滑動(dòng)軸承教材教案

1、第12章 滑動(dòng)軸承軸承是機(jī)器儀器和器械中的重要支承零件，其主要作用是支承轉(zhuǎn)動(dòng)（或擺動(dòng)）的運(yùn)動(dòng)部件(轉(zhuǎn)軸，心軸等)，保證軸和軸上傳動(dòng)件的回轉(zhuǎn)精度，減少摩擦和磨損， 并承受載荷。軸承分為滾動(dòng)軸承和滑動(dòng)軸承兩大類(lèi) 。 僅在滑動(dòng)摩擦下運(yùn)轉(zhuǎn)的軸承稱(chēng)為滑動(dòng)軸承 。滾動(dòng)軸承的摩擦阻力較小，機(jī)械效率較高，潤(rùn)滑和維護(hù)方便，并且已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化， 在機(jī)械中應(yīng)用廣泛，但它的徑向尺寸、振動(dòng)和噪聲較大?；瑒?dòng)軸承除了在簡(jiǎn)單和成本要求低的場(chǎng)合使用外，主要用于滾動(dòng)軸承難以滿(mǎn)足支承要求的場(chǎng)合 高速度、高精度、大沖擊、長(zhǎng)壽命，例如發(fā)電機(jī)組、內(nèi)燃機(jī)組、陀螺儀、高速高精度機(jī)床和航空航天設(shè)備等。如圖12-1所示。圖12-1 廣東玉柴發(fā)動(dòng)機(jī)組

2、本章知識(shí)要點(diǎn)(1)   了解滑動(dòng)軸承的潤(rùn)滑與摩擦狀態(tài)。 (2)   熟悉滑動(dòng)軸承的主要結(jié)構(gòu)型式、軸瓦及軸承材料。 (3)   了解潤(rùn)滑劑和潤(rùn)滑裝置。興趣實(shí)踐拆裝整體式、剖分式滑動(dòng)軸承，掌握其結(jié)構(gòu)上的異同和特殊性，注意滑動(dòng)軸承的運(yùn)動(dòng)及潤(rùn)滑情況。探索思考針對(duì)不同的工作情況，怎樣選擇合適類(lèi)型的滑動(dòng)軸承？預(yù)習(xí)準(zhǔn)備 請(qǐng)預(yù)先復(fù)習(xí)以前學(xué)過(guò)的滾動(dòng)軸承的相關(guān)知識(shí)，了解滾動(dòng)軸承與滑動(dòng)軸承在結(jié)構(gòu)和使用場(chǎng)合的異同點(diǎn)。12.1認(rèn)識(shí)滑動(dòng)軸承在工業(yè)生產(chǎn)中，雖然滾動(dòng)軸承被廣泛采用，但在許多的情況下必須采用滑動(dòng)軸承。這是因?yàn)榛瑒?dòng)軸承具有滾動(dòng)軸承所不能代替的特點(diǎn)。其具體

3、優(yōu)點(diǎn)有：滑動(dòng)軸承具有工作平穩(wěn)、可靠，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、尺寸小、精度高，振動(dòng)小、噪聲比滾動(dòng)軸承低，可以承受重載等優(yōu)點(diǎn)，在保證液體潤(rùn)滑而非干摩擦的條件下，可以長(zhǎng)期在設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)速下運(yùn)行，所以滑動(dòng)軸承在工程機(jī)械上得到了廣泛的應(yīng)用。12.1.1 滑動(dòng)軸承的分類(lèi)滑動(dòng)軸承的分類(lèi)方法很多，但依據(jù)其載荷和結(jié)構(gòu)形式分類(lèi)的方式較為多用。按所承受載荷的方向可以分為：承受徑向載荷的徑向滑動(dòng)軸承（圖12-2），承受軸向載荷的止推軸承（圖12-3）和承受徑向、軸向聯(lián)合載荷的徑向止推滑動(dòng)軸承 。圖12-2 徑向滑動(dòng)軸承 圖12-3 止推軸承按滑動(dòng)軸承是否可以剖分又可以分為整體式（圖 12-4（a）和剖分式（圖12-4（b）。整體式滑動(dòng)軸

4、承構(gòu)造簡(jiǎn)單，常用于低速、載荷較小的間歇工作機(jī)器上， 而且軸只能從軸的端部裝入。剖分式滑動(dòng)軸承的軸瓦一般是對(duì)開(kāi)式 ， 當(dāng)它的軸瓦磨損后可以通過(guò)適當(dāng)?shù)卣{(diào)整墊片或?qū)ζ浞趾厦孢M(jìn)行刮削、研磨來(lái)調(diào)整軸與孔的間隙，應(yīng)用較廣。圖12-4 整體式和剖分式滑動(dòng)軸承結(jié)構(gòu)另外，滑動(dòng)軸承，根據(jù)其相對(duì)運(yùn)動(dòng)的兩表面間油膜形成原理的不同，還可分為流體動(dòng)力潤(rùn)滑軸承(簡(jiǎn)稱(chēng)動(dòng)壓軸承)和流體靜力潤(rùn)滑軸承(簡(jiǎn)稱(chēng)靜壓軸承)。（1）動(dòng)壓軸承：這種軸承依靠軸頸（或止推盤(pán)）本身的旋轉(zhuǎn)，把潤(rùn)滑油帶入軸頸（或止推盤(pán)）與軸瓦之間，形成楔狀油膜，受到負(fù)荷的擠壓建立起油膜壓力以承受載荷，由于軸頸與軸瓦之間被一層油膜完全隔開(kāi)，油膜有足夠的壓力平衡外載荷，

