滑動軸承選型資料

1、第十一章第十一章 滑動軸承滑動軸承11.1滑動軸承的分類及特點滑動軸承的分類及特點軸頸軸頸軸瓦軸瓦軸承座軸承座滑動軸承的基本結(jié)構(gòu)滑動軸承的基本結(jié)構(gòu)11.1.1滑動軸承的分類滑動軸承的分類 按滑動軸承工作時軸瓦和軸頸表面間呈現(xiàn)的摩擦按滑動軸承工作時軸瓦和軸頸表面間呈現(xiàn)的摩擦狀態(tài)，滑動軸承可分為狀態(tài)，滑動軸承可分為: 液體摩擦軸承液體摩擦軸承非液體摩擦軸承非液體摩擦軸承液體動壓潤滑軸承液體動壓潤滑軸承液體靜壓潤滑軸承液體靜壓潤滑軸承 按滑動軸承承受載荷的方向可分為按滑動軸承承受載荷的方向可分為:徑向滑動軸承徑向滑動軸承推力滑動軸承推力滑動軸承11.1.2滑動軸承的特點和應(yīng)用滑動軸承的特點和應(yīng)用 特

2、點特點 （與滾動軸承相比較）：（與滾動軸承相比較）：（1）在高速重載下能正常工作，壽命長；）在高速重載下能正常工作，壽命長；（2）精度高，液體摩擦軸承磨損?。ㄈ绺鹬迚坞姡┚雀撸后w摩擦軸承磨損?。ㄈ绺鹬迚坞?站推力軸承拆卸后發(fā)現(xiàn)表面刀痕還在）；站推力軸承拆卸后發(fā)現(xiàn)表面刀痕還在）；（3）滑動軸承可做成剖分式的，能滿足特殊）滑動軸承可做成剖分式的，能滿足特殊 結(jié)構(gòu)的需要；結(jié)構(gòu)的需要；（4）液體摩擦軸承具有很好的緩沖和阻尼作用，）液體摩擦軸承具有很好的緩沖和阻尼作用， 可以吸收振動，緩和沖擊；可以吸收振動，緩和沖擊；（5）滑動軸承的徑向尺寸比滾動軸承的小（摩擦發(fā)）滑動軸承的徑向尺寸比滾動軸承的?。?/p>

3、摩擦發(fā) 生在軸瓦和軸頸表面之間，而滾動軸承的摩擦生在軸瓦和軸頸表面之間，而滾動軸承的摩擦 發(fā)生在套圈和滾動體之間）；發(fā)生在套圈和滾動體之間）；（6）但起動過程不易形成油膜，摩擦阻力較大。）但起動過程不易形成油膜，摩擦阻力較大。（7）非液體摩擦滑動軸承：結(jié)構(gòu)簡單，使用方便，但摩擦損耗較大。適宜使用在剖分結(jié)構(gòu)（如發(fā)動機連桿與曲軸之間）、適宜使用在剖分結(jié)構(gòu)（如發(fā)動機連桿與曲軸之間）、高速重載或低速、高旋轉(zhuǎn)精度等場所高速重載或低速、高旋轉(zhuǎn)精度等場所11.2 滑動軸承的結(jié)構(gòu)形式滑動軸承的結(jié)構(gòu)形式11.2.1徑向滑動軸承徑向滑動軸承1.整體式徑向滑動軸承整體式徑向滑動軸承 軸頸軸頸+軸瓦軸瓦+軸承座軸承座

4、 結(jié)構(gòu)簡單；但磨損結(jié)構(gòu)簡單；但磨損后的間隙無法調(diào)整后的間隙無法調(diào)整;軸頸只能從軸承端軸頸只能從軸承端部安裝和拆卸部安裝和拆卸2.剖分式徑向滑動軸承（剖分位置十分重要）剖分式徑向滑動軸承（剖分位置十分重要） 剖分式徑向滑動軸承裝拆方便剖分式徑向滑動軸承裝拆方便,還可以通過增減剖分還可以通過增減剖分面上的調(diào)整墊片的厚度來調(diào)整間隙面上的調(diào)整墊片的厚度來調(diào)整間隙。垂直載荷用垂直載荷用傾斜載荷用傾斜載荷用3.可調(diào)間隙軸承 4自動調(diào)心軸承5 多油楔滑動軸承多油楔滑動軸承當(dāng)軸承具有一個壓力區(qū)時稱單油楔軸承當(dāng)軸承具有一個壓力區(qū)時稱單油楔軸承橢圓軸承橢圓軸承擺動瓦多油楔軸承擺動瓦多油楔軸承三油楔軸承三油楔軸承1

