機(jī)械設(shè)計(jì)第7章：滑動(dòng)軸承2016

1、第七章第七章F概述F軸瓦的材料及結(jié)構(gòu)F潤(rùn)滑劑及潤(rùn)滑方法F滑動(dòng)軸承幾何參數(shù)F非液體摩擦滑動(dòng)軸承設(shè)計(jì)F液體動(dòng)壓潤(rùn)滑滑動(dòng)軸承設(shè)計(jì)F滑動(dòng)軸承概述F軸瓦結(jié)構(gòu)及材料F潤(rùn)滑劑及潤(rùn)滑方法F滑動(dòng)軸承幾何參數(shù)F非液體摩擦滑動(dòng)軸承設(shè)計(jì)F液體動(dòng)壓潤(rùn)滑滑動(dòng)軸承設(shè)計(jì)第一節(jié)第一節(jié)軸承的功能及分類(lèi)軸承的功能及分類(lèi)支承軸及軸上零件，保證旋轉(zhuǎn)精度，減少軸與支承間的摩擦與磨損按承載方向：向心軸承、推力軸承按摩擦性質(zhì)：滑動(dòng)軸承、滾動(dòng)軸承功能分類(lèi)滑動(dòng)軸承及其工作狀態(tài)滑動(dòng)軸承及其工作狀態(tài)滑動(dòng)軸承是實(shí)現(xiàn)柱面、平面或球面的兩表面（軸頸和軸瓦）的相對(duì)運(yùn)動(dòng)的支承組件，由軸承體（座）、軸瓦及軸承襯、潤(rùn)滑與密封裝置組成。根據(jù)軸頸和軸瓦間的摩擦狀態(tài)，

2、滑動(dòng)軸承的工作狀態(tài)分為非流體潤(rùn)滑狀態(tài)（混合摩擦狀態(tài)）和液體潤(rùn)滑狀態(tài)?；瑒?dòng)軸承的特點(diǎn)滑動(dòng)軸承的特點(diǎn)主要特點(diǎn)工作平穩(wěn)，無(wú)噪聲；液體潤(rùn)滑時(shí)摩擦損失小應(yīng)用情況工作轉(zhuǎn)速特高、對(duì)軸的支承位置要求特別精確、特重型軸承、大沖擊和振動(dòng)載荷、剖分式軸承、徑向尺寸小等滑動(dòng)軸承的分類(lèi)滑動(dòng)軸承的分類(lèi)按承載方式 徑向軸承徑向力 止推軸承軸向力 組合軸承徑/軸向力 按潤(rùn)滑狀態(tài) 不完全液體滑動(dòng)軸承 液體潤(rùn)滑滑動(dòng)軸承 固體潤(rùn)滑滑動(dòng)軸承動(dòng)壓軸承、靜壓軸承按軸瓦結(jié)構(gòu)方式 整體式滑動(dòng)軸承 剖分式滑動(dòng)軸承 整體式徑向滑動(dòng)軸承整體式徑向滑動(dòng)軸承軸承座整體軸套油孔螺紋孔結(jié)構(gòu)：軸承座、軸套（整體） 軸承座設(shè)有安裝潤(rùn)滑油杯的螺紋孔 軸套上開(kāi)有

3、油孔，內(nèi)表面開(kāi)有油槽特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低 但裝拆不便，磨損后無(wú)法調(diào)整間隙應(yīng)用：低速、輕載或間歇性工作的機(jī)器剖分式徑向滑動(dòng)軸承剖分式徑向滑動(dòng)軸承軸承座軸承蓋雙頭螺柱油孔油槽剖分式軸瓦結(jié)構(gòu)：軸承座、軸承蓋、剖分式軸瓦、螺柱特點(diǎn)：剖分面作成階梯狀，且垂直載荷方向 正剖、斜剖，裝拆方便，常在軸瓦表面粘附軸承襯 磨損后可調(diào)整間隙，結(jié)構(gòu)復(fù)雜應(yīng)用：常用自動(dòng)調(diào)心滑動(dòng)軸承自動(dòng)調(diào)心滑動(dòng)軸承應(yīng)用：用于支承撓度較大或 多支點(diǎn)的長(zhǎng)軸結(jié)構(gòu)：軸瓦瓦背制成凸球面 其支承面制成凹球面特點(diǎn)：軸瓦能擺動(dòng)，適應(yīng)軸的變形軸向（推力）滑動(dòng)軸承軸向（推力）滑動(dòng)軸承止推面：軸端面、軸中段做凸肩或裝上推力圓盤(pán)分類(lèi)：空心式、單環(huán)式、多環(huán)式F概