5、軸頸與軸瓦完全被油膜隔開(kāi)，處于液體潤(rùn)滑狀態(tài)中。如單油楔軸承結(jié)構(gòu)，適應(yīng)于載荷方向基本固定的場(chǎng)合。多油楔軸承結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，能滿(mǎn)足變方向載荷和高速回轉(zhuǎn)的要求。動(dòng)壓軸承還有徑向、推力和徑向推力之分，以及固定瓦和可傾瓦之分。（2）靜壓軸承：軸頸與軸承被外界供給的一定壓力的承載油膜完全隔開(kāi)，油膜的形成不受相對(duì)滑動(dòng)速度的限制，在各種速度（包括速度為零）下均有較大承載能力。軸的穩(wěn)定性好，可滿(mǎn)足軸的高度平穩(wěn)回轉(zhuǎn)要求，摩擦系數(shù)小，機(jī)械效率高。但需要一套復(fù)雜的供油系統(tǒng)，多用于各種機(jī)床。12.1.2 止推軸承推力滑動(dòng)軸承僅能承受軸向載荷，由軸承座和止推軸頸等組成。固定式推力滑動(dòng)軸承常用的結(jié)構(gòu)形式及尺寸如圖12-5所示。

6、實(shí)心式接觸面上的壓強(qiáng)分布不均勻，靠近邊緣部分磨損較快，很少使用;空心式接觸面積減小，潤(rùn)滑條件改善，避免了磨報(bào)不均;單環(huán)式推力軸承，止推面可以利用軸的端面或軸環(huán)端面，也可在軸的中段做出凸肩或裝上推力圓盤(pán)，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，常用于低速輕載的場(chǎng)合;多環(huán)式采用多個(gè)環(huán)承擔(dān)載荷，提高了承載能力，還可以承受雙方向上的軸向載荷，但各環(huán)承載能力大小不等，環(huán)數(shù)不能太多（a）實(shí)心式 （b）空心式 （c）單環(huán)式 （d）多環(huán)式圖12-5 固定式推力滑動(dòng)軸承可傾式推力滑動(dòng)軸承如圖12-6所示，軸頸端面仍為一平面，軸承是由20-30個(gè)扇形塊支承在球面或圓柱上，扇形塊為鋼板，滑動(dòng)表面覆以軸承襯材料.軸承工作時(shí)，扇形塊可以自動(dòng)調(diào)位，以

7、適應(yīng)不同的工作條件。若扇形塊固定，則成為固定式推力軸承。  圖12-6 可傾瓦推力滑動(dòng)軸承12.2軸瓦的材料和結(jié)構(gòu)12.2.1 軸瓦的材料滑動(dòng)軸承的材料主要是指軸瓦（套）材料。對(duì)滑動(dòng)軸承材料的主要要求有：應(yīng)具有良好的減磨和耐磨性；良好的承載性能和抗疲勞性能，故有時(shí)要采用多層或組合結(jié)構(gòu)加以保障；良好的順應(yīng)性和嵌藏性 ， 這樣能避免表面間的卡死和劃傷 ； 在可能產(chǎn)生膠合的場(chǎng)合，選用具有抗膠合性的材料 ； 具有良好的加工工藝性與經(jīng)濟(jì)性?；瑒?dòng)軸承的常用材料主要有金屬材料 、 粉末冶金材料和非金屬材料三大類(lèi)。金屬材料又主要有軸承合金、青銅和鑄鐵。軸承合金又稱(chēng)巴氏合金。它以錫(Sn)或

8、鉛(Pb)作軟基體，內(nèi)懸浮銻錫(Sb-Sn）及銅錫(Cu-Sn)的硬晶粒。硬晶粒起抗磨作用，軟基體則增加材料的塑性。硬晶粒受重載時(shí)回嵌陷到軟基體里，而使承載面積增大。軸承合金的嵌藏性和順應(yīng)性最好，易跑合，且不易與軸頸膠合。但其機(jī)械強(qiáng)度低，價(jià)格也貴，不能單獨(dú)制作軸瓦，只能用作軸承襯材料。按基體材料的不同, 分為錫銻軸承合金和鉛銻軸承合金兩類(lèi)。錫銻軸承合金摩擦系數(shù)小、抗膠合、易跑合、耐腐蝕，用于高速、重載場(chǎng)合，是一種很好的軸承材料，但價(jià)格較高；鉛銻軸承合金各種性能與錫銻軸承合金接近 ， 且價(jià)格低一些，但不適合于有沖擊載荷的場(chǎng)合，一般用于中速、中載的軸承。2鑄鐵主要是灰鑄鐵和耐磨鑄鐵。鑄鐵類(lèi)材料的塑