5、1.2.2 推力滑動軸承推力滑動軸承l(wèi)非液體摩擦推力軸承非液體摩擦推力軸承由軸承座和推力軸頸、推力軸瓦組成由軸承座和推力軸頸、推力軸瓦組成d0=(0.40.6)dd=d1+2S S=(0.10.3)d1 d0=1.1d1 S1=(23)S l液體摩擦推力軸承根據(jù)瓦塊固定與否，分為固定瓦和擺動瓦推力軸承11.3 軸瓦的材料和結(jié)構(gòu)軸瓦的材料和結(jié)構(gòu) 滑動軸承材料指的是軸瓦材料滑動軸承材料指的是軸瓦材料 滑動軸承的失效形式主要是軸瓦的膠合和磨損滑動軸承的失效形式主要是軸瓦的膠合和磨損11.3.1對軸瓦材料的要求對軸瓦材料的要求（1）有足夠的疲勞強度，保證足夠的疲勞壽命；）有足夠的疲勞強度，保證足夠的疲

6、勞壽命；（2）有足夠的抗壓強度，防止產(chǎn)生塑性變形；）有足夠的抗壓強度，防止產(chǎn)生塑性變形；（3）有良好的減摩性和耐磨性，以提高效率、減小磨損；）有良好的減摩性和耐磨性，以提高效率、減小磨損；（4）具有較好的抗膠合性，防止粘著磨損；）具有較好的抗膠合性，防止粘著磨損；（5）對潤滑油要有較好的吸附能力，易形成邊界膜；）對潤滑油要有較好的吸附能力，易形成邊界膜；（6）有較好的適應(yīng)性和嵌藏性，容納固體顆粒、避免劃傷；）有較好的適應(yīng)性和嵌藏性，容納固體顆粒、避免劃傷；（7）良好的導(dǎo)熱性，散熱好、防止燒瓦；）良好的導(dǎo)熱性，散熱好、防止燒瓦；（8）經(jīng)濟性、加工工藝性好。）經(jīng)濟性、加工工藝性好。11.3.2常用

7、的軸瓦材料及其性質(zhì)常用的軸瓦材料及其性質(zhì) 軸瓦材料可分為三類：軸瓦材料可分為三類：金屬材料、粉末冶金材料和非金屬材料金屬材料、粉末冶金材料和非金屬材料一一.金屬材料包括軸承合金、青銅、黃銅、鋁合金和鑄鐵金屬材料包括軸承合金、青銅、黃銅、鋁合金和鑄鐵（1）軸承合金：）軸承合金：軸承合金又稱白金或巴氏合金軸承合金又稱白金或巴氏合金錫基軸承合金，如錫基軸承合金，如ZSnSb11Cu6，ZSnSb8Cu4，鉛基軸承合金，如鉛基軸承合金，如ZPbSb16Sn16Cu2,ZPbSb15Sn5Cu3Cd2，這兩種軸承合金都有較好的跑合性、耐磨性和抗膠合性這兩種軸承合金都有較好的跑合性、耐磨性和抗膠合性但軸承

8、合金強度不高，價格很貴。但軸承合金強度不高，價格很貴。在鋼或銅制成的軸瓦內(nèi)表面上澆注一層軸承合金，這層軸承在鋼或銅制成的軸瓦內(nèi)表面上澆注一層軸承合金，這層軸承合金稱軸承襯，鋼或銅制成的軸瓦基體稱瓦背。合金稱軸承襯，鋼或銅制成的軸瓦基體稱瓦背。（2）青銅）青銅抗膠合能力僅次于軸承合金，強度較高抗膠合能力僅次于軸承合金，強度較高鑄錫磷青銅：減摩、抗磨好，強度高，用于重載。鑄錫磷青銅：減摩、抗磨好，強度高，用于重載。鉛青銅：抗疲勞、導(dǎo)熱、高溫時鉛起潤滑作用。鉛青銅：抗疲勞、導(dǎo)熱、高溫時鉛起潤滑作用。鋁青銅：抗沖擊強、抗膠合差。鋁青銅：抗沖擊強、抗膠合差。（3）黃銅：）黃銅：滑動速度不高，綜合性能不如

