机械设计8—滑动轴承.ppt

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1、第八章第八章 滑动轴承（滑动轴承（sliding bearing）8-1 概述概述8-3 轴瓦结构轴瓦结构8-2 径向滑动轴承的主要类型径向滑动轴承的主要类型8-4 滑动滑动轴承的材料轴承的材料8-5 不完全液体润滑滑动不完全液体润滑滑动轴承的条件性计算轴承的条件性计算8-6 液体动压润滑径向滑动液体动压润滑径向滑动轴承的计算轴承的计算8-1 概概 述述一、分类一、分类轴承的作用是支承轴，轴承的作用是支承轴，保证轴的回转精度。保证轴的回转精度。1.根据轴承工作的根据轴承工作的摩擦性质摩擦性质摩擦性质摩擦性质分：滑动轴承、滚动轴承分：滑动轴承、滚动轴承2.根据滑动轴承根据滑动轴承承载方向承载方向

2、承载方向承载方向分：径向轴承、止推轴承（推力轴承）分：径向轴承、止推轴承（推力轴承）3.根据轴承根据轴承摩擦状态摩擦状态摩擦状态摩擦状态分分:液体润滑：两表面完全隔开液体润滑：两表面完全隔开不完全液体润滑：边界润滑或混合润滑不完全液体润滑：边界润滑或混合润滑无润滑：两表面直接接触无润滑：两表面直接接触 对于要求低摩擦的摩擦副，液体润滑是比较理对于要求低摩擦的摩擦副，液体润滑是比较理对于要求低摩擦的摩擦副，液体润滑是比较理对于要求低摩擦的摩擦副，液体润滑是比较理想的状态，维持边界润滑或混合润滑是最低要求。想的状态，维持边界润滑或混合润滑是最低要求。想的状态，维持边界润滑或混合润滑是最低要求。想的

3、状态，维持边界润滑或混合润滑是最低要求。液体润滑滑动轴承：液体动压轴承、液体静压轴承液体润滑滑动轴承：液体动压轴承、液体静压轴承二、特点和应用二、特点和应用1承载能力大，耐冲击；承载能力大，耐冲击；2工作平稳，噪音低；工作平稳，噪音低；3结构简单，径向尺寸小；结构简单，径向尺寸小；4起动阻力大，润滑、维护较滚动轴承复杂。起动阻力大，润滑、维护较滚动轴承复杂。1高速、高精度、重载的场合；如汽轮机、机床等。高速、高精度、重载的场合；如汽轮机、机床等。2极大型的、极微型的、极简单的场合；如自动化办公设备等。极大型的、极微型的、极简单的场合；如自动化办公设备等。4受冲击与振动的场合；如轧钢机。受冲击与

4、振动的场合；如轧钢机。3结构上要求剖分的场合；如曲轴用轴承。结构上要求剖分的场合；如曲轴用轴承。特点特点应用应用8-2 径向滑动轴承的主要类型径向滑动轴承的主要类型结构简单，成本低，但结构简单，成本低，但间隙间隙无法无法补偿，且只能从轴端装入，适用补偿，且只能从轴端装入，适用低速、轻载或间歇工作的场合。低速、轻载或间歇工作的场合。无法用于曲轴。无法用于曲轴。二、对开式二、对开式二、对开式二、对开式（剖分式剖分式剖分式剖分式）一一一一、整体式整体式整体式整体式三、调心式三、调心式三、调心式三、调心式特点：轴瓦能自动调整位置，以适应轴的偏斜。特点：轴瓦能自动调整位置，以适应轴的偏斜。适用于轴的刚度

5、较小或适用于轴的刚度较小或B/D1.5(宽径比宽径比)注：调心式轴承必须成对使用。8-3 轴瓦结构轴瓦结构一、轴瓦的形式和结构一、轴瓦的形式和结构按构造按构造分类分类整体式（又称轴套）整体式（又称轴套）剖分式剖分式按材料按材料分类分类单材料单材料多材料多材料如黄铜，灰铸铁等制成的轴瓦。如黄铜，灰铸铁等制成的轴瓦。以钢、铸铁或青铜作轴瓦基体，在其表面浇铸以钢、铸铁或青铜作轴瓦基体，在其表面浇铸一层或两层很薄的一层或两层很薄的减摩材料减摩材料（称为轴承衬称为轴承衬）。轴承衬的厚度很小，通常不超过轴承衬的厚度很小，通常不超过 6 mm。整体轴套整体轴套卷制轴套卷制轴套厚壁轴瓦厚壁轴瓦二、油孔和油槽二

