的方向可分为:径向滑动轴承径向滑动轴承推力滑动轴承推力滑动轴承本讲稿第二页，共四十八页二、滑动轴承的特点和应用二、滑动轴承的特点和应用 非液体摩擦滑动轴承：非液体摩擦滑动轴承：结构简单，使用方便，但损耗较大。结构简单，使用方便，

2、但损耗较大。液体摩擦轴承的特点有（与滚动轴承比）：液体摩擦轴承的特点有（与滚动轴承比）：（1）在高速重载下能正常工作，寿命长；）在高速重载下能正常工作，寿命长；（2）精度高，液体摩擦轴承磨损小（如葛洲坝电）精度高，液体摩擦轴承磨损小（如葛洲坝电 站推力轴承最近拆卸后发现表面刀痕还在）；站推力轴承最近拆卸后发现表面刀痕还在）；（3）滑动轴承可做成剖分式的，能满足特殊）滑动轴承可做成剖分式的，能满足特殊 结构的需要；结构的需要；本讲稿第三页，共四十八页（4）液体摩擦轴承具有很好的缓冲和阻尼作用，）液体摩擦轴承具有很好的缓冲和阻尼作用，可以吸收振动，缓和冲击；可以吸收振动，缓和冲击；（5）滑动轴承的

3、径向尺寸比滚动轴承的小（摩擦发）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）；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。）但起动过程不易形成油膜，摩擦阻力较大。适宜使用在剖分结构（如发动机连杆与曲轴之间）、特适宜使用在剖分结构（如发动机连杆与曲轴之间）、特高速、特低速、特重载、无法润滑等场所高速、特低速、特重载、无法润滑等场所本讲稿第四页，共四十八页12.2 滑动轴承的结构形式滑动轴承的结构形式一、径向滑动轴承一、径向滑动轴承1.整体式径向滑动轴承整体式径向滑动轴

4、承轴颈轴颈+轴瓦轴瓦+轴承座轴承座结构简单；但磨损后间结构简单；但磨损后间隙过大时无法调整隙过大时无法调整;轴轴颈只能从轴承端部安装颈只能从轴承端部安装和拆卸和拆卸本讲稿第五页，共四十八页2.剖分式径向滑动轴承（剖分位置十分重要）剖分式径向滑动轴承（剖分位置十分重要）剖分式径向滑动轴承装拆方便剖分式径向滑动轴承装拆方便,还可以通过增减剖分面上还可以通过增减剖分面上的调整垫片的厚度来调整间隙的调整垫片的厚度来调整间隙。垂直载荷用垂直载荷用倾斜载荷用倾斜载荷用本讲稿第六页，共四十八页本讲稿第七页，共四十八页二、推力滑动轴承二、推力滑动轴承 由轴承座和推力轴颈组成由轴承座和推力轴颈组成d0=(0.4

5、0.6)dd=d1+2S S=(0.10.3)d1 d0=1.1d1 S1=(23)S 本讲稿第八页，共四十八页12.3 轴瓦的材料和结构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材料指的是轴瓦材料滑动轴承的失效形式主要是轴瓦的胶合和磨损滑动轴承的失效形式主要是轴瓦的胶合和磨损一、对轴瓦材料的要求一、对轴瓦材料的要求（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）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）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）具有较好

6、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）对润滑油要有较好的吸附能力，易形成边界膜；）对润滑油要有较好的吸附能力，易形成边界膜；（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）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）经济性、加工工艺性好。）经济性、加工工艺性好。本讲稿第九页，共四十八页二、常用的轴瓦材料及其性质二、常用的轴瓦材料及其性质 轴瓦材料可分为三类：轴瓦材料可分为三类：金属材料、粉末冶金材料和非金属材料金属材料、粉末冶金材料和非金属材料金属材料包括轴承合金、青铜、黄铜

7、、铝合金和铸铁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：）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ZChSnSb10-6，ZChSnSb8-4铅基轴承合金，如铅基轴承合金，如ZChPbSb16-16-2，ZChPbSb15-15-3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，这层轴承合金称轴承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

8、的轴瓦基体称瓦背。衬，钢或铜制成的轴瓦基体称瓦背。本讲稿第十页，共四十八页（2）青铜）青铜抗胶合能力仅次于轴承合金，强度较高抗胶合能力仅次于轴承合金，强度较高铸锡磷青铜：减摩、抗磨好，强度高，用于重载。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。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。铝青铜：抗冲击强、抗胶合差。（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）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