9、性和跑合性差，但價(jià)格低廉，適于低速、輕載的不重要場(chǎng)合的軸承。3青銅主要有錫青銅、鉛青銅和鋁青銅。青銅類(lèi)材料強(qiáng)度高、耐磨和導(dǎo)熱性好，但跑合性略差。錫青銅和鉛青銅適于中速、重載軸承，鋁青銅適于低速、重載軸承。4粉末冶金材料由金屬粉末和石墨高溫?zé)Y(jié)成型，是一種多孔結(jié)構(gòu)金屬合金材料。 使用前將軸瓦在潤(rùn)滑劑中浸泡，則各微小孔中充滿(mǎn)潤(rùn)滑劑，工作時(shí)由于軸頸轉(zhuǎn)動(dòng)的抽吸和軸瓦自身的熱脹作用，使?jié)櫥瑒┝鞒龆鴮?shí)現(xiàn)潤(rùn)滑。停車(chē)后潤(rùn)滑劑又被吸回孔中。 主要用于輕載、低速且不易經(jīng)常添加潤(rùn)滑劑的場(chǎng)合。5非金屬材料主要是塑料、橡膠、石墨、尼龍等材料以及一些合成材料，成本低，對(duì)潤(rùn)滑無(wú)要求，易成型，抗振動(dòng)。在家電、輕工、玩具、小型

10、食品機(jī)械中使用較為廣泛。12.2.2 軸瓦的結(jié)構(gòu)軸瓦是軸承的重要構(gòu)件之一，軸瓦是滑動(dòng)軸承和軸接觸的部分，非常光滑，一般用青銅、減摩合金等耐磨材料制成，在特殊情況下,可以用木材、塑料或橡皮制成。也叫“軸襯”，形狀為瓦狀的半圓柱面?；瑒?dòng)軸承工作時(shí)，軸瓦與轉(zhuǎn)軸之間要求有一層很薄的油膜起潤(rùn)滑作用。如果由于潤(rùn)滑不良，軸瓦與轉(zhuǎn)軸之間就存在直接的摩擦，摩擦?xí)a(chǎn)生很高的溫度，雖然軸瓦是由于特殊的耐高溫合金材料制成，但發(fā)生直接摩擦產(chǎn)生的高溫仍然足于將器燒壞。軸瓦還可能由于負(fù)荷過(guò)大、溫度過(guò)高、潤(rùn)滑油存在雜質(zhì)或黏度異常等因素造成燒瓦。燒瓦后滑動(dòng)軸承就損壞了。因此其結(jié)構(gòu)的合理性對(duì)軸承性能有直接的影響。一般情況下，按照

11、軸瓦的結(jié)構(gòu)形式，軸瓦的結(jié)構(gòu)形式有整體式和剖分式兩種。整體式軸瓦通常稱(chēng)為軸套，如圖12-7所示。軸套又分為光滑軸套(一般不帶油溝)和帶縱向油槽的軸套兩種。光滑軸套的構(gòu)造簡(jiǎn)單，用子輕載、低速或不經(jīng)常轉(zhuǎn)動(dòng)和不重要的場(chǎng)合;帶縱向汕槽的軸套，便于向丁作面供油，故應(yīng)用比較廣泛。剖分式軸瓦由上、下兩軸瓦組成通常，下軸瓦承載載荷，上軸瓦不承受載荷上軸瓦開(kāi)有油溝和油孔，潤(rùn)滑油由油孔輸人后，經(jīng)油溝分布到整個(gè)軸瓦表面上。如圖12-8所示。油孔和汕溝的開(kāi)設(shè)原則是:軸向油溝應(yīng)較軸承寬度稍短，以免油從油溝端部大量流失;油溝的形狀和位置影響軸承中油膜壓力分布情況，當(dāng)寬度相同時(shí)，設(shè)有周向油溝軸承的承載能力低于設(shè)有軸向油溝的軸

12、承;潤(rùn)滑油應(yīng)該自油膜壓力最小的地方輸人，油溝不應(yīng)該開(kāi)在油膜承載區(qū)內(nèi)，否則會(huì)降低油膜的承載能力。 圖12-7 整體式軸瓦 圖12-8 剖分式軸瓦軸瓦可以由一種材料制成，也可以在高強(qiáng)度材料的軸瓦基體上澆注一層或兩層軸承合金作為軸承襯，稱(chēng)為雙金屬軸瓦或三金屬軸瓦。為了使軸承襯與軸瓦基體結(jié)合牢固，可在軸瓦基體內(nèi)表面或側(cè)面制出溝槽，如圖12-9所示。圖12-9瓦背內(nèi)壁溝槽為了使?jié)櫥湍芫鶆蛄鞯捷S瓦的整個(gè)工作表面上，軸瓦上要開(kāi)出油孔和油溝，一般油孔和油溝應(yīng)開(kāi)在非承載區(qū)，以保證承載區(qū)油膜的連續(xù)性。圖12-10所示為幾種常見(jiàn)的油溝形式。圖12-10油溝形式(非承載區(qū))12.3非流體摩擦滑動(dòng)軸承的計(jì)算當(dāng)滑動(dòng)軸承

13、中潤(rùn)滑劑缺乏或形成流體動(dòng)壓潤(rùn)滑初期潤(rùn)滑不良時(shí)，其摩擦表面不能被潤(rùn)滑油完全隔開(kāi)，存在局部金屬表面的直接接觸，軸承只能在混合摩擦或邊界摩擦下?tīng)顟B(tài)工作，稱(chēng)為非液體摩擦滑動(dòng)軸承其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低，但摩擦磨損大、效率低，主要用于工作可靠性要求不高、轉(zhuǎn)速較低、間隙工作和難y維護(hù)等條件下工作的軸承。這類(lèi)軸承主要失效形式是磨損和膠合，其次是表面壓潰和點(diǎn)蝕。因此，這類(lèi)軸承的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則是:以維護(hù)邊界油膜不遭破壞為最低要求，并盡量減少軸承材料的磨損。由于促使邊界油膜破壞的因素較復(fù)雜，尚未完全被人們掌握，因此目前采用的計(jì)算方法具有一定的間接性和條件性實(shí)踐證明，若能限制壓力和壓力與速度的乘積不超過(guò)許用值.是能夠保證軸承很

