第十二章滑动轴承.pptx

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1、流体摩擦体摩擦（流体润滑）两摩擦面完全由液体隔开的摩擦两摩擦面完全由液体隔开的摩擦油膜油膜：静压油膜、动压油膜：静压油膜、动压油膜流体动力润滑：两个作相对运动物体的流体动力润滑：两个作相对运动物体的摩擦表面，借助于相对速度而产生的粘摩擦表面，借助于相对速度而产生的粘性流体膜将两表面完全分开，由流体膜性流体膜将两表面完全分开，由流体膜产生的压力来平衡外载，称为流体动力产生的压力来平衡外载，称为流体动力润滑。润滑。流体静力润滑：靠液压泵将加压后的流流体静力润滑：靠液压泵将加压后的流体送入两摩擦表面之间，由流体静压力体送入两摩擦表面之间，由流体静压力来平衡外载，称为流体静力润滑。来平衡外载，称为流体

2、静力润滑。第1页/共45页实现条件：实现条件：1）两摩擦表面必须构成收敛状间隙；）两摩擦表面必须构成收敛状间隙；2）润滑油必须有一定的粘度。）润滑油必须有一定的粘度。3）两表面有一定的相对速度，并带着润滑油从）两表面有一定的相对速度，并带着润滑油从 大口走向小口大口走向小口 流体动力润滑：流体动力润滑：xy第2页/共45页二二.流体静力润滑：流体静力润滑：流体静力润滑：靠液压泵将加压后的流体静力润滑：靠液压泵将加压后的流体送入两摩擦表面之间，由流体静流体送入两摩擦表面之间，由流体静压力来平衡外载，称为流体静力润滑。压力来平衡外载，称为流体静力润滑。第3页/共45页一.轴承功用滑动轴承滚动轴承

3、:支承轴及轴上零件,并保证旋转精度,减少轴与支承间的摩擦与磨损。向心轴承止推轴承二.轴承的分类：FaFrFA2FA1FR1FR2按摩擦性质按载荷的方向主要承受径向载荷F （力与轴线垂直）主要承受轴向载荷FA (力与轴线一致)FR1FR2FA2FA1轴承概述轴承概述第4页/共45页滑动轴承的分类:（按润滑方式）液体润滑滑动轴承(动压、静压)图12-14图12-21不完全液体润滑滑动轴承(边界润滑或混合润滑状态)自润滑轴承第5页/共45页一 整体式径向滑动轴承结构：轴承座，轴套12-2 滑动轴承的主要结构型式 特点：结构简单、成本低;但磨损后无法调整轴承间隙，装拆不便。用于：低速、轻载的间歇工作场

4、合。第6页/共45页二 对开式径向滑动轴承结构：轴承座、轴承盖，剖分轴瓦、螺栓特点：装拆方便，磨损后可调整 间隙，结构复杂第7页/共45页 轴瓦能摆动，适应轴的变形,用于支承跨距较大或多支点的长轴三 自动调心式滑动轴承 第8页/共45页结构：空心、实心、单环、多环四止推滑动轴承组成：轴承座、止推轴径第9页/共45页 123 滑动轴承的失效形式及常用材料 一.滑动轴承的失效形式2.刮 伤3.咬粘（胶合）4.疲劳剥落1.磨粒磨损硬颗粒及轴表面粗糙的硬轮廓峰顶刮削轴承温升+压力 油膜破裂材料发生粘附和迁移润滑剂氧化酸性物质对轴承腐蚀形成点状脱落载荷反复作用疲劳裂纹扩展轴承衬材料剥落5.腐蚀硬质颗粒磨