4、述F軸瓦結(jié)構(gòu)及材料F潤(rùn)滑劑及潤(rùn)滑方法F滑動(dòng)軸承的幾何參數(shù)F非液體摩擦滑動(dòng)軸承設(shè)計(jì)F液體動(dòng)壓潤(rùn)滑滑動(dòng)軸承設(shè)計(jì)第二節(jié)第二節(jié)軸瓦的型式軸瓦的型式整體式對(duì)開(kāi)式厚壁軸瓦 澆鑄薄壁軸瓦 軋制整體軸套單、雙、多層金屬卷制軸套 對(duì)開(kāi)式軸瓦 整體式軸瓦 對(duì)軸瓦結(jié)構(gòu)的要求對(duì)軸瓦結(jié)構(gòu)的要求1.剖分式軸瓦剖分面載荷水平承載區(qū)方向(35) 傾斜 非承載區(qū)o35o352.軸瓦應(yīng)開(kāi)油孔、油溝3.軸瓦定位配合軸向:兩端凸臺(tái), 銷(xiāo)釘(銅)周向:緊定螺釘, 銷(xiāo)釘(銅)4.必要時(shí)開(kāi)油室軸瓦和軸承襯的材料軸瓦和軸承襯的材料要求減摩性、耐磨性、抗膠合性、順應(yīng)性、磨合性、工藝性常用材料金屬：青銅、軸承合金、粉末冶金、灰鑄鐵等非金屬：工程

5、塑料、硬木、橡膠、聚四氟乙烯材料組成性能特點(diǎn)應(yīng)用軸承合金(巴氏合金)Sn,Pb,Sb合金耐磨、磨合、導(dǎo)熱性、油吸附性好、強(qiáng)度小、價(jià)貴重載，中高速青銅Cu+Sn,Pb, Al較硬、強(qiáng)度高、耐磨、磨合性差重載，中速粉末冶金Fe+石墨Cu+石墨含油軸承韌性低平穩(wěn)載荷，無(wú)沖擊，中低速鑄鐵HT、KT軸頸硬度軸瓦硬度輕載，低速滑動(dòng)軸承失效形式滑動(dòng)軸承失效形式2.刮 傷3.咬粘（膠合）4.疲勞剝落1.磨粒磨損軸表面硬輪廓峰頂刮削軸承溫升+壓力+油膜破裂焊接潤(rùn)滑劑氧化酸性物質(zhì)腐蝕載荷反復(fù)作用疲勞裂紋擴(kuò)展剝落5.腐蝕硬質(zhì)顆粒磨料研磨軸和軸承表面F概述F軸瓦結(jié)構(gòu)及材料F潤(rùn)滑劑及潤(rùn)滑方法F滑動(dòng)軸承幾何參數(shù)F非液體摩

6、擦滑動(dòng)軸承設(shè)計(jì)F液體動(dòng)壓潤(rùn)滑滑動(dòng)軸承設(shè)計(jì)第三節(jié)第三節(jié)潤(rùn)滑劑選擇潤(rùn)滑劑選擇 轉(zhuǎn)速高、壓力小粘度低 轉(zhuǎn)速低、壓力大粘度高 高溫度下工作（t60）較高粘度潤(rùn)滑油的選擇潤(rùn)滑脂的選擇要求不高、難經(jīng)常供油或低速重載軸承潤(rùn)滑油液體潤(rùn)滑脂潤(rùn)滑油稠化劑固體潤(rùn)滑劑石墨、oS2、聚四氟乙稀固體潤(rùn)滑劑用于特殊場(chǎng)合 壓力大、速度低小針入度，反之選針入度大的 潤(rùn)滑脂滴點(diǎn)應(yīng)高于軸承工作溫度2030，以免流失 在有水或潮濕場(chǎng)合，應(yīng)選防水性的潤(rùn)滑脂潤(rùn)滑方法及潤(rùn)滑裝置潤(rùn)滑方法及潤(rùn)滑裝置潤(rùn)滑油潤(rùn)滑裝置：油孔、芯捻或線(xiàn)紗油杯、針閥滴油杯、飛濺潤(rùn)滑、壓力潤(rùn)滑潤(rùn)滑脂潤(rùn)滑裝置：旋轉(zhuǎn)油杯、壓注油嘴F滑動(dòng)軸承概述F軸瓦結(jié)構(gòu)及材料F潤(rùn)滑劑及潤(rùn)滑