14、好地工作。12.3.1 徑向軸承設(shè)計(jì)計(jì)算時(shí)一般已知軸承的載荷轉(zhuǎn)速及軸的直徑，然后選定寬徑比B/d值。推薦取0.5-1.5的寬徑比，這樣就可以確定出軸承的寬度B的值。然后對(duì)軸承進(jìn)行以下驗(yàn)算。1、驗(yàn)算軸承平均壓力p.驗(yàn)算軸承工作摩擦表面的壓強(qiáng)p，以控制磨損：由于壓強(qiáng)p是影響磨損的主要因素，對(duì)于滑動(dòng)速度較低的軸承，驗(yàn)算軸承的這一項(xiàng)參數(shù)就可以。如圖12-11所示。 圖12-11徑向滑動(dòng)軸承的計(jì)算圖承載區(qū)域上的最大壓強(qiáng)： MPa （12-1）式中，F(xiàn)軸承的徑向載荷，N； B軸承的工作寬度，mmd軸徑，mm； p軸瓦材料的許用應(yīng)力，可以查表12-1得到。2、驗(yàn)算軸承壓力和速度乘積pv值軸承運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的溫升與單

15、位面積上的摩擦功率fpv(f為摩擦系數(shù))有關(guān)，即與pv有關(guān)。pv值越大，軸承溫度越高，將容易引起潤(rùn)滑油膜的破裂，使?jié)櫥瑮l件惡化而導(dǎo)致軸承發(fā)生膠合。因此為防止軸承溫度過(guò)高，避免產(chǎn)生膠合，應(yīng)限制軸承的pv值： （12-2）式中，n軸的轉(zhuǎn)速，r/min； v軸頸的速度，m/spv軸瓦材料pv的許用值，MPa(m/s)，可以查表12-1得到；表12-1 常用金屬軸承材料性能軸承材料牌號(hào)最大許用值最高工作溫度/()軸 頸硬度 /（HBS）性能比較p /(MPa)v /(m/s)pv /(MPa.m/s)抗咬粘性順應(yīng)性嵌入性耐蝕性疲勞強(qiáng)度錫銻軸承合金ZSnSb11Cu6 ZSnSb8Cu4平穩(wěn)載荷1501

16、1115258020沖擊載荷206015鉛銻軸承合金ZPbSb16Sn16Cu21512101501501135ZPbSb15Sn5Cu3Cd2585錫青銅ZCuSn10P11510152803004003511(10-1錫青銅)ZCuSn5Pb5Zn58315(5-5-5錫青銅)鉛青銅ZCuPb302512302803003442(30鉛青銅)鋁青銅ZCuAl10Fe3154122803005552(10-3鋁青銅)黃銅ZCuZn16Si4122102002005511(16-4硅黃銅)ZCuZn40Mn2(40-2錳黃銅)101102002005511鋁基軸承合金283514-140300

17、43122%鋁錫合金三元電鍍合金鋁-硅-鎘鍍層1435-1702003001222銀鍍層2835-1803004002311耐磨鑄鐵HT3000.1630.750.34.5150<1504511灰鑄鐵HT150HT2501420.5_-4511注：性能比較的取值為1-5依次由佳到差3、驗(yàn)算軸承的速度v為防止軸承的速度過(guò)大而出現(xiàn)的早期磨損，需要限制軸承的速度： （12-3）式中，v軸瓦材料許用線速度，m/s可以查表12-1得到。12.3.2推力滑動(dòng)軸承推力滑動(dòng)軸承驗(yàn)算時(shí)，是假設(shè)軸承壓力均勻分布在支承面上的。對(duì)于多環(huán)推力軸承，由于制造和裝配誤差，使得各支承面上所受的載荷不相等，pv和v值均應(yīng)

18、減小20%一40%。推力滑動(dòng)軸承的承載情況如圖12-12所示。圖12-12推力軸承的計(jì)算圖1) 驗(yàn)算止推環(huán)形支承面上的壓強(qiáng)p （12-3）式中，F(xiàn) 軸承的軸向載荷，N;z 止推環(huán)個(gè)數(shù);d止推環(huán)的內(nèi)徑，mm；d止推環(huán)的外徑和內(nèi)徑，mm；k 考慮因油溝使承載面積而減少的系數(shù)，k0.800.95；p許用壓強(qiáng)值，MPa?？刹楸?2-2得出2)驗(yàn)算止推環(huán)形支承面上的壓強(qiáng)pvm （12-4）式中，vm環(huán)形支承面平均半徑處的圓周速度,。 pv 壓強(qiáng)與速度乘積的許用值，。如表12-2所示。表12-2 止推軸承的v和pv值軸材料未淬火鋼淬火鋼軸承材料鑄鐵青銅軸承合金青銅軸承合金淬火鋼p/MPa2-2.54-55