5、料研磨轴和轴承表面(导致几何形状改变,精度下降等)第10页/共45页失 效 形 式 图 例磨损及胶合点蚀及金属剥落第11页/共45页 二.轴承的材料 以锡或铅为软基体，均夹着锑锡、铜锡硬晶粒最好，但 价高、强度低轴承衬。轴承合金(通称白合金、巴氏合金)（轴瓦和轴承衬的材料）着重要求：良好的减摩性、耐磨性、抗胶合性 顺应性、嵌入性、磨合性、工艺性顺应性：材料通过弹塑性变形补偿轴承滑动表面初始配合不良的能力。嵌入性：容纳异物的能力（吸收金属微粒的能力）常用材料：1、金属材料:轴承合金、铜合金、铝基合金、灰铸铁等2、多孔质金属材料：用不同金属粉末经压制和烧结而成。3、非金属材料：工程塑料、碳-石墨等

6、。多孔质金属材料（含油轴承）铁（铜）粉石墨压型烧结第12页/共45页按构造分类整体式对开式减摩材料轴承衬轴承衬轴承衬轴承衬按材料分类单金属多金属按加工分类铸造轧制124 轴 瓦 结 构第13页/共45页轴承衬轴承衬整整体体式式轴轴瓦瓦 剖剖分分式式轴轴瓦瓦第14页/共45页轴瓦上开设油孔和油沟油孔：供应润滑油；油沟：输送和分布润滑油；油孔及油槽第15页/共45页油沟、油孔：不能开在油膜承载区不能开在油膜承载区不能开在油膜承载区不能开在油膜承载区，否则，承载能力承载能力承载能力承载能力油沟长度0.8B（轴瓦宽度），即不能开通，否则漏油不能开通，否则漏油不能开通，否则漏油不能开通，否则漏油。注意：

7、注意：注意：注意：第16页/共45页12125 5 滑动轴承润滑剂的选用滑动轴承润滑剂的选用润滑剂润滑剂润滑油润滑油液体液体 润滑脂润滑脂润滑油稠化剂润滑油稠化剂 固体润滑剂固体润滑剂石墨、石墨、oSoS2 2、聚四氟乙稀、聚四氟乙稀 润滑油是应用最广的润滑剂润滑油是应用最广的润滑剂一一.润滑油及其选择润滑油及其选择粘度：液体抵抗变形的能力粘度：液体抵抗变形的能力,它标志着液体的内摩擦阻力的大小它标志着液体的内摩擦阻力的大小 粘度愈大，内摩擦阻力愈大，流动性愈小。粘度愈大，内摩擦阻力愈大，流动性愈小。温度温度粘度粘度润滑效果润滑效果。主要性能指标主要性能指标:粘度、润滑性（油性）、极压性、闪粘

8、度、润滑性（油性）、极压性、闪 点、凝点等点、凝点等 第17页/共45页选择原则：选择原则：转速高、压力小转速高、压力小粘度低粘度低 转速低、压力大转速低、压力大粘度高粘度高 高温度下工作（高温度下工作（t t6060）较高粘度较高粘度不完全液体润滑轴承润滑剂的选择见表：不完全液体润滑轴承润滑剂的选择见表：表表12124 4液体润滑轴承润滑剂的选择见表：液体润滑轴承润滑剂的选择见表：4 41 1润滑性（油性）：反映润滑油吸附与摩擦表面的性能。油润滑性（油性）：反映润滑油吸附与摩擦表面的性能。油性越好，吸附能力越强。性越好，吸附能力越强。极压性：润滑油中加入添加剂后，在金属表面生成化学反极压性：

9、润滑油中加入添加剂后，在金属表面生成化学反应膜的能力。应膜的能力。闪点：遇火焰即能发出闪光的最低温度。应使工作温度比闪点：遇火焰即能发出闪光的最低温度。应使工作温度比 闪点低闪点低30-4030-400 0C C凝点：润滑油冷却到不能流动时的温度。凝点：润滑油冷却到不能流动时的温度。第18页/共45页三三.固体润滑剂固体润滑剂选择原则选择原则 压力大、速度低压力大、速度低小针入度，反之选针入度大的小针入度，反之选针入度大的 润滑脂滴点应高于轴承工作温度润滑脂滴点应高于轴承工作温度20302030，以免流失，以免流失 在有水或潮湿场合，应选防水性的润滑脂。在有水或潮湿场合，应选防水性的润滑脂。（