9、。（5）铸铁：）铸铁：价格便宜，低速、轻载。价格便宜，低速、轻载。（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）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。本讲稿第十一页，共四十八页三、轴瓦结构三、轴瓦结构单金属轴瓦：单金属轴瓦：结构简单，成本低结构简单，成本低双金属轴瓦：双金属轴瓦：节省贵重金属节省贵重金属本讲稿第十二页，共四十八页双金属轴瓦的瓦背和轴承衬的联接形式见下表双金属轴瓦的瓦背和轴承衬的联接形式见下表本讲稿第十三页，共四十八页整体式轴瓦整体式轴瓦轴瓦和轴承座一般采用过盈配合轴瓦和轴承座一般采用

10、过盈配合为了向摩擦表面间加注润滑剂为了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本讲稿第十四页，共四十八页为了向摩擦表面输送和为了向摩擦表面输送和分布润滑剂，在轴瓦内分布润滑剂，在轴瓦内面开有油沟面开有油沟整整体体式式剖剖分分式式轴瓦上的油沟轴瓦上的油沟本讲稿第十五页，共四十八页油沟位置对承载能力的影响油沟位置对承载能力的影响液体摩擦轴承的油沟应液体摩擦轴承的油沟应开在非承载区，周向油开在非承载区，周向油沟应靠近轴承的两端。沟应靠近轴承的两端。油室：油室：对某些载荷较大的轴承对某些载荷较大的轴承,在轴瓦内开有油室在轴瓦内开有油室本讲稿第十六页，共四十八

11、页轴瓦的应用轴瓦的应用本讲稿第十七页，共四十八页弹塑瓦滑动轴承应用弹塑瓦滑动轴承应用弹塑瓦推力轴承弹塑瓦推力轴承本讲稿第十八页，共四十八页弹塑瓦滑动轴承应用弹塑瓦滑动轴承应用弹塑瓦导轴承弹塑瓦导轴承本讲稿第十九页，共四十八页弹塑瓦滑动轴承应用弹塑瓦滑动轴承应用弹塑瓦径向轴承弹塑瓦径向轴承本讲稿第二十页，共四十八页12.4 非液体摩擦轴承的计算非液体摩擦轴承的计算主要失效形式：主要失效形式：胶合和磨损；胶合和磨损；润滑状态：润滑状态：混合摩擦；混合摩擦；轴承的温升：轴承的温升：限制单位面积上的摩擦功限制单位面积上的摩擦功 fpv；轴承计算的目的：轴承计算的目的：保持边界膜不被破坏。保持边界膜不被

12、破坏。本讲稿第二十一页，共四十八页一、非液体摩擦径向滑动轴承的计算一、非液体摩擦径向滑动轴承的计算1.验算压强验算压强 p 压强压强 p过大可能使轴瓦产生塑性变形破坏边界膜过大可能使轴瓦产生塑性变形破坏边界膜,应保证压强不超过应保证压强不超过允许值允许值p,即即MPa2.验算验算 值值值大表明摩擦功大值大表明摩擦功大,温升大温升大,边界膜易破坏边界膜易破坏,其限制条件为其限制条件为:MPam/s3.验算速度验算速度对于跨度较大的轴对于跨度较大的轴m/s本讲稿第二十二页，共四十八页二、非液体摩擦推力滑动轴承的计算二、非液体摩擦推力滑动轴承的计算1.验算压强验算压强 pMPa2.验算验算 pvm值

13、值MPams-1本讲稿第二十三页，共四十八页三、非液体摩擦径向滑动轴承的配合三、非液体摩擦径向滑动轴承的配合本讲稿第二十四页，共四十八页12.8 润滑剂与润滑装置润滑剂与润滑装置一、滑动轴承用润滑剂的选择一、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液体摩擦轴承用润滑油的选择(1)重载有冲击时的选择较高的粘度重载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用润滑剂的选择非液体摩擦轴承有的用润滑油非液体摩擦轴承有的用润滑油,有的用润滑脂。这要用系数有的用润滑脂。这要用系数K来估计来估计当当 时可选用润

14、滑脂来润滑时可选用润滑脂来润滑,时则需用润滑油润滑时则需用润滑油润滑本讲稿第二十五页，共四十八页连续润滑：连续润滑：比较重要的轴承应当采用连续润滑方式比较重要的轴承应当采用连续润滑方式油芯式油杯油芯式油杯油环润滑油环润滑滴油润滑滴油润滑油环润滑油环润滑浸油润滑浸油润滑飞溅润滑飞溅润滑压力循环润滑压力循环润滑二、润滑方式及润滑装置二、润滑方式及润滑装置1、油润滑、油润滑本讲稿第二十六页，共四十八页间歇润滑间歇润滑对于小型、低速对于小型、低速或间歇运动的机或间歇运动的机器可采用间歇式器可采用间歇式润滑。润滑。注油器注油器针阀式油杯针阀式油杯2、脂润滑、脂润滑采用间歇式润滑，采用间歇式润滑，旋盖式油