19、-67.5-88-912-15pv/(MPa·m/s)1-2.512.4流體摩擦動(dòng)壓徑向滑動(dòng)軸承的計(jì)算12.4.1流體摩擦動(dòng)壓徑向滑動(dòng)軸承簡(jiǎn)介動(dòng)壓滑動(dòng)軸承是利用軸頸與軸瓦的相對(duì)運(yùn)動(dòng)將潤(rùn)滑油帶入楔形間隙形成潤(rùn)滑油膜，并且靠油膜的動(dòng)壓力平衡外載荷。液體動(dòng)壓滑動(dòng)軸承的工作過(guò)程如圖 12-13 所示，由于軸頸與軸瓦之間存在一定間隙，靜止時(shí)軸頸偏心于軸承孔內(nèi)壁的最低位置 ， 自然形成彎曲的楔形間隙。當(dāng)軸頸開(kāi)始作順時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，在摩擦力的作用下，軸頸沿軸承孔內(nèi)壁向右滾動(dòng)上爬：同時(shí)由于潤(rùn)滑油的黏性被帶入楔形間隙 。 隨著軸頸轉(zhuǎn)速的逐漸提高，進(jìn)入楔形間隙的潤(rùn)滑油量增多，形成動(dòng)壓油膜，將軸頸與軸瓦表

20、面分開(kāi)，摩擦力逐漸減少，軸頸向軸承孔內(nèi)壁左下方移動(dòng)（圖12-13（c）。 當(dāng)動(dòng)壓油膜厚度隨著軸頸轉(zhuǎn)速的提高而增加，達(dá)到油膜動(dòng)壓力平衡外載荷時(shí)，形成液體動(dòng)壓潤(rùn)滑，軸頸就穩(wěn)定地在軸承孔內(nèi)偏左的某一位置旋轉(zhuǎn)。在潤(rùn)滑油黏度保持不變的情況下，軸頸的動(dòng)態(tài)平衡位置與它的外載荷和轉(zhuǎn)速有關(guān)。(a) (b) (c) (d)圖12-13液體動(dòng)壓滑動(dòng)軸承的工作過(guò)程從上述分析可以得出動(dòng)壓軸承形成動(dòng)壓油膜的必要條件是（1）相對(duì)運(yùn)動(dòng)兩表面必須形成一個(gè)收斂楔形（2）被油膜分開(kāi)的兩表面必須有一定的相對(duì)滑動(dòng)速度，其運(yùn)動(dòng)方向必須使?jié)櫥瑥拇罂诹鬟M(jìn)，小口流出。（3）潤(rùn)滑油必須有一定的粘度，供油要充分。（4）動(dòng)壓油膜的最小厚度大于軸頸與

21、軸瓦工作面不平度之和 。12.4.2 .流體動(dòng)力潤(rùn)滑的基本方程流體動(dòng)力潤(rùn)滑理論的基本方程是流體膜壓力分布的微分方程，即雷諾方程，推導(dǎo)該方程的力學(xué)模型如圖12-14所示。一維雷諾方程式的微分表達(dá)形式為： （12-5）圖12-14 動(dòng)壓分析力學(xué)模型而它的常用形式，即一維雷諾方程的積分表達(dá)形式為： （12-6）式中:潤(rùn)滑油粘度; U平板移動(dòng)速度;h油膜厚度，與x有關(guān); hm處的油膜厚度。12.4.3. 徑向滑動(dòng)軸承的幾何關(guān)系和承載量系數(shù)如圖12-15所示為軸承工作時(shí)軸徑的位置，軸承和軸徑的連心線OO1與外載荷F的方向形成一偏位角，軸承孔和軸頸直徑分別用D與d表示。圖12-15徑向滑動(dòng)軸承的幾何參數(shù)和

22、油壓分布(1)直徑間隙: （12-7）(2)半徑間隙: （12-8）(3)相對(duì)間隙:直徑間隙與軸徑公稱(chēng)直徑之比 （12-9）(4)偏心距e:軸頸在穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，其中心O與軸承中心O1的距離(5)偏心率:偏心距與半徑間隙的比值 （12-10）(6)最小油膜厚度: （12-11）(7)承載量系數(shù)Cp （12-12）式中:潤(rùn)滑油在軸承平均工作溫度下的動(dòng)力粘度，;B軸承寬度，m; F外載荷, N; V車(chē)由頸圓周速度，m/s 。12.4.4.最小油膜厚度為了建立滑動(dòng)軸承完全的液體潤(rùn)滑，必須使最小油膜厚度滿(mǎn)足: （12-13）式中: k安全系數(shù)，一般取k = 1.5-2;軸頸表面粗糙度的十點(diǎn)平均高度; 軸瓦

23、表面粗糙度的十點(diǎn)平均高度。流體摩擦動(dòng)壓徑向滑動(dòng)軸承的計(jì)算還涉及到一些其他的方面，比如，軸承的熱平衡計(jì)算，這里不再詳細(xì)敘述。12.5 滑動(dòng)軸承用潤(rùn)滑劑與潤(rùn)滑裝置潤(rùn)滑的主要目的是減少摩擦，降低磨損，提高軸承效率，同時(shí)還有散熱冷卻、緩沖吸振、密封緩蝕的作用。在講滑動(dòng)軸承潤(rùn)滑之前，首先要學(xué)習(xí)滑動(dòng)軸承的摩擦、磨損機(jī)理。 12.5.1 摩擦 在外力作用下，相互作用的兩物體作相對(duì)運(yùn)動(dòng)或有相對(duì)運(yùn)動(dòng)的趨勢(shì)，其接觸表面間產(chǎn)生的切向運(yùn)動(dòng)阻力稱(chēng)為摩擦力，這一現(xiàn)象稱(chēng)為摩擦。 摩擦分有多種類(lèi)方法，按運(yùn)動(dòng)狀態(tài)可分為靜摩擦和動(dòng)摩擦；按運(yùn)動(dòng)形式可分為滑動(dòng)摩擦和滾動(dòng)摩擦；按摩擦狀態(tài)（或潤(rùn)滑狀態(tài)）可分為干摩擦、流體摩擦、邊界摩擦和

