第17章--滑动轴承...ppt

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1、第第17章章 滑动轴承滑动轴承（1）工作转速特高的轴承）工作转速特高的轴承（2）要求对轴的支撑位置特别精确的轴承）要求对轴的支撑位置特别精确的轴承（3）承受巨大的冲击和振动载荷的轴承）承受巨大的冲击和振动载荷的轴承（4）特重型轴承）特重型轴承（5）根据装配要求必须做成剖分式的轴承）根据装配要求必须做成剖分式的轴承（6）当轴的排列较紧密时，由于空间尺寸的限制，）当轴的排列较紧密时，由于空间尺寸的限制，必须采用径行尺寸较小的轴承必须采用径行尺寸较小的轴承（7）在特殊工作条件下，（水或腐蚀性介质）工作的轴承）在特殊工作条件下，（水或腐蚀性介质）工作的轴承轴轴轴承轴承滚动轴承滚动轴承滚动摩擦滚动摩擦滑

2、动轴承滑动轴承滑动摩擦滑动摩擦1、轴承的型式和结构、轴承的型式和结构2、轴瓦的结构和材料、轴瓦的结构和材料3、结构参数（由强度、强度决定）、结构参数（由强度、强度决定）4、选择润滑剂和润滑方法、选择润滑剂和润滑方法5、轴承的工作能力计算（温度、压力分布、轴承的间隙）、轴承的工作能力计算（温度、压力分布、轴承的间隙）滑动轴承设计的内容（非标准件）：滑动轴承设计的内容（非标准件）：17.1 概述概述滑动轴承的主要特点滑动轴承的主要特点滑动轴承的主要特点滑动轴承的主要特点：工作平稳，无噪声；工作平稳，无噪声；运转精度高；运转精度高；形成液体润滑时摩擦损失小，适合于高速；形成液体润滑时摩擦损失小，适合

3、于高速；径向尺寸小而且可剖分。径向尺寸小而且可剖分。滑动轴承的摩擦状态滑动轴承的摩擦状态滑动轴承的摩擦状态滑动轴承的摩擦状态：1、干摩擦状态、干摩擦状态应避免此种摩擦状态。应避免此种摩擦状态。摩擦表面无润滑剂，功率损失严重，摩擦表面无润滑剂，功率损失严重，磨损加剧，温升高，轴瓦易破坏。磨损加剧，温升高，轴瓦易破坏。2、边界摩擦状态、边界摩擦状态摩擦表面间有润滑油存在，金属表摩擦表面间有润滑油存在，金属表面上形成了一层极薄的边界油膜。面上形成了一层极薄的边界油膜。但尖峰部分仍直接接触。但尖峰部分仍直接接触。多数滑动轴承都是这种摩擦状态。多数滑动轴承都是这种摩擦状态。3、液体摩擦状态、液体摩擦状态

4、两摩擦表面完全被润滑油分隔开，两摩擦表面完全被润滑油分隔开，形成了一定厚度的压力油膜。形成了一定厚度的压力油膜。这种摩擦状态是润滑油分子之间这种摩擦状态是润滑油分子之间的摩擦，摩擦系数极小。的摩擦，摩擦系数极小。重要轴承采用这种摩擦状态。重要轴承采用这种摩擦状态。非液体摩擦非液体摩擦滑动轴承滑动轴承液体摩擦滑液体摩擦滑动轴承动轴承17.2 径向滑动轴承的主要类型径向滑动轴承的主要类型缺点：间歇调整困难缺点：间歇调整困难 安装不便安装不便优点：间歇调整方便优点：间歇调整方便 安装方便安装方便当宽径比当宽径比B/d1.5时，调心式。轴瓦自动调位以适应时，调心式。轴瓦自动调位以适应轴颈在轴弯曲时所产

5、生的偏斜轴颈在轴弯曲时所产生的偏斜17.3 滑动轴承的材料滑动轴承的材料17.3.1、材料的要求、材料的要求轴瓦的主要失效形式是磨损，因此对轴瓦材料的主要要求是：轴瓦的主要失效形式是磨损，因此对轴瓦材料的主要要求是：1.强度：足够的冲击强度，抗压强度，疲劳强度。强度：足够的冲击强度，抗压强度，疲劳强度。2.跑合性能好跑合性能好3.很好的顺应性和嵌藏性很好的顺应性和嵌藏性4.很好的减摩性和耐磨性很好的减摩性和耐磨性5.耐腐蚀性耐腐蚀性6.很好的工艺性很好的工艺性7.良好的热学性能良好的热学性能8.经济性经济性17.3.2、常用材料、常用材料1.金属材料金属材料 以以锡为锡为基体加入一定量的基体加