7、方法F滑動(dòng)軸承幾何參數(shù)F非液體摩擦滑動(dòng)軸承設(shè)計(jì)F液體動(dòng)壓潤(rùn)滑滑動(dòng)軸承設(shè)計(jì)第四節(jié)第四節(jié)滑動(dòng)軸承的幾何參數(shù)滑動(dòng)軸承的幾何參數(shù)min(1)herdye=-=-R R：軸承孔半徑：軸承孔半徑r r：軸頸半徑：軸頸半徑：軸承半徑間隙：軸承半徑間隙 R Rr r：相對(duì)間隙：相對(duì)間隙 / re e：偏心距：偏心距：偏心率：偏心率 = =e e/ /B B：滑動(dòng)軸承軸向尺寸（寬度）：滑動(dòng)軸承軸向尺寸（寬度）D D：滑動(dòng)軸承徑向尺寸（直徑）：滑動(dòng)軸承徑向尺寸（直徑）B B/ /D D：滑動(dòng)軸承的寬徑比：滑動(dòng)軸承的寬徑比h hminmin：最小油膜厚度：最小油膜厚度取值取值0.0040.012寬徑比取值寬徑比取值

8、0.51.5coscos(1cos )hRreefdfdef-+=+=+F滑動(dòng)軸承概述F軸瓦結(jié)構(gòu)及材料F潤(rùn)滑劑及潤(rùn)滑方法F滑動(dòng)軸承幾何參數(shù)F非液體摩擦滑動(dòng)軸承設(shè)計(jì)F液體動(dòng)壓潤(rùn)滑滑動(dòng)軸承設(shè)計(jì)第五節(jié)第五節(jié)l非液體摩擦滑動(dòng)軸承處于混合摩擦狀態(tài)，主要要求保證其軸瓦材料的正常工作，維持邊界油膜不破。l主要進(jìn)行壓強(qiáng)p、壓強(qiáng)與速度乘積 pv 的驗(yàn)算磨損：間隙運(yùn)動(dòng)精度膠合：溫度 粘度潤(rùn)滑惡化燒瓦主要失效形式設(shè)計(jì)準(zhǔn)則設(shè)計(jì)準(zhǔn)則設(shè)計(jì)準(zhǔn)則軸承承載面平均壓強(qiáng)的驗(yàn)算軸承承載面平均壓強(qiáng)的驗(yàn)算限制壓力防止油膜破裂限制壓力防止油膜破裂 FppBD=Mpa FppA= 2221()4FppDDp=-徑向軸承徑向軸承軸向軸承軸向軸

9、承軸承摩擦熱效應(yīng)的限制性驗(yàn)算軸承摩擦熱效應(yīng)的限制性驗(yàn)算限制溫升防止油膜破裂限制溫升防止油膜破裂10006019100FDnF npvpVBDBp=軸承承載面壓強(qiáng)與速度的乘積用于表征滑動(dòng)軸承的摩擦功耗軸承承載面壓強(qiáng)與速度的乘積用于表征滑動(dòng)軸承的摩擦功耗Mpa m/s 軸承最大相對(duì)滑動(dòng)速度的條件性驗(yàn)算軸承最大相對(duì)滑動(dòng)速度的條件性驗(yàn)算防止速度太高加速磨損防止速度太高加速磨損v v msF滑動(dòng)軸承概述F軸瓦結(jié)構(gòu)及材料F潤(rùn)滑劑及潤(rùn)滑方法F滑動(dòng)軸承幾何參數(shù)F非液體摩擦滑動(dòng)軸承設(shè)計(jì)F液體動(dòng)壓潤(rùn)滑滑動(dòng)軸承設(shè)計(jì)第六節(jié)第六節(jié)液體動(dòng)壓潤(rùn)滑滑動(dòng)軸承的設(shè)計(jì)重點(diǎn)是如何在給定的工況下，確定軸頸和軸瓦合理的幾何特征參數(shù)，保證