10、表（表12-312-3）。用于特殊场合二二.润滑脂及其选择润滑脂及其选择润滑脂润滑脂要求不高、难经常供油或低速重载轴承要求不高、难经常供油或低速重载轴承性能指标性能指标:针入度、滴点针入度、滴点针入度针入度(稠度）：表征稠度）：表征润滑脂稀稠程度的指标。润滑脂稀稠程度的指标。针入度针入度 越大，表示越大，表示润滑脂流动性越大。润滑脂流动性越大。滴点：表示滴点：表示润滑脂受热后开始滴落的温度。润滑脂受热后开始滴落的温度。第19页/共45页一 失效形式及设计准则 磨损:间隙运动精度 胶合：温度 粘度,润滑恶化胶合维持边界油膜不破裂1.主要失效形式2.设计准则126 不完全液体润滑滑动轴承的设计计算

11、对于工作要求不高,转速较低,载荷不大,难于维护等条件下工作的滑动轴承往往设计成不完全液体润滑滑动轴承 二.径向滑动轴承的计算1.径向滑动轴承设计：1、确定轴承结构型式，按表12-4选择轴瓦材料 2、按宽径比确定轴承宽度B：B/d=0.51.5第20页/共45页 二.径向滑动轴承的校核计算Mpa m/S 2.验算轴承的p值Mpa1.验算轴承的平均压强 p F径向载荷mm ；B轴承寛度mm；d轴颈直径mm ；n轴颈转速r/min；p，pV许用应力Mpa,Mpam/S 查表(122)限制温升限制温升,防止油膜破裂防止油膜破裂 及胶合的发生及胶合的发生避免在载荷作用下润滑避免在载荷作用下润滑 油被完全

12、挤出油被完全挤出,进而出现进而出现 过度磨料磨损过度磨料磨损3.验算滑动速度考虑由于安装误差，轴颈偏转变考虑由于安装误差，轴颈偏转变 形等因素而引起轴承边缘局部比压形等因素而引起轴承边缘局部比压 高，若高，若v过大过大,加速磨损加速磨损V v ms第21页/共45页结构：空心、实心、单环、多环实心式：实心式：空心式：空心式：二.止推滑动轴承的计算实心式：边缘v大，磨损快，中间p，压力分布不均。空心式：压力分布均匀性。第22页/共45页1.验算轴承的平均压力pMpa 2.验算轴承的值 Mpa m/S m/S平均速度值第23页/共45页 127 液体动力润滑径向滑动轴承设计计算流体动力润滑：两相对

13、运动物体的摩擦表面，借助相对速度产生的油膜把两表面完全隔开，由油膜产生的压力来平衡外载荷第24页/共45页1、建模为方便研究，作如下假设：一.流体动力润滑基本方程研究对象：被润滑油隔开作相对运动的两刚体，一个以v运动，一个静止。1）忽略p-效应（压粘效应）2）油沿z方向无流动，即无限宽轴承3）层流4）油与表面吸附，一起运动或静止5）不计油的惯性力和重力6）油不可压缩：=const7）膜厚方向压力不变第25页/共45页2、求解取“微单元体”：流体的压力变化与速度的变化情况成正比由牛顿粘性定律由牛顿粘性定律（u:流体流动速度）流体流动速度）第26页/共45页1.油层的速度分布代入边界条件后得：y=

14、0:u=v;y=h:u=0;xy第27页/共45页2.润滑油流量：无侧漏时，润滑油在单位时间内流经任意截面上单位宽度面积的流量为：设在最大油压Pmax处，h=h0(即 时，h=h0)，此时：连续流动方程：任何截面沿x方向单位宽度流量q相等一维雷诺方程一维雷诺方程第28页/共45页3、油楔承载机理由油压变化与、v、h有关p 积分油膜承载能力平衡外载当hh0时，油压为增函数；当h=h0时，p=pmax；当hh0时，油压为减函数。可见，对收敛形油楔，油楔内各处油压大于入口、出口处油压正压力承载。h0第29页/共45页任何截面处h=h0，=0，不能产生高于出口、入口处的油压不能承载。进口小、出口大，油