6、入一定量的Sb、Cu锡锡基基轴轴承合金承合金轴轴承合金（巴氏合金）承合金（巴氏合金）以以铅为铅为基体加入一定量的基体加入一定量的Sn、Sb铅铅基基轴轴承合金承合金跑合性能好，跑合性能好，顺应顺应性和嵌藏性性和嵌藏性为轴为轴承材料中最好，抗胶合性能好，但承材料中最好，抗胶合性能好，但强强度度低，通常作低，通常作为衬为衬附在青附在青铜铜或或铸铁铸铁的的轴轴瓦上使用。瓦上使用。青青 铜铜 强强度度较较高。高。铸锡铅锌铸锡铅锌青青铜铜最常用最常用铝铝基合金基合金 强强度高，耐腐度高，耐腐蚀蚀，导热导热性良好性良好减摩减摩铸铁铸铁2.多孔多孔质质金属材料金属材料有有铁铁基粉末冶金和基粉末冶金和铜铜基粉末

7、冶金。将金属粉碎和石墨按一定比例混合，放基粉末冶金。将金属粉碎和石墨按一定比例混合，放在模子中在模子中压铸压铸，然后，然后烧烧，石墨被，石墨被烧烧掉，留下掉，留下间间隙形成多孔隙形成多孔结结构。使用前浸放构。使用前浸放在在润润滑油中，并滑油中，并给润给润滑油一定的滑油一定的压压力，使油渗透力，使油渗透进进去，工作去，工作时产时产生生润润滑。滑。3.非金属材料非金属材料 塑料、橡胶、梗木塑料、橡胶、梗木17.4 轴瓦的结构轴瓦的结构供油供油油孔油孔输油输油油沟（注意开设的位置）油沟（注意开设的位置）储油和稳定供油储油和稳定供油油室油室17.5 润滑材料润滑材料润滑油润滑油植物油，矿物油，动物油植

8、物油，矿物油，动物油 主要指标：粘度、油性、凝点、闪点、酸值等主要指标：粘度、油性、凝点、闪点、酸值等润滑脂润滑脂钙基、钠基、锂基润滑脂钙基、钠基、锂基润滑脂 主要指标：针入度，滴点主要指标：针入度，滴点固体润滑剂固体润滑剂二硫化钼，石墨二硫化钼，石墨润滑的目的：减小摩擦，磨损、散热、防锈、防尘、吸振润滑的目的：减小摩擦，磨损、散热、防锈、防尘、吸振润滑油性能指标润滑油性能指标粘度粘度粘度：是反映液体层之间的剪应力的速度梯度的比例关系粘度：是反映液体层之间的剪应力的速度梯度的比例关系牛顿液体内摩擦定律牛顿液体内摩擦定律速度梯度速度梯度动力粘度动力粘度（绝对粘度）（绝对粘度）1、动力粘度：、动力

9、粘度：物理意义：长宽高均为物理意义：长宽高均为1米时的立方体中充满米时的立方体中充满 液体，上下面之间发生液体，上下面之间发生 v=1 m/s的相对运动速的相对运动速 度所需作用力为度所需作用力为 1 N，这时液体的动力粘度，这时液体的动力粘度 为为 1 Ns/m2（或或1pas）常用单位：常用单位：1 P（泊）（泊）=1dyns/cm2 1Pas=10 P=100 cP（厘泊）（厘泊）2、运动粘度：工业中常用粘度单位、运动粘度：工业中常用粘度单位常用常用cm2/s得实用单位得实用单位st(厘斯或厘池厘斯或厘池)旧标准：旧标准：20#500C =20cst新标准：新标准：20#400C =20

10、cst旧旧 20#新标准：新标准：32#3、恩氏粘度、恩氏粘度0Et：工业中常用粘度单位：工业中常用粘度单位200ml 水水 200C 流经流经2.8mm的孔径所需时间的孔径所需时间 t1 油油 T0C t2则则:粘温特性：随温度变化而变化粘温特性：随温度变化而变化(温度温度粘度粘度)，且变化比较敏感，且变化比较敏感，应根据工作温度来选取应根据工作温度来选取粘压特性：随压力变化而变化，但变化较小。在粘压特性：随压力变化而变化，但变化较小。在50大气压下，对大气压下，对 粘度影响不大，可以不考虑，但在弹性流体中必须计粘度影响不大，可以不考虑，但在弹性流体中必须计 及压力的影响及压力的影响粘度的变