15、杯旋盖式油杯本讲稿第二十七页，共四十八页12.5 液体动压形成原理及基本方程液体动压形成原理及基本方程液体摩擦轴承分为液体摩擦轴承分为:流体动压轴承流体动压轴承流体静压轴承流体静压轴承径向轴承径向轴承推力轴承推力轴承轴颈和轴承两相轴颈和轴承两相对运动表面间完对运动表面间完全被一层油膜所全被一层油膜所分开分开本讲稿第二十八页，共四十八页一、流体动压润滑形成原理一、流体动压润滑形成原理1.基本假设基本假设(1)两板间流体作层流运动；两板间流体作层流运动；(2)两板间流体是牛顿流体，其粘两板间流体是牛顿流体，其粘度只随温度的变化而改变度只随温度的变化而改变,忽略压忽略压力对粘度的影响，而且流体是不力

16、对粘度的影响，而且流体是不可压缩的；可压缩的；(3)与两板与两板M、N相接触的流体层与板间无滑动出现；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；）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）由于间隙很小，压力p沿沿y方向大小不变；方向大小不变；（6）平板沿）平板沿Z方向无限长，所以流体沿方向无限长，所以流体沿Z方向无流动。方向无流动。本讲稿第二十九页，共四十八页2.流体动压力的形成及承载原理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从层流运动的油膜中取一微单元体进行分析,可得可得此式说明压力沿此式说明压力沿

17、x方向方向的变化率与速度梯度沿的变化率与速度梯度沿y方向的变化率成正比。方向的变化率成正比。将将代入代入得得本讲稿第三十页，共四十八页流体动压力的形成和压力油膜承载原理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,流体内所流体内所产生压力叫流体动压力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间隙内具有动压力的油层称为流体动压油膜本讲稿第三十一页，共四十八页3.形成流体动压的条件形成流体动压的条件形成流体动压的必要条件形成流体动压的必要条件:(1)流体必须流经收敛间隙流体必须流经收敛间隙,而

18、且而且间隙倾角越大则产生的油膜压力间隙倾角越大则产生的油膜压力越大；越大；(2)流体必须有足够的速度；流体必须有足够的速度；(3)流体必须是粘性流体。流体必须是粘性流体。二、流体动压基本方程二、流体动压基本方程变形并积分变形并积分此式称为一维流体动压基本方程，也叫一维雷诺方程此式称为一维流体动压基本方程，也叫一维雷诺方程将将得得本讲稿第三十二页，共四十八页12.6 液体动压径向滑动轴承的计算液体动压径向滑动轴承的计算一、径向滑动轴承的工作过程一、径向滑动轴承的工作过程本讲稿第三十三页，共四十八页二、径向滑动轴承的几何参数及其基本方程的形式二、径向滑动轴承的几何参数及其基本方程的形式径向滑动轴承

19、的几何参数如下径向滑动轴承的几何参数如下h=C+ecos hmin=C-e=C(1-)h0=C+ecos0 本讲稿第三十四页，共四十八页此式即为动压径向滑动轴承的此式即为动压径向滑动轴承的基本方程，基本方程，也就是压力沿圆周方向的变也就是压力沿圆周方向的变化率。化率。（12-8）h=C+ecos h0=C+ecos0 本讲稿第三十五页，共四十八页压力沿圆周方向曲线方程压力沿圆周方向曲线方程微小面积上油膜力的垂直分量微小面积上油膜力的垂直分量单位长度上油膜力的垂直分量之和单位长度上油膜力的垂直分量之和三、径向滑动轴承的承载系数和最小油膜厚度计算三、径向滑动轴承的承载系数和最小油膜厚度计算油膜压力

20、分布油膜压力分布微小面积微小面积影响最小油膜厚度的因素很多，可以用一个表示这些因素综合影响影响最小油膜厚度的因素很多，可以用一个表示这些因素综合影响的无量纲数的无量纲数承载量系数来反映承载量系数来反映本讲稿第三十六页，共四十八页沿垂直方向的总油膜力沿垂直方向的总油膜力本讲稿第三十七页，共四十八页（12-10）由式（由式（12-10）可得）可得（12-11）轴承稳定工作时轴承稳定工作时,外载荷外载荷 和总油膜力和垂直分量和总油膜力和垂直分量P相平衡相平衡,即即本讲稿第三十八页，共四十八页最小油膜厚度必须满足最小油膜厚度必须满足:设计时设计时,根据长径比根据长径比L/d用式用式(12-11)计算计