9、軸承合金和青銅?；瑒铀俣炔桓?，綜合性能不如軸承合金和青銅。 （4）鋁合金：）鋁合金：強度高、導(dǎo)熱好、價格便宜，抗膠合差、耐磨差。強度高、導(dǎo)熱好、價格便宜，抗膠合差、耐磨差。（5）鑄鐵：）鑄鐵：價格便宜，用于低速、輕載、不重要的軸承。價格便宜，用于低速、輕載、不重要的軸承。二、粉末冶金材料：二、粉末冶金材料：含油軸承，由鐵含油軸承，由鐵-石墨或青銅石墨或青銅-石墨粉末壓制石墨粉末壓制并燒結(jié)而成并燒結(jié)而成三、非金屬材料，如軸承塑料：三、非金屬材料，如軸承塑料：摩擦因數(shù)小，耐沖擊，導(dǎo)熱性摩擦因數(shù)小，耐沖擊，導(dǎo)熱性差。差。11.3.3軸瓦結(jié)構(gòu)軸瓦結(jié)構(gòu)單金屬軸瓦：單金屬軸瓦：結(jié)構(gòu)簡單，成本低結(jié)構(gòu)簡單，成

10、本低雙金屬軸瓦：雙金屬軸瓦：節(jié)省貴重金屬節(jié)省貴重金屬雙金屬軸瓦的瓦背和軸承襯的連接形式（見下表）雙金屬軸瓦的瓦背和軸承襯的連接形式（見下表）2.軸瓦結(jié)構(gòu)形式軸瓦結(jié)構(gòu)形式l整體式軸瓦整體式軸瓦軸瓦和軸承座一般采用過盈配合軸瓦和軸承座一般采用過盈配合2.2.便于潤滑的結(jié)構(gòu)措施便于潤滑的結(jié)構(gòu)措施為了向摩擦表面間加注潤滑劑為了向摩擦表面間加注潤滑劑, ,在軸瓦上方開設(shè)注油孔，在軸在軸瓦上方開設(shè)注油孔，在軸瓦表內(nèi)面開設(shè)油溝或油寶瓦表內(nèi)面開設(shè)油溝或油寶l剖分式軸瓦剖分式軸瓦為了向摩擦表面輸送為了向摩擦表面輸送和分布潤滑劑，在軸和分布潤滑劑，在軸瓦內(nèi)面開有油溝瓦內(nèi)面開有油溝整整體體式式剖剖分分式式l軸瓦上的

11、油溝軸瓦上的油溝油溝位置對承載能力的影響油溝位置對承載能力的影響液體摩擦軸承的油溝液體摩擦軸承的油溝應(yīng)開在非承載區(qū)，周應(yīng)開在非承載區(qū)，周向油溝應(yīng)靠近軸承的向油溝應(yīng)靠近軸承的兩端。兩端。油室：油室：對某些載荷較大的軸承對某些載荷較大的軸承, ,在軸瓦內(nèi)開有油室在軸瓦內(nèi)開有油室缺圖軸瓦的應(yīng)用軸瓦的應(yīng)用彈塑瓦滑動軸承應(yīng)用彈塑瓦滑動軸承應(yīng)用彈塑瓦推力軸承彈塑瓦推力軸承彈塑瓦滑動軸承應(yīng)用彈塑瓦滑動軸承應(yīng)用彈塑瓦導(dǎo)軸承彈塑瓦導(dǎo)軸承彈塑瓦滑動軸承應(yīng)用彈塑瓦滑動軸承應(yīng)用彈塑瓦徑向軸承彈塑瓦徑向軸承11.4 非液體摩擦軸承的計算非液體摩擦軸承的計算潤滑狀態(tài)：潤滑狀態(tài)：混合摩擦；混合摩擦；主要失效形式：主要失效形