11、化规律粘度的变化规律:选择粘度的原则：选择粘度的原则：当速度较高时，宜选用粘度低的油，防止功率损失太大当速度较高时，宜选用粘度低的油，防止功率损失太大当有振动冲击时，粘度宜高，可以起到缓和冲击吸收振动作用当有振动冲击时，粘度宜高，可以起到缓和冲击吸收振动作用当表面未经跑合时，粘度宜高，油膜不易破坏当表面未经跑合时，粘度宜高，油膜不易破坏当循环润滑时，粘度宜低，便于油的循环当循环润滑时，粘度宜低，便于油的循环低温工作时的轴承，宜选用凝点低的油低温工作时的轴承，宜选用凝点低的油 也可通过测试来确定油的粘度：在同一机器和相同的工作也可通过测试来确定油的粘度：在同一机器和相同的工作条件下，对不同粘度油

12、进行试验，功耗小而温升又较低的润滑条件下，对不同粘度油进行试验，功耗小而温升又较低的润滑油，其粘度较为相宜油，其粘度较为相宜17.6 润滑方法润滑方法失效形式：失效形式：1 1、磨损、磨损导致轴承配合间隙加大，影响轴的旋转精度，甚导致轴承配合间隙加大，影响轴的旋转精度，甚至使轴承不能正常工作。至使轴承不能正常工作。高速重载且润滑不良时，摩擦加剧，发热多，使高速重载且润滑不良时，摩擦加剧，发热多，使轴承上较软的金属粘焊在轴颈表面而出现胶合。轴承上较软的金属粘焊在轴颈表面而出现胶合。17.7 滑动轴承的条件性计算滑动轴承的条件性计算2 2、胶合、胶合设计准则：条件性计算设计准则：条件性计算1 1、

13、限制轴承的、限制轴承的压强压强 p：目的目的 防止轴瓦过度磨损。防止轴瓦过度磨损。BdF许用压强查许用压强查表表17.4 平均压强：平均压强：17.7.1 径向轴承径向轴承2 2、限制轴承的、限制轴承的 pv 值值：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。pv f 单位面积上的摩擦功率损失单位面积上的摩擦功率损失所以，所以，pv 值值表征了轴承发热量的大小。表征了轴承发热量的大小。pv发热量发热量温升温升润滑效果润滑效果胶合胶合许用许用pv值值查查表表17.4轴颈表面线轴颈表面线速度速度摩擦系数摩擦系数3 3、限制滑动速度、限制滑动速度 v ：目的目的 防止滑

14、动速度过高而引起磨损防止滑动速度过高而引起磨损许用线许用线速度速度17.7.2 推力轴承推力轴承2 2、限制轴承的、限制轴承的 pv 值值：推力轴承推力轴承许用压强许用压强查表查表17.4dd0Fz 轴环数轴环数推力滑动轴承推力滑动轴承n1 1、限制轴承的、限制轴承的压强压强 p：平均直径平均直径dm(d+d0)/2许用许用pvm值值查表查表17.4平均速度平均速度确定轴承结构形式确定轴承结构形式确定轴承宽度确定轴承宽度 B 和直径和直径 d验算验算p、pv、v选择轴承的配合选择轴承的配合选择润滑剂与润滑装置选择润滑剂与润滑装置选择轴瓦材料选择轴瓦材料17.7.3 设计步骤设计步骤17.8 液

15、体动力润滑的基本方程式液体动力润滑的基本方程式17.8.1 雷诺润滑方程式雷诺润滑方程式雷诺的假设：雷诺的假设：1、接触面间充满液体、接触面间充满液体牛顿液体（符合牛顿液体内摩擦定律牛顿液体（符合牛顿液体内摩擦定律2、液体处于层流状态、液体处于层流状态3、不计液体质量力的影响、不计液体质量力的影响4、假设液体与固体表面有很好的吸附力（影响边界条件）、假设液体与固体表面有很好的吸附力（影响边界条件）5、假设液体不可压缩（即粘度、密度是定值）、假设液体不可压缩（即粘度、密度是定值）6、沿、沿z方向液体无流动（方向液体无流动（z向无穷大）向无穷大）1、平衡、平衡整理得整理得雷诺方程的推导雷诺方程的推

16、导由牛顿液体由牛顿液体代入前式得代入前式得积分得积分得确定确定c1、c2任一点速度：任一点速度：2、任一截面沿、任一截面沿x方向单位方向单位 宽度上的流量即宽度上的流量即dZ=13、压力最大处间歇、压力最大处间歇h=h0 ，此时，此时，其流量为：其流量为：4、液体不可压缩，流量处处、液体不可压缩，流量处处 相等有相等有5、整理后得一维雷诺方程：、整理后得一维雷诺方程：雷诺方程的讨论雷诺方程的讨论17.8.2 油歇承载机理油歇承载机理1、当、当h=h0时，时，而而因因u的变化与的变化与y成线性关系，如图成线性关系，如图2、当、当hh0时，时，单调上升单调上升u的曲线是凹的，如图的曲线是凹的，如图