24、混合摩擦如圖 12-16 所示。（a）干摩擦 （b）邊界摩擦 （c）流體摩擦 （d）混合摩擦圖12-16 摩擦狀態(tài)（1）干摩擦 兩接觸表面之間沒(méi)有潤(rùn)滑劑的摩擦稱(chēng)為干摩擦(圖12-12a)。它的特點(diǎn)是摩擦力大，磨損嚴(yán)重，發(fā)熱量大，會(huì)使零件壽命大大縮短。因此，除了要利用摩擦作用工作的零件，如帶傳動(dòng)件、摩擦離合器和制動(dòng)器的摩擦件、球磨機(jī)襯板、顎式破碎機(jī)齒板等以外，都應(yīng)防止零件之間出現(xiàn)干摩擦。 （2）邊界摩擦 兩個(gè)摩擦表面由于潤(rùn)滑油和金屬表面產(chǎn)生物理化學(xué)作用，金屬表面會(huì)吸附一層極薄的稱(chēng)之為邊界膜的油膜(小于0.10.2m)將其大部分覆蓋，但因邊界膜很薄、強(qiáng)度低，仍可能有兩

25、表面的凸峰直接接觸(圖12-12b)，這種在邊界膜狀態(tài)下的摩擦稱(chēng)為邊界摩擦。邊界摩擦中的潤(rùn)滑狀態(tài)叫邊界潤(rùn)滑。它的特點(diǎn)是，由于邊界膜的作用，摩擦系數(shù)大大降低，磨損也比干摩擦狀態(tài)顯著減小，但它并未達(dá)到好的潤(rùn)滑狀態(tài)。 （3）流體摩擦 兩個(gè)表面被一層具有壓力的連續(xù)的有足夠厚度的(一般大于1.52m，直到幾十m)油膜隔開(kāi)，不存在表面凸峰直接接觸的摩擦稱(chēng)為流體摩擦(圖12-12c)，其潤(rùn)滑狀態(tài)稱(chēng)為流體潤(rùn)滑，也即液體潤(rùn)滑。它的特點(diǎn)是摩擦系數(shù)和摩擦力很小，理論上幾乎無(wú)磨損，是一種理想的潤(rùn)滑狀態(tài)。摩擦面之間如能形成流體潤(rùn)滑，便可顯著延長(zhǎng)零件的使用壽命。 （4）混合摩擦 是

26、介于邊界摩擦和流體摩擦之間的一種摩擦(圖12-12d)，其潤(rùn)滑狀態(tài)稱(chēng)為混合潤(rùn)滑。它的特點(diǎn)是兩表之間有凸峰直接接觸，又有一定壓力的厚潤(rùn)滑油膜存在，混合摩擦對(duì)磨損的影響也介于邊界摩擦和流體摩擦之間。 邊界潤(rùn)滑、流體潤(rùn)滑、混合潤(rùn)滑三種潤(rùn)滑狀態(tài)在機(jī)器運(yùn)轉(zhuǎn)中可隨載荷、轉(zhuǎn)速、潤(rùn)滑油粘度等因素的改變而互相轉(zhuǎn)化。另外，流體摩擦、邊界摩擦和混合摩擦，都必須在一定的潤(rùn)滑條件下實(shí)現(xiàn)，所以它們又被稱(chēng)為流體潤(rùn)滑、邊界潤(rùn)滑和混合潤(rùn)滑。12.5.2 磨損磨損是伴隨摩擦而產(chǎn)生的，它是相互接觸的物體在相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)，表層材料不斷發(fā)生損耗的過(guò)程或者產(chǎn)生殘余變形的現(xiàn)象。磨損能毀壞工作表面，影響機(jī)械性能，消耗材料和能量，并使機(jī)

27、械設(shè)備壽命降低。機(jī)械零件的磨損過(guò)程大致分為三個(gè)階段：1）跑合階段；2）穩(wěn)定磨損階段；3）急劇磨損階段。如圖12-17所示。圖12-17 磨損過(guò)程（1）跑合階段（又稱(chēng)磨合階段）：新的摩擦副表面具有一定的粗糙度，跑合階段較小。跑合階段，表面逐漸磨平，真實(shí)接觸面積逐漸增大，磨損速度減緩。（2）穩(wěn)定磨損階段：這一階段磨損緩慢穩(wěn)定。實(shí)際就是零件的使用壽命。（3）劇烈磨損階段：磨損速度急劇增長(zhǎng)，機(jī)械效率下降，功率和潤(rùn)滑油的損耗增加，精度散失，產(chǎn)生異常噪聲及振動(dòng)，摩擦副溫度迅速升高，最終導(dǎo)致零件失效。從磨損過(guò)程的變化來(lái)看，為了提高機(jī)械零件的試用壽命，應(yīng)在設(shè)計(jì)或使用機(jī)器時(shí)，力求獲得良好跑合，延長(zhǎng)穩(wěn)定磨損階段，