6、、油孔和油槽（沟沟）注意：注意：注意：注意：油沟、油孔：油沟、油孔：不能开在油膜承载区不能开在油膜承载区，否则，否则，承载能力承载能力油沟长度油沟长度0.8B（轴瓦宽度），即轴瓦宽度），即不能开通，否则漏油不能开通，否则漏油。8-4 滑动滑动轴承的材料轴承的材料轴承材料轴承材料轴瓦轴瓦轴瓦轴瓦和和轴承衬轴承衬轴承衬轴承衬材料材料主要失效：主要失效：磨损磨损磨损磨损，其次是强度不足引起的，其次是强度不足引起的疲劳破坏疲劳破坏疲劳破坏疲劳破坏等。等。一、材料要求一、材料要求1.良好耐磨性、减摩性及磨合性（跑合性）良好耐磨性、减摩性及磨合性（跑合性）2.足够的强度、塑性、嵌入性、顺应性足够的强度、塑

7、性、嵌入性、顺应性3.耐腐蚀性耐腐蚀性4.导热性好、线膨胀系数小导热性好、线膨胀系数小5.工艺性工艺性6.经济性经济性 哇，要求好高啊！哇，要求好高啊！二、常用材料二、常用材料 金属材料金属材料:轴承合金（轴承合金（巴氏合金巴氏合金1839年美国巴比特年美国巴比特）作为轴承衬作为轴承衬、铜合金、铜合金、铝基合金（前景看好）、灰铸铁、耐磨铸铁等。铝基合金（前景看好）、灰铸铁、耐磨铸铁等。粉末冶金材料：铁基和铜基，有自润滑性。粉末冶金材料：铁基和铜基，有自润滑性。非金属材料：工程塑料（酚醛树脂、尼龙、聚四氟乙烯、橡胶等非金属材料：工程塑料（酚醛树脂、尼龙、聚四氟乙烯、橡胶等)8-5 不完全液体润滑

8、滑动不完全液体润滑滑动轴承的条件性计算轴承的条件性计算 （只介绍径向轴承）（只介绍径向轴承）关键是保证摩擦表面形成一层边界油膜关键是保证摩擦表面形成一层边界油膜，采用条件计算。，采用条件计算。一、限制轴承的平均压强一、限制轴承的平均压强P（比压比压）P=Fr/Bd P 式中：式中：Fr 径向载荷（径向载荷（N)B 轴承宽度（轴承宽度（mm），d 轴径（轴径（mm）P 轴瓦材料的许用压力（轴瓦材料的许用压力（MPa)二、限制轴承二、限制轴承Pv 值值Pv=Frn/19100B Pv 式中：式中：n 轴颈转速（轴颈转速（r/min）限制轴瓦的工作温度，防止胶合限制轴瓦的工作温度，防止胶合。防止防止

9、P过高，油过高，油被挤出，产生被挤出，产生 “过度磨损过度磨损”三、限制滑动速度三、限制滑动速度v vv=dn/60 x x1000 v 这是为什么？这是为什么？例：某不完全液体润滑径向滑动轴承，已知轴径例：某不完全液体润滑径向滑动轴承，已知轴径d=200mm，轴承宽度轴承宽度B=200mm，轴颈转速轴颈转速n=300r/min，轴瓦材料为轴瓦材料为ZCuSn10P1，试求其可以承受的最大径向载荷试求其可以承受的最大径向载荷Frmax。解：解：由表由表12-2查得：查得：P=15 MPa，Pv=15 MPa.m/sP=Fr/Bd P Pv=Fr n/19100B Pv 得得Fr Pv 1910

10、0B/n=15x x19100 x x200/300=191000 N则则 Frmax=191000 N8-6 液体动压润滑径向滑动液体动压润滑径向滑动轴承的计算轴承的计算1）两表面必须能形成收敛的楔形间隙；两表面必须能形成收敛的楔形间隙；3）两表面之间必须有一定的相对运动速度。两表面之间必须有一定的相对运动速度。2）两表面之间必须连续充满具有一定粘度的液体；两表面之间必须连续充满具有一定粘度的液体；形成液体动压润滑的条件：一、一、动力润滑状态的建立：三阶段动力润滑状态的建立：三阶段1）起动阶段。）起动阶段。2）不稳定润滑阶段，轴瓦摩擦力作用下）不稳定润滑阶段，轴瓦摩擦力作用下“爬坡爬坡”。3