17、3、当、当hh0时，时，u的曲线是凸的，如图的曲线是凸的，如图单调下降单调下降可利用积分法求出全部油膜压力之和可利用积分法求出全部油膜压力之和油膜的承载能力。油膜的承载能力。正常情况下，油膜的承载能力与外载荷相平衡正常情况下，油膜的承载能力与外载荷相平衡影响影响 的因素的因素均可提高承载均可提高承载能力，其中能力，其中h的影响最大的影响最大S安全度安全度系数系数如果如果h=h0，则不能形动压，则不能形动压，如下图所示。如下图所示。总结：总结：vF两摩擦表面平行，两摩擦表面平行，不会产生压力油膜不会产生压力油膜vp两摩擦表面成楔形间隙，两摩擦表面成楔形间隙，产生了压力油膜产生了压力油膜间隙内的润

18、滑间隙内的润滑油形成了拥挤油形成了拥挤进进油油口口出出油油口口形成动压油膜的必要条件形成动压油膜的必要条件 两摩擦表面必须形成楔形两摩擦表面必须形成楔形 润滑油必须从大口进小口出润滑油必须从大口进小口出 必须具有足够的滑动速度必须具有足够的滑动速度 必须充满足够粘度的润滑油必须充满足够粘度的润滑油形成动压油膜的条件形成动压油膜的条件v1V2=0v1V1=0V1=0v2v2v1v1v1v1v2v2v2v2vvv1v2v1v2v1v2v1v217.9 液体动力润滑径向轴承的计算液体动力润滑径向轴承的计算计算项目：计算项目：1、验算、验算p，pv，v，因为起动时属于混合摩擦状态，因为起动时属于混合摩

19、擦状态 2、液体动力润滑时承载能力的计算、液体动力润滑时承载能力的计算 （1）坐标的变换：直角坐标）坐标的变换：直角坐标极坐标极坐标 （2）作用力方向上的合力（承载能力在外）作用力方向上的合力（承载能力在外 载荷方向上的力）载荷方向上的力）（3）轴承宽度的影响（即）轴承宽度的影响（即z方向）端部泄漏问题方向）端部泄漏问题17.9.1 几何关系几何关系d、r 轴径直径、半径轴径直径、半径D、R轴承孔直径、半径轴承孔直径、半径=D-d直径之差直径之差=R-r半径之差半径之差：为相对间隙：为相对间隙e：为偏心距：为偏心距：为偏心率：为偏心率与工作状态有关与工作状态有关hmin：为最小油膜厚度：为最小

20、油膜厚度h：为任意位置处油膜厚度：为任意位置处油膜厚度17.9.2 动压润滑状态的建立动压润滑状态的建立no1oo1oo1oo1onn静止静止启动启动不稳定运行不稳定运行稳定运行稳定运行RRRR17.9.3 承载能力和索氏数承载能力和索氏数S0第第1步：坐标变换步：坐标变换代入雷诺方程得代入雷诺方程得积分后得积分后得第第2步：单位宽度沿载荷方向的油膜压力步：单位宽度沿载荷方向的油膜压力第第3步：整个宽度步：整个宽度B沿载荷方向的油膜压力沿载荷方向的油膜压力第第4步：变换整理步：变换整理影响承载能力的因素及滑动轴承其他性能的变化（主要是温升）影响承载能力的因素及滑动轴承其他性能的变化（主要是温升

21、）小小 表面要求高，加工困难，表面要求高，加工困难，hmin小发热量大，温升高小发热量大，温升高 大大 hminS0大大 大大大大大大/d大大 端部泄露小，温升高（端部泄露小，温升高（0.5 1.5）17.9.4 流量计算流量计算17.9.5 功耗计算功耗计算由图由图17.19查得查得由图由图17.20查得查得17.9.6 热平衡计算热平衡计算17.9.7 保证液体动力润滑的条件保证液体动力润滑的条件17.9.8 参数计算参数计算1、宽径比、宽径比B/d=0.51.5。小，承载能力小，但空间小小，承载能力小，但空间小2、相对间隙、相对间隙：根据速度和载荷选取：根据速度和载荷选取速度高，速度高，大一些，减少发热大一些，减少发热载荷大，载荷大，小一些，提高承载能力小一些，提高承载能力3、平均压强、平均压强p：取大，可减小轴承尺寸，并使运转平稳：取大，可减小轴承尺寸，并使运转平稳 但过大，轴承容易损坏。但过大，轴承容易损坏。液体动力润滑轴承计算的一般步骤：液体动力润滑轴承计算的一般步骤：17.10 其他液体润滑轴承其他液体润滑轴承