28、推遲急劇磨損階段的到來(lái)。12.5.3 潤(rùn)滑滑動(dòng)軸承在工作時(shí)由于軸頸與軸瓦的接觸會(huì)產(chǎn)生摩擦，導(dǎo)致表面發(fā)熱、磨損甚而“咬死”，所以在設(shè)計(jì)抽承時(shí)內(nèi)應(yīng)選用減摩性好的滑動(dòng)軸承材料制造軸瓦，選擇合適的潤(rùn)滑劑并采用合適的潤(rùn)滑方式改善軸承的結(jié)構(gòu)，以獲得厚膜潤(rùn)滑等。1、潤(rùn)滑油的選擇潤(rùn)滑油是主要的潤(rùn)滑劑，潤(rùn)滑油的主要物理性能指標(biāo)是豁度，豁度表征液體流動(dòng)的內(nèi)摩擦性能，豁度越大其流動(dòng)性愈差。茹度隨著溫度升高而降低，隨著壓力的升高而增大。但壓力不高時(shí)如小于100個(gè)大氣壓)，變化很小，可忽略不計(jì)。潤(rùn)滑油另一物理性能是油性，表征潤(rùn)滑油在金屬表面上的吸附能力。油性愈大，對(duì)金屬的吸附能力愈強(qiáng)，油膜愈容易形成。選擇潤(rùn)滑油時(shí)一般原

29、則如下:1)高速輕載時(shí)，為了減小摩擦功耗應(yīng)選擇豁度小的潤(rùn)滑油;2)重載或沖擊載荷時(shí)，應(yīng)采用油性大、茹度大的潤(rùn)滑油，以形成穩(wěn)定的潤(rùn)滑膜;3)靜壓軸承可選用鉆度小的潤(rùn)滑油，功壓軸承的選取可經(jīng)過(guò)計(jì)算進(jìn)行校核;4)表面粗糙或未經(jīng)跑合的表面應(yīng)選擇豁度高的潤(rùn)滑油。潤(rùn)滑油的黏度有動(dòng)力黏度、運(yùn)動(dòng)黏度等。國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定采用潤(rùn)滑油在40時(shí)的運(yùn)動(dòng)黏度中心值作為潤(rùn)滑油牌號(hào)。關(guān)于滑動(dòng)軸承潤(rùn)滑油牌號(hào)及選用可參考表12-3。2、潤(rùn)滑脂潤(rùn)滑脂是將稠化劑分散于液體潤(rùn)滑劑中所組成的一種穩(wěn)定的固體或半固體產(chǎn)品，其中可以加入旨在改善潤(rùn)滑脂某種特性的添加劑及填料。潤(rùn)滑脂在常溫下可附著于垂直表面不流失，并能在敞開(kāi)或密封不良的摩擦部位工作，

30、具有其它潤(rùn)滑劑所不可替代的持點(diǎn)。因此，在汽車(chē)和工程機(jī)械上的許多部位都使用潤(rùn)滑脂作為潤(rùn)滑材料，即我們常說(shuō)的機(jī)用黃油。潤(rùn)滑脂按稠化劑組成分類(lèi)，局限性較大,使用同一種稠化劑可以生產(chǎn)出許多種具有不同性能的潤(rùn)滑脂，即使是不同類(lèi)型的稠化劑生產(chǎn)的潤(rùn)滑脂,其性能也往往難以準(zhǔn)確區(qū)分。所以，以稠化劑分類(lèi)使用者會(huì)感到混淆不清,不依據(jù)使用經(jīng)驗(yàn)及查找對(duì)應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)就難以選用。從分組、命名和代號(hào)中看不出潤(rùn)滑脂的使用條件，必須再查找這個(gè)代號(hào)的潤(rùn)滑脂標(biāo)準(zhǔn)。因此,給使用者正確選用帶來(lái)困難，容易發(fā)生錯(cuò)用,造成潤(rùn)滑事故。表12-3滑動(dòng)軸承常用潤(rùn)滑油牌號(hào)選擇軸頸圓周速度v（m/s）輕載 p3MPa工作溫度(1060)中載 p=37.5MP

31、a工作溫度(1060)重載 p7.530MPa工作溫度(2080)運(yùn)動(dòng)粘度40 (cSt)適用油牌號(hào)運(yùn)動(dòng)粘度40 (cSt)適用油牌號(hào)運(yùn)動(dòng)粘度40(cSt)適用油牌號(hào)0.31.04575L-AN46，L-AN68100125L-AN10090350L-AN100，L-AN150L-AN200，L-AN3201.02.54075L-AN32，L-AN46，L-AN686590L-AN68L-AN1002.55.04055L-AN32，L-AN465.09.01545L-AN15，L -AN22，L-AN32，L-AN469523L-AN7，L-AN10,L-AN15，L-AN22軸頸速度小于1-