21、算 ,然后由滑动轴承图然后由滑动轴承图查得查得再由下式计算得再由下式计算得 。本讲稿第三十九页，共四十八页四、滑动轴承的热平衡计算四、滑动轴承的热平衡计算在热平衡状态，对于非压力供油的径向滑动轴承有在热平衡状态，对于非压力供油的径向滑动轴承有Q润滑油的流量，Ks在50140之间选取本讲稿第四十页，共四十八页式中：式中：轴承的摩擦特性系数轴承的摩擦特性系数轴承的流量系数轴承的流量系数Cf、CQ是无量纲参数，是相对偏心距是无量纲参数，是相对偏心距和长径比和长径比L/d的函数的函数本讲稿第四十一页，共四十八页一般取 tm=50 t0=6070 ti=3040本讲稿第四十二页，共四十八页五、耗油量和摩

22、擦功率五、耗油量和摩擦功率（1）耗油量）耗油量（2）摩擦功率）摩擦功率W六、滑动轴承主要参数和选择六、滑动轴承主要参数和选择在液体摩擦滑动轴承设计中已知条件通常是：在液体摩擦滑动轴承设计中已知条件通常是：作用在轴颈上的径向载荷作用在轴颈上的径向载荷 ，轴颈直径，轴颈直径 和轴的转数和轴的转数 ，以及，以及轴承的工作条件等。轴承的工作条件等。轴承的设计计算就是选择合适的参数，使轴承的最小油膜厚度轴承的设计计算就是选择合适的参数，使轴承的最小油膜厚度（）满足式（）满足式（12-12），使温升（），使温升（）在规定的范围）在规定的范围本讲稿第四十三页，共四十八页1.轴承长颈比轴承长颈比L/d的选择的

23、选择2.相对间隙相对间隙=C/r和轴承配合的选择和轴承配合的选择选择选择的经验公式为的经验公式为按最大间隙计算最小油膜厚度按最大间隙计算最小油膜厚度按最小间隙进行热平衡计算按最小间隙进行热平衡计算 L/d大时：轴瓦压强变小、最小油膜厚度增加、承载能力变大大时：轴瓦压强变小、最小油膜厚度增加、承载能力变大 油流量变小、温升高，边缘易接触。油流量变小、温升高，边缘易接触。对最小油膜厚度、摩擦功、对最小油膜厚度、摩擦功、流量、平均温度均有影响。流量、平均温度均有影响。本讲稿第四十四页，共四十八页3.润滑油的选择及粘度的确定润滑油的选择及粘度的确定4.最小油膜厚度许用值的确定最小油膜厚度许用值的确定粘

24、度高：油膜厚度大、承载能力大，易发热。粘度高：油膜厚度大、承载能力大，易发热。载荷大：选高粘度油载荷大：选高粘度油由表面不平度来确定由表面不平度来确定速度高：选低粘度油速度高：选低粘度油本讲稿第四十五页，共四十八页七、滑动轴承摩擦特性曲线七、滑动轴承摩擦特性曲线润滑油的内摩擦力与轴承的摩擦特性系数润滑油的内摩擦力与轴承的摩擦特性系数 有关。有关。1、液体摩擦状态、液体摩擦状态速度与载荷的变化引起粘度与速度与载荷的变化引起粘度与摩擦系数的变化，使轴承处于摩擦系数的变化，使轴承处于某一平衡状态某一平衡状态2、混合摩擦状态、混合摩擦状态当载荷增大时，进入部分当载荷增大时，进入部分膜状态膜状态3、边界摩擦状态、边界摩擦状态当速度变小时，边界膜润滑当速度变小时，边界膜润滑本讲稿第四十六页，共四十八页12.7 多油楔动压轴承简介多油楔动压轴承简介一、多油楔滑动轴承一、多油楔滑动轴承当轴承具有一个压力区时称单油楔轴承当轴承具有一个压力区时称单油楔轴承椭圆轴承椭圆轴承摆动瓦多油楔轴承摆动瓦多油楔轴承三油楔轴承三油楔轴承本讲稿第四十七页，共四十八页二、多油楔推力轴承二、多油楔推力轴承根据瓦块固定与否，分为根据瓦块固定与否，分为固定瓦固定瓦和和摆动瓦推力轴承摆动瓦推力轴承本讲稿第四十八页，共四十八页