15、压p低于出口、入口压力（负压）不能承载，相反使两表面相吸。若二板平行：v若二滑动表面为扩散形：v第30页/共45页液体动压润滑形成的必要必要条件条件：P2901、相对滑动的两表面之间必须形成收敛的楔形间隙收敛的楔形间隙2、两表面有一定相对滑动速度相对滑动速度v v，油从大口流进，小口流出。3、润滑油有一定粘度粘度粘度粘度 ，供油应充分第31页/共45页 二 径向滑动轴承形成流体动力润滑的过程起动前阶段起动阶段液体润滑阶段第32页/共45页 三、径向滑动轴承的几何关系直径、半径间隙：=Dd，=Rr=2相对间隙：=d=r，=r偏心距与偏心率：e=OO1，=e最小油膜厚度：hmin=e=（1 ）=r

16、（1 ）第33页/共45页四、径向滑动轴承工作能力计算简介基本思路：建立极坐标积分某点的压力积分单位宽度上油膜的承载能力积分油膜的总承载能力取O为极点，连心线OO1为极轴，对于任意角 的油膜厚度为h,将 代入雷诺方程：1轴承的承载量计算及承载量系数第34页/共45页极坐标形式的雷诺方程：积分得任意位置的压力：压力在外载荷方向的分量；第35页/共45页轴承单位宽度上的油膜承载力：油膜总承载力：考虑断泄：在 角和距轴承中线z处的油膜压力:第36页/共45页 承载量系数Cp结果：B轴承宽度 d轴承直径 轴承角速度油的粘度 C与B/d和 有关的系数表126第37页/共45页 3轴承的热平衡计算轴承产生

17、的热量Q=油流动带走热量Q1 +轴承散发热量Q2目的：控制油温，避免粘度降低Rz1、Rz2 轴颈、轴承孔表面粗造度十点高度S安全系数 S21 热平衡条件：hmin越小，则 越大，F越大。但加工精度有限，hmin应比误差大，即 2 最小油膜厚度hmin第38页/共45页两种情况：ti 3540 容易达到热平衡，可降低tm，增大粗造度ti 3540 不易达到热平衡，可加大间隙，降低粗造度2 温升3 校核进口油温tic 比热容 见附录密度s传热系数 f摩擦系数 耗油量系数tm给定的平均温度 tm=5075第39页/共45页 五 参数选择1 宽径比 B/d=0.31.5高速重载取小值低速重载取大值轻载

18、取小值 估算需要的粘度：B/d 承载能力，但端泄,t B/d 端泄,t 但承载能力2 相对间隙3 粘度过小,油膜厚度过小,会出现:增大时，温升会降低,但承载能力、回转精度也会降低.按转速取的经验公式：第40页/共45页 设计计算步骤计算Cp查得：选B/d值选材料验算p、pv、v估算选油牌号估算验算hmin计算t 验算ti第41页/共45页 小 结:1.滑动轴承的结构及分类 2.轴瓦（轴承衬）的材料和结构 3.非全液体滑动轴承的设计（失效形式、设计准则）4.流体动力润滑的形成原理条件5 动压轴承的承载原理和形成过程第42页/共45页1、液体摩擦动压滑动轴承的轴瓦上的油孔、油沟位置应开在2、设计计算非液体滑动轴承时要验算 ，其目的是要验算 其目的是；要验算 其目的是3、动压滑动轴承能建立动压的条件中，不必要的条件是A轴颈与轴瓦间构成楔形间隙；B 充分供应润滑油；C润滑油温度不超过50；D 轴颈与轴瓦表面之间有相对滑动，使润滑油从大口流向小口。4、滑动轴承材料应有良好的嵌入性是指。A摩擦系数小；B 抗粘着磨损；C容纳硬污粒以防磨粒磨损；D 顺应对中误差；E 易于跑合。第43页/共45页5、液体动压润滑建立动压的条件6、简述液体动力润滑径向滑动轴承油膜建立的过程第44页/共45页感谢您的观看！第45页/共45页