12、式：膠合和磨損；膠合和磨損；軸承設(shè)計計算準(zhǔn)則：軸承設(shè)計計算準(zhǔn)則：保持邊界膜不被破壞。保持邊界膜不被破壞。軸承設(shè)計計算的條件式：軸承設(shè)計計算的條件式：對于跨度較大的軸，由于軸的變形會造成邊緣接觸，對于跨度較大的軸，由于軸的變形會造成邊緣接觸，局部壓強很大，局部局部壓強很大，局部 值很大，邊界模會遭破壞，值很大，邊界模會遭破壞，故應(yīng)限制故應(yīng)限制pv11.4.1非液體摩擦徑向滑動軸承的計算非液體摩擦徑向滑動軸承的計算1. 驗算壓強驗算壓強 p 壓強壓強 p過大可能使軸瓦產(chǎn)生塑性變形破壞邊界膜過大可能使軸瓦產(chǎn)生塑性變形破壞邊界膜,應(yīng)保證應(yīng)保證壓強不超過允許值壓強不超過允許值p,即即2.驗算驗算 值值p

13、vpv值大表明摩擦功大值大表明摩擦功大,溫升大溫升大,邊界膜易破壞邊界膜易破壞,其限制條件為其限制條件為:3.驗算速度驗算速度 / MParFppLd/ MPa.m/s60 100060 1000rrFdnnFpvpvLdL / m/s60 1000dnvv11.4.2 非液體摩擦推力滑動軸承的計算非液體摩擦推力滑動軸承的計算1.驗算壓強驗算壓強 p2.驗算驗算 pvm值值 220/ MPa4aFppZddk/ MPa/m/smmpvpv0m2ddd11.4.3 非液體摩擦徑向滑動軸承的配合非液體摩擦徑向滑動軸承的配合11.5 液體動壓潤滑形成原理及基本方程液體動壓潤滑形成原理及基本方程液體摩

14、擦軸承分為液體摩擦軸承分為:流體動壓軸承流體動壓軸承流體靜壓軸承流體靜壓軸承徑向軸承徑向軸承推力軸承推力軸承軸頸和軸承兩相軸頸和軸承兩相對運動表面間完對運動表面間完全被一層油膜所全被一層油膜所分開分開彈性流體動壓軸承彈性流體動壓軸承11.5.1流體動壓潤滑形成原理流體動壓潤滑形成原理1.基本假設(shè)基本假設(shè)(1)兩板間流體作層流運動；兩板間流體作層流運動；(2)兩板間流體是牛頓流體，其兩板間流體是牛頓流體，其粘度只隨溫度的變化而改變粘度只隨溫度的變化而改變,忽忽略壓力對粘度的影響，而且流略壓力對粘度的影響，而且流體是不可壓縮的；體是不可壓縮的；(3)與兩板與兩板M、N相接觸的流體層與板間無滑動出現(xiàn)

15、；相接觸的流體層與板間無滑動出現(xiàn)；（4）流體的重力和流動過程中產(chǎn)生的慣性力可以略去；）流體的重力和流動過程中產(chǎn)生的慣性力可以略去；（5）由于間隙很小，壓力）由于間隙很小，壓力p沿沿y方向大小不變；方向大小不變；（6）平板沿）平板沿Z方向無限長，所以流體沿方向無限長，所以流體沿Z方向無流動。方向無流動。2.流體動壓力的形成及承載原理流體動壓力的形成及承載原理從層流運動的油膜中取一微單元體進(jìn)行分析從層流運動的油膜中取一微單元體進(jìn)行分析,可得可得22dpddxdy此式說明壓力沿此式說明壓力沿x方方向的變化率與速度向的變化率與速度梯度沿梯度沿y方向的變化方向的變化率成正比。率成正比。dpddxdy 將