10、工作過(guò)程中依賴(lài)液體內(nèi)部的靜動(dòng)壓力形成完整的潤(rùn)滑膜設(shè)計(jì)準(zhǔn)則設(shè)計(jì)準(zhǔn)則條件1（油楔條件）：滑動(dòng)軸承相對(duì)運(yùn)動(dòng)表面間在承載區(qū)構(gòu)成楔形空間，且其運(yùn)動(dòng)將使該區(qū)域內(nèi)的液體從寬闊處流向狹窄處，即大口流向小口。條件2（供油條件）：有充足的具有一定粘度的液體供給條件3（表面不接觸條件）：相對(duì)運(yùn)動(dòng)表面間的最小間距，即最小流體膜厚度大于兩表面不平度之和，避免運(yùn)動(dòng)表面的直接接觸。形成液體動(dòng)壓潤(rùn)滑的條件形成液體動(dòng)壓潤(rùn)滑的條件流體動(dòng)壓潤(rùn)滑：兩相對(duì)運(yùn)動(dòng)物體的摩擦表面，借助相對(duì)速度產(chǎn)生的油膜將兩表面完全隔開(kāi)，即油膜產(chǎn)生的壓力來(lái)平衡外載荷楔效應(yīng)承載機(jī)理楔效應(yīng)承載機(jī)理平行板相對(duì)運(yùn)動(dòng)流速直線(xiàn)分布油無(wú)內(nèi)壓力不平行板相對(duì)運(yùn)動(dòng)流速變化油有內(nèi)

11、壓力流體潤(rùn)滑力學(xué)方程（雷諾方程）流體潤(rùn)滑力學(xué)方程（雷諾方程）33()()6(22-9)pphhhuxxzzxh抖抖+=抖抖h h-油膜厚度；油膜厚度；-潤(rùn)滑油粘度；潤(rùn)滑油粘度； P P-油膜壓力；油膜壓力；u u-軸頸線(xiàn)速度；軸頸線(xiàn)速度；X X-軸頸線(xiàn)速度方向的坐標(biāo)；軸頸線(xiàn)速度方向的坐標(biāo)；Z Z-軸瓦表面垂直于軸頸線(xiàn)速度方向的坐標(biāo)。軸瓦表面垂直于軸頸線(xiàn)速度方向的坐標(biāo)。036hhpuxhh-=3()6hphuxxxh抖=抖一維（一維（x x軸）軸）二維（二維（x-zx-z面）面）滑動(dòng)軸承液體動(dòng)壓潤(rùn)滑條件的力學(xué)解釋滑動(dòng)軸承液體動(dòng)壓潤(rùn)滑條件的力學(xué)解釋036hhpuxhh-=3()6hphuxxxh抖

12、=抖一維（一維（x x軸）軸）px當(dāng)當(dāng)h hh h0 0時(shí)，時(shí)， 0 0，p p沿沿x x方向增大方向增大當(dāng)當(dāng) h hh h0 0時(shí)，時(shí)， 0 0，p p沿沿x x方向減少方向減少px滑動(dòng)軸承形成液體動(dòng)壓潤(rùn)滑的過(guò)程滑動(dòng)軸承形成液體動(dòng)壓潤(rùn)滑的過(guò)程n=0,n=0,形成形成彎曲的楔彎曲的楔形空間形空間軸瓦對(duì)軸頸摩軸瓦對(duì)軸頸摩擦力擦力軸頸向軸頸向右滾動(dòng)而偏移右滾動(dòng)而偏移開(kāi)始形成動(dòng)壓開(kāi)始形成動(dòng)壓潤(rùn)滑，軸頸受潤(rùn)滑，軸頸受力向左移動(dòng)力向左移動(dòng)形成動(dòng)壓形成動(dòng)壓潤(rùn)滑，并潤(rùn)滑，并穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)滑動(dòng)軸承的性能計(jì)算（滑動(dòng)軸承的性能計(jì)算（1）承載能力承載能力潤(rùn)滑劑流量潤(rùn)滑劑流量摩擦力（摩擦功耗）摩擦力（摩擦功耗）溫升