11、）液体动力润滑阶段，）液体动力润滑阶段，n足够大，轴颈中心足够大，轴颈中心O向轴承中心向轴承中心OO漂移。漂移。主要内容：主要内容：承载能力承载能力 最小油膜厚度最小油膜厚度 热平衡热平衡无外部压力源，油膜靠摩擦面的相对运动而自动形成。无外部压力源，油膜靠摩擦面的相对运动而自动形成。二、二、几何关系和承载能力几何关系和承载能力1.几何关系几何关系1 1）直径间隙：）直径间隙：=D-d 2 2）半径间隙：半径间隙：=R-r =/23 3）相对间隙：相对间隙：=/d=2 /d=2 /2r=/r 4 4）偏心率偏心率：=e/0 115 5）最小油膜厚度：最小油膜厚度：hmin=e =(1-(1-)=

12、r(1-(1-)h 2.承载系数承载系数C Cp p计算思路：计算思路：1)已知已知 F、B、v 时时 Cp 2)Cp 查查表表12-7得偏心率得偏心率 3)计算计算最小油膜厚度最小油膜厚度 hmin=r (1-)4)另外，另外，已知已知Cp、B、v 时时 F 3 3.许用油膜厚度许用油膜厚度 h 式中：式中：S 安全因数安全因数，S 2，一般可取一般可取 S=2 RZ1，RZ2 轴颈和轴颈和轴承孔表面粗糙度，轴承孔表面粗糙度，m 在其他条件不变的情况下，外载荷在其他条件不变的情况下，外载荷 F，动压润滑轴承的动压润滑轴承的 hmin，轴承、轴颈表面的微观凸峰可能直接接触，而不能实现轴承、轴颈

13、表面的微观凸峰可能直接接触，而不能实现液体润滑。液体润滑。显然，要想实现液体润滑，应满足如下条件：显然，要想实现液体润滑，应满足如下条件：hmin h=S(Rz1+Rz2)为什么计算为什么计算 hmin？例：某动压径向滑动轴承，轴颈例：某动压径向滑动轴承，轴颈d=120mm，轴承宽度轴承宽度B=108mm，轴轴颈转速颈转速n=1000r/min，相对间隙相对间隙 =0.001，润滑油的润滑油的=0.018Pa.s，RZ1=1.6m，RZ2=3.2m，安全因数安全因数S=2。试求该轴承工作时能承受试求该轴承工作时能承受最大的载荷。最大的载荷。解：解：hmin=(1-(1-)=h h=S(RZ1+

14、RZ2)=2(1.6+3.2)=9.6 m=9.6x x10-3mm =/r =.r=0.001x x60=0.06mm =1-h/=1-9.6x x10-3/0.06=0.84 0.800.800.850.85C Cp p3.0673.0674.4594.459插值插值计算计算：Cp=4.181查表查表12-7，B/d=108/120=0.9 得到得到例：汽轮机主轴转速例：汽轮机主轴转速n=1000r/min，工作载荷工作载荷F=18000N，轴颈轴颈d=180mm，宽径比，宽径比B/d=0.6，相对间隙相对间隙 =0.0015，润滑油的润滑油的=0.037 Pa.s，试求试求 ，hmin

15、。0.50.50.60.6C Cp p0.4270.4270.6550.655解：解：插值插值计算计算：=0.55h hminmin=(1-(1-(1-(1-)=.r r(1-1-1-1-)=0.00150.0015x x x x9090 x x x x(1 1-0.550.55)=0.06mm0.06mm若一轴承，不满足液体动压润滑状态，可采取如下措施：若一轴承，不满足液体动压润滑状态，可采取如下措施：若一轴承，不满足液体动压润滑状态，可采取如下措施：若一轴承，不满足液体动压润滑状态，可采取如下措施：1 1、降低、降低、降低、降低R Rz1z1、R Rz2z2，加工精度加工精度加工精度加工精

16、度2 2、适当、适当、适当、适当 3 3、适当、适当、适当、适当n n即：使即：使即：使即：使C Cp p变小，则变小，则变小，则变小，则 变小，变小，变小，变小，hmin变大。变大。变大。变大。液体静压滑动轴承液体静压滑动轴承原理：依靠液压系统供给压力油，压力油在轴承腔内强制形成原理：依靠液压系统供给压力油，压力油在轴承腔内强制形成压力油膜，压力油膜，以隔开摩擦表面。以隔开摩擦表面。特点：特点：在任何转速和预定载荷下轴承均处于液体润滑状态；在任何转速和预定载荷下轴承均处于液体润滑状态；轴颈与轴承不直接接触，轴承对材料要求低，寿命长；轴颈与轴承不直接接触，轴承对材料要求低，寿命长；油膜刚性大，有良好的吸振性，运转平稳；油膜刚性大，有良好的吸振性，运转平稳；需要一套供油设备需要一套供油设备。