16、將ddy 代入代入得得流體動壓力的形成和壓力油膜承載原理流體動壓力的形成和壓力油膜承載原理靠運動表面帶動粘性流體以足夠的速度流經(jīng)收斂形間隙時靠運動表面帶動粘性流體以足夠的速度流經(jīng)收斂形間隙時,流體內(nèi)所產(chǎn)生壓力叫流體動壓力流體內(nèi)所產(chǎn)生壓力叫流體動壓力間隙內(nèi)具有動壓力的油層稱為流體動壓油膜間隙內(nèi)具有動壓力的油層稱為流體動壓油膜3.形成流體動壓的條件形成流體動壓的條件形成流體動壓的必要條件形成流體動壓的必要條件:(1)流體必須流經(jīng)收斂間隙流體必須流經(jīng)收斂間隙,而而且間隙傾角越大則產(chǎn)生的油且間隙傾角越大則產(chǎn)生的油膜壓力越大；膜壓力越大；(2)流體必須有足夠的速度；流體必須有足夠的速度；(3)流體必須是

17、粘性流體。流體必須是粘性流體。11.5.2 流體動壓基本方程流體動壓基本方程22dpddxdy變形并積分變形并積分036hhdpdxh 將將得得11.6 液體動壓徑向滑動軸承的計算液體動壓徑向滑動軸承的計算11.6.1徑向滑動軸承的工作過程徑向滑動軸承的工作過程11.6.2 徑向滑動軸承的幾何參數(shù)及其基本方程的形式徑向滑動軸承的幾何參數(shù)及其基本方程的形式;Ddmm、 -分別為軸承孔和軸頸的直徑,徑向滑動軸承的幾何參數(shù)如下徑向滑動軸承的幾何參數(shù)如下,Ddmm 直徑間隙,CRrmm 半徑間隙Rrmm、 分別為軸承孔和軸頸的半徑，Lmm軸承長度，/L d軸承長徑比/C r相對間隙eOOmm偏心距，/

18、e C相對偏心距（偏心率）hmm沿圓周方向任一位置的間隙（油膜厚度），0hmm對應(yīng)最大壓力處的油膜厚度,minhmm最小油膜厚度，h=C+ecos hmin=C-e=C(1- )h0=C+ecos0 0036dphhhhdxVdxh將 、 、代入，整理得032coscos161cosdpVdr此式即為動壓徑向滑動軸此式即為動壓徑向滑動軸承的基本方程，承的基本方程，也就是壓力沿圓周方向的也就是壓力沿圓周方向的變化率。變化率。（11.8）dxrdh=C+ecos h0=C+ecos0 /e C相對偏心距（偏心率）1032coscos61cosVpdr211032coscos6cos1cosyaVP

19、dd壓力沿圓周方向曲線方程壓力沿圓周方向曲線方程微小面積上油膜力的垂直分量微小面積上油膜力的垂直分量單位長度上油膜力的垂直分量之和單位長度上油膜力的垂直分量之和11.6.3徑向滑動軸承的承載量系數(shù)和最小油膜厚度計算徑向滑動軸承的承載量系數(shù)和最小油膜厚度計算油膜壓力分布油膜壓力分布微小面積微小面積影響最小油膜厚度的因素很多，可以用一個表示這些因素綜影響最小油膜厚度的因素很多，可以用一個表示這些因素綜合影響的無量綱數(shù)合影響的無量綱數(shù)承載量系數(shù)承載量系數(shù)CF來反映來反映ayrdpPcos. 1 .沿垂直方向的總油膜力沿垂直方向的總油膜力211032coscos6cos1cosyLaLVLPP LKd

20、dkLk 端泄系數(shù)，考慮端泄使油膜壓力降低的系數(shù)2rFV LFC21103coscos6cos1cosFLCkdd （11-10）FC 叫作軸承的承載量系數(shù)（11-11）軸承穩(wěn)定工作時軸承穩(wěn)定工作時,外載荷外載荷 rF與沿垂直方向的總油膜力與沿垂直方向的總油膜力P相平衡相平衡,即即211023(coscos)6cos()(1cos )rLV LFPddk22rrFFFCL VV則得：故最小油膜厚度必須滿足最小油膜厚度必須滿足:1m軸瓦表面的不平度，2m軸頸表面的不平度，minhm保證液體摩擦的最小油膜厚度許用值，K考慮表面幾何形狀誤差、軸的彎曲變形2K 和安裝誤差的可靠性系數(shù)，通常取設(shè)計時設(shè)計