13、溫升SFpdS=PuRdmtW=販WvvPTcqmrD=lqqdl=理論計(jì)算理論計(jì)算滑動(dòng)軸承的性能計(jì)算（滑動(dòng)軸承的性能計(jì)算（2）液體動(dòng)壓潤(rùn)滑徑向軸承設(shè)計(jì)計(jì)算液體動(dòng)壓潤(rùn)滑徑向軸承設(shè)計(jì)計(jì)算平均溫度平均溫度t tmm動(dòng)力粘度動(dòng)力粘度軸承數(shù)（索氏數(shù)）軸承數(shù)（索氏數(shù)）S So o摩擦特性系數(shù)摩擦特性系數(shù)偏心率偏心率最小油膜厚度最小油膜厚度h hminmin流量流量q qv v摩擦功耗摩擦功耗P P運(yùn)動(dòng)粘度運(yùn)動(dòng)粘度v v圖圖5-105-10vhr=工況條件工況條件F F、B B、D D、So(F2)/(BD)圖圖5-75-7流量系數(shù)流量系數(shù)q qv v圖圖5-85-8圖圖5-95-9式式5-365-36式

14、式5-385-38式式5-375-37溫升溫升T T式式5-335-33式式5-395-39安全度安全度S2S2 液體動(dòng)壓潤(rùn)滑滑動(dòng)軸承設(shè)計(jì)計(jì)算的說(shuō)明（液體動(dòng)壓潤(rùn)滑滑動(dòng)軸承設(shè)計(jì)計(jì)算的說(shuō)明（1） 首先根據(jù)混合摩擦狀態(tài)滑動(dòng)軸承進(jìn)行估算，首先根據(jù)混合摩擦狀態(tài)滑動(dòng)軸承進(jìn)行估算，得到設(shè)計(jì)寬度、初步確定軸承材料。得到設(shè)計(jì)寬度、初步確定軸承材料。 動(dòng)壓潤(rùn)滑滑動(dòng)軸承設(shè)計(jì)計(jì)算主要是計(jì)算最動(dòng)壓潤(rùn)滑滑動(dòng)軸承設(shè)計(jì)計(jì)算主要是計(jì)算最小油膜厚度（驗(yàn)算安全性）和驗(yàn)算溫升。小油膜厚度（驗(yàn)算安全性）和驗(yàn)算溫升。液體動(dòng)壓潤(rùn)滑滑動(dòng)軸承設(shè)計(jì)計(jì)算的說(shuō)明（液體動(dòng)壓潤(rùn)滑滑動(dòng)軸承設(shè)計(jì)計(jì)算的說(shuō)明（2） 為軸承包角，是軸瓦連續(xù)包圍為軸承包角，是軸瓦

15、連續(xù)包圍軸頸所對(duì)應(yīng)的角度；軸頸所對(duì)應(yīng)的角度； 為承為承載油膜角，是軸承包角的一部分；載油膜角，是軸承包角的一部分； 為偏位角，是軸承中心為偏位角，是軸承中心O O與軸頸與軸頸中心中心O O的聯(lián)線(xiàn)與載荷作用線(xiàn)之間的聯(lián)線(xiàn)與載荷作用線(xiàn)之間的夾角，的夾角， 為從為從 聯(lián)線(xiàn)起至任聯(lián)線(xiàn)起至任意油膜處的油膜角，意油膜處的油膜角， 為油膜起為油膜起始角，始角， 為油膜終止角。最小油為油膜終止角。最小油膜厚度膜厚度 和最大軸承間隙都和最大軸承間隙都位于位于 聯(lián)線(xiàn)的延長(zhǎng)線(xiàn)上，在聯(lián)線(xiàn)的延長(zhǎng)線(xiàn)上，在 處，油膜壓力最大，油處，油膜壓力最大，油膜厚度為膜厚度為 12aa+OO12minhOO0ff=00(1cos)hdef=+液體動(dòng)壓潤(rùn)滑滑動(dòng)軸承設(shè)計(jì)計(jì)算的說(shuō)明（液體動(dòng)壓潤(rùn)滑滑動(dòng)軸承設(shè)計(jì)計(jì)算的說(shuō)明（3）222pFFCBduByyhwh=21103(coscos)3cos180()(1cos )oSddffffffeffqfef-=-+蝌索氏數(shù)（軸承數(shù)）索氏數(shù)（軸承數(shù)）S So o承載系數(shù)承載系數(shù)C Cp pSoCp液體動(dòng)壓潤(rùn)滑滑動(dòng)軸承設(shè)計(jì)計(jì)算的說(shuō)明（液體動(dòng)壓潤(rùn)滑滑動(dòng)軸承