32、2m/s的滑動(dòng)軸承可以采用潤(rùn)滑脂，潤(rùn)滑脂是用礦物油、各種稠化劑(如鈣、鈉、銼、鋁等金屬皂)和水調(diào)和而成。潤(rùn)滑脂的稠度(針人度)大，承載能力大，但物理和化學(xué)性質(zhì)不穩(wěn)定，不宜在溫度變化大的條件下使用，多用于低速重載或擺動(dòng)的軸承中在選擇潤(rùn)滑脂時(shí)應(yīng)考慮下列幾點(diǎn)。 1)軸承載荷大，轉(zhuǎn)速低時(shí)，應(yīng)選擇錐人度小的潤(rùn)滑脂;反之，要選擇錐人度大的。高速軸承選用錐人度小些、機(jī)械安定性好的潤(rùn)滑脂。 2)選擇的潤(rùn)滑脂的滴點(diǎn)一般高于工作溫度20-30來(lái)避免過(guò)多的泄露，在高溫連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)的情況下，注意不要超過(guò)潤(rùn)滑脂的允許使用溫度范圍。 3)在水淋或潮濕環(huán)境里工作時(shí)，應(yīng)選擇擾水性能好的鈣基、鋁基或銼基潤(rùn)滑脂潤(rùn)滑脂潤(rùn)滑周期的確定:

33、偶然工作，不重要零件，軸轉(zhuǎn)速<200 r/ min,潤(rùn)滑周期5天一次;軸轉(zhuǎn)速>200 r/min,潤(rùn)滑周期3天一次;間斷工作軸轉(zhuǎn)速<200r/min,潤(rùn)滑周期2天一次;軸轉(zhuǎn)速>200 r/min.潤(rùn)滑周期1天一次;連續(xù)工作，工作溫度<40，軸轉(zhuǎn)速<200 r/min,潤(rùn)滑周期1天一次;軸轉(zhuǎn)速>200 r/min,潤(rùn)滑周期每班一次;連續(xù)工作，工作溫度40-100 ,軸轉(zhuǎn)速<200 r/min,潤(rùn)滑周期每班一次;軸轉(zhuǎn)速>200 r/min,潤(rùn)滑周期每班二次。關(guān)于滑動(dòng)軸承潤(rùn)滑脂牌號(hào)及選用可參考表12-4。表12-4滑動(dòng)軸承潤(rùn)滑脂選擇軸承壓強(qiáng)p（M

34、P a）軸頸圓周速度v（m/s）最高工作溫度t（）潤(rùn)滑脂牌號(hào)1.01.0753號(hào)鈣基脂1.06.50.55.0552號(hào)鈣基脂1.06.51.0501002號(hào)鋰基脂6.50.55.01202號(hào)鈉基脂6.50.5753號(hào)鈣基脂6.50.51101號(hào)鈣鈉基脂3、固體潤(rùn)滑劑和氣體潤(rùn)滑劑固體潤(rùn)滑劑可以在摩擦表面上形成固體膜以減小摩擦阻力，有石墨、二硫化鉬( MoS2)和聚四氟乙烯(PTFE)等多種品種一般在重載條件下，或在高溫工作條件下使用。使用時(shí)可調(diào)和在潤(rùn)滑油中;也可涂覆、燒結(jié)在摩擦表面形成蓬蓋膜;或者用固結(jié)成形的同體潤(rùn)滑劑嵌裝在軸承中;或者混人金屬或塑料粉末中然后一并燒結(jié)成形。氣體潤(rùn)滑劑常用空氣，多

35、用于高速及不能用潤(rùn)滑袖或潤(rùn)滑脂處12.5.4潤(rùn)滑裝置 向軸承提供潤(rùn)滑劑是形成潤(rùn)滑膜的必要條件。在選定潤(rùn)滑劑后要還要選擇合適的潤(rùn)滑方式。其潤(rùn)滑方式有連續(xù)供油和間歇供油兩種。連續(xù)供油比較可靠，間歇供油只用于低俗不重要的軸承或者間歇工作的軸承，一般靠手工油壺注油或者注油杯注油。對(duì)重要的軸承，必須采用連續(xù)的供油潤(rùn)滑。1、 手工給油裝置：手工給油潤(rùn)滑是由操作工人用油壺或油槍向潤(rùn)滑點(diǎn)的油孔、油嘴及油杯加油，主要用于低速、輕載和間歇工作的滑動(dòng)面、開(kāi)式齒輪、鏈條以及其他單個(gè)摩擦副。加油量依靠工人感覺(jué)與經(jīng)驗(yàn)加以控制。圖12-18是幾種常用的油杯形式。(a)旋套式注油油杯 (b)壓配式壓注油杯 (c)旋蓋式油杯圖

36、12-18油杯形式2、 滴油潤(rùn)滑：滴油潤(rùn)滑主要使用油杯向潤(rùn)滑點(diǎn)供油潤(rùn)滑。通常的油杯有：針閥式注油杯、壓力作用滴油油杯、跳針式油杯、連續(xù)壓注油杯、活塞式滴油油杯等。油杯多用鋁和鋁合金等輕金屬制成骨架，杯壁和檢查孔多用透明的塑料或玻璃制造，以便觀察其內(nèi)部油位。 圖12-19針閥式油杯 圖12-20油繩潤(rùn)滑圖12-19所示的是針閥式油杯：這種注油杯的滴油量受針閥的控制，油杯中油位的高低可直接影響通過(guò)針閥環(huán)間隙的滴油量。3、 油繩潤(rùn)滑：如圖12-20所示。主要使用油繩、氈墊等浸在潤(rùn)滑油中，應(yīng)用虹吸管和毛細(xì)管作用吸油。所使用油的粘度應(yīng)較低。油繩和油墊等具有一定過(guò)濾作用，可保持油的清潔。油繩潤(rùn)滑可應(yīng)用彈簧蓋油杯，毛繩的吸油端浸在油中，另一端則通過(guò)送油管向下懸垂而滴油，對(duì)潤(rùn)滑點(diǎn)