21、時,根據(jù)長徑比根據(jù)長徑比L/d用式用式(11-11)計算計算 ,然后由滑動軸承然后由滑動軸承圖查得圖查得再由下式計算得再由下式計算得 。FCminhmin(1)(1)hCrFCminminhh21min Kh11.6.4滑動軸承的熱平衡計算滑動軸承的熱平衡計算在熱平衡狀態(tài)，對于非壓力供油的徑向滑動軸承有在熱平衡狀態(tài)，對于非壓力供油的徑向滑動軸承有00risifFVc Q ttKA tt0,ittt 令由上式可得fssQfpCpQKKcc CVdLVVt=fCf式中：式中：軸承的摩擦特性數(shù)軸承的摩擦特性數(shù)VdLQCQ軸承的流量系數(shù)軸承的流量系數(shù)Cf、CQ是無量綱參數(shù)，是相對偏心距是無量綱參數(shù)，是

22、相對偏心距和長徑比和長徑比L/d的函數(shù)的函數(shù)m由溫升 t和平均溫度t 可得2mttt0oC2imtttoC一般取 tm=50 t0=(6070) ti=(3040)oCoCoC11.6.5 耗油量和摩擦功率耗油量和摩擦功率（1）耗油量）耗油量3/QQ msCL d V（2）摩擦功率）摩擦功率/ WfrPf F V11.6.6 滑動軸承主要參數(shù)和選擇滑動軸承主要參數(shù)和選擇在液體摩擦滑動軸承設(shè)計中已知條件通常是：在液體摩擦滑動軸承設(shè)計中已知條件通常是：作用在軸頸上的徑向載荷作用在軸頸上的徑向載荷 ，軸頸直徑，軸頸直徑 和軸的轉(zhuǎn)數(shù)和軸的轉(zhuǎn)數(shù) ，以及軸承的工作條件等。以及軸承的工作條件等。軸承的設(shè)計計

23、算就是選擇合適的參數(shù)，使軸承的最小油膜軸承的設(shè)計計算就是選擇合適的參數(shù)，使軸承的最小油膜厚度（厚度（ ）滿足式（）滿足式（11-12），使溫升（），使溫升（ ）在規(guī)定的范）在規(guī)定的范圍圍rFdnminht1.軸承長徑比軸承長徑比L/d的選擇的選擇2.相對間隙相對間隙=C/r和軸承配合的選擇和軸承配合的選擇選擇選擇的經(jīng)驗公式為的經(jīng)驗公式為30.25= 0.61.010 V按最大間隙計算最小油膜厚度按最大間隙計算最小油膜厚度按最小間隙進(jìn)行熱平衡計算按最小間隙進(jìn)行熱平衡計算 L/d大時：軸瓦壓強變小、最小油膜厚度增加、承載能力變大大時：軸瓦壓強變小、最小油膜厚度增加、承載能力變大 油流量變小、溫升高

24、，邊緣易接觸。油流量變小、溫升高，邊緣易接觸。對最小油膜厚度、摩擦功、對最小油膜厚度、摩擦功、流量、平均溫度均有影響。流量、平均溫度均有影響。3.潤滑油的選擇及粘度的確定潤滑油的選擇及粘度的確定4.最小油膜厚度許用值的確定最小油膜厚度許用值的確定粘度高：油膜厚度大、承載能力大，易發(fā)熱。粘度高：油膜厚度大、承載能力大，易發(fā)熱。載荷大：選高粘度油載荷大：選高粘度油由表面不平度來確定由表面不平度來確定 hmin=K(1+2)速度高：選低粘度油速度高：選低粘度油11.6.7 滑動軸承摩擦特性曲線滑動軸承摩擦特性曲線潤滑油的內(nèi)摩擦力與軸承的摩擦特性系數(shù)潤滑油的內(nèi)摩擦力與軸承的摩擦特性系數(shù) 有關(guān)。有關(guān)。pV /1、液體摩擦狀態(tài)、液體摩擦狀態(tài)速度與載荷的變化引起粘速度與載荷的變化引起粘度與摩擦系數(shù)的變化，使度與摩擦系數(shù)的變化，使軸承處于某一平衡狀態(tài)軸承處于某一平衡狀態(tài)2、混合摩擦狀態(tài)、混