哈工大機(jī)械設(shè)計(jì)課程(授課老師：趙小力)第18+19講

1、第18講 滑動(dòng)軸承第12章主要內(nèi)容12.1 12.1 概述概述12.2 12.2 滑動(dòng)軸承的結(jié)構(gòu)型式滑動(dòng)軸承的結(jié)構(gòu)型式12.3 12.3 軸瓦的材料和結(jié)構(gòu)軸瓦的材料和結(jié)構(gòu)12.4 12.4 非液體摩擦滑動(dòng)軸承的計(jì)算非液體摩擦滑動(dòng)軸承的計(jì)算12.5 12.5 液體動(dòng)壓形成原理及基本方程液體動(dòng)壓形成原理及基本方程12.6 12.6 液體動(dòng)壓徑向滑動(dòng)軸承的計(jì)算液體動(dòng)壓徑向滑動(dòng)軸承的計(jì)算12.7 12.7 其他形式滑動(dòng)軸承簡(jiǎn)介其他形式滑動(dòng)軸承簡(jiǎn)介12.8 12.8 滑動(dòng)軸承用潤(rùn)滑劑與潤(rùn)滑裝置滑動(dòng)軸承用潤(rùn)滑劑與潤(rùn)滑裝置軸承軸承滑動(dòng)軸承滑動(dòng)軸承滾動(dòng)軸承滾動(dòng)軸承l(wèi) 軸承的功用軸承的功用1 1、支承軸及軸上零

2、件，并保持軸的旋轉(zhuǎn)精度、支承軸及軸上零件，并保持軸的旋轉(zhuǎn)精度2 2、減少轉(zhuǎn)軸與支承之間的摩擦和磨損、減少轉(zhuǎn)軸與支承之間的摩擦和磨損l 軸承的分類軸承的分類用于特殊場(chǎng)合，如：高速、高精度、用于特殊場(chǎng)合，如：高速、高精度、重載、結(jié)構(gòu)上要求剖分等場(chǎng)合。重載、結(jié)構(gòu)上要求剖分等場(chǎng)合。已標(biāo)準(zhǔn)化，優(yōu)點(diǎn)多，應(yīng)用廣已標(biāo)準(zhǔn)化，優(yōu)點(diǎn)多，應(yīng)用廣按承受載荷方向分為：徑向滑動(dòng)軸承推力滑動(dòng)軸承徑向滑動(dòng)軸承的基本結(jié)構(gòu)關(guān)鍵：軸瓦12.1 概述一、滑動(dòng)軸承的分類一、滑動(dòng)軸承的分類一、滑動(dòng)軸承的分類 按滑動(dòng)軸承工作時(shí)軸瓦和軸頸表面間呈現(xiàn)的按滑動(dòng)軸承工作時(shí)軸瓦和軸頸表面間呈現(xiàn)的摩擦狀態(tài)，滑動(dòng)軸承可分為摩擦狀態(tài)，滑動(dòng)軸承可分為: :

3、液體摩擦軸承液體摩擦軸承（混合摩擦）（混合摩擦）液體靜壓潤(rùn)滑軸承液體靜壓潤(rùn)滑軸承非液體摩擦軸承非液體摩擦軸承液體摩擦滑動(dòng)軸承液體摩擦滑動(dòng)軸承（3）結(jié)構(gòu)靈活。可做成剖分式，能滿足特殊結(jié)構(gòu)的需 要，比如發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸上裝連桿的軸承；二、滑動(dòng)軸承的特點(diǎn)和應(yīng)用二、滑動(dòng)軸承的特點(diǎn)和應(yīng)用1 1非液體摩擦滑動(dòng)軸承非液體摩擦滑動(dòng)軸承：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，使用方便，損耗較大。2 2液體摩擦滑動(dòng)軸承液體摩擦滑動(dòng)軸承的特點(diǎn)有：（1）在高速重載下能正常工作，壽命長(zhǎng)，常用于水輪機(jī)、 軋鋼機(jī)、大電機(jī)、機(jī)床等；（2）精度高，磨損小，用于磨床主軸；（4）液體摩擦軸承具有很好的緩沖和阻尼作用，可以吸 收震動(dòng)，緩和沖擊；（5）滑動(dòng)軸承的徑向尺

4、寸比滾動(dòng)軸承的??；（6）啟動(dòng)摩擦阻力較大（流體動(dòng)壓潤(rùn)滑）。61060hCLhnP主推力軸承，直徑主推力軸承，直徑2m2m，2424塊瓦，塊瓦，阿爾斯通、阿爾斯通、ABBABB公司、哈電公司、哈電三峽水輪發(fā)電機(jī)組為三峽水輪發(fā)電機(jī)組為 700MW X 700MW X 2626，每臺(tái)機(jī)組總重約，每臺(tái)機(jī)組總重約70007000噸，噸，發(fā)電機(jī)的推力軸承負(fù)荷即達(dá)發(fā)電機(jī)的推力軸承負(fù)荷即達(dá)55005500噸，水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪名義直徑約噸，水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪名義直徑約9.89.8米。米。1.1.整體式整體式分兩種：分兩種：整體式、剖分式整體式、剖分式12.2 12.2 滑動(dòng)軸承的結(jié)構(gòu)形式滑動(dòng)軸承的結(jié)構(gòu)形式一、徑向滑動(dòng)軸承一、

5、徑向滑動(dòng)軸承2.2.剖分式徑向滑動(dòng)軸承（剖分位置十分重要）剖分式徑向滑動(dòng)軸承（剖分位置十分重要）二、推力滑動(dòng)軸承二、推力滑動(dòng)軸承推力軸承推力軸承一般由推力軸頸、推力軸瓦和軸承座等三部分組成，一般由推力軸頸、推力軸瓦和軸承座等三部分組成，在非液體摩擦滑動(dòng)軸承中有時(shí)軸瓦和軸承座制成一體。在非液體摩擦滑動(dòng)軸承中有時(shí)軸瓦和軸承座制成一體。d0=(0.40.6)d1d=d1+2S S=(0.10.3)d1 d0=1.1d1 S1=(23)S 帶軸瓦的小型推力軸承帶軸瓦的小型推力軸承對(duì)于液體摩擦推力軸承，為了形成液體動(dòng)壓摩擦狀態(tài)，對(duì)于液體摩擦推力軸承，為了形成液體動(dòng)壓摩擦狀態(tài)，通常設(shè)計(jì)成多油楔形狀。通常設(shè)

6、計(jì)成多油楔形狀。12-3 12-3 軸瓦的材料和結(jié)構(gòu)軸瓦的材料和結(jié)構(gòu)3、軸承材料：、軸承材料：軸瓦材料軸瓦材料。4 4、軸瓦、軸瓦整體軸瓦整體軸瓦雙金屬軸瓦，雙金屬軸瓦，軸承襯軸承襯+ +瓦背瓦背瓦背瓦背托著軸承襯的材料銅或鋼托著軸承襯的材料銅或鋼2、軸承座：、軸承座：鑄鐵或鑄鋼鑄鐵或鑄鋼機(jī)體機(jī)體1、軸頸：、軸頸：碳鋼或合金鋼碳鋼或合金鋼+熱處理熱處理+精加工精加工軸軸5、滑動(dòng)軸承的失效形式、滑動(dòng)軸承的失效形式:軸瓦的膠合和磨損軸瓦的膠合和磨損一、對(duì)軸瓦材料的要求一、對(duì)軸瓦材料的要求 （1 1）有足夠的疲勞強(qiáng)度）有足夠的疲勞強(qiáng)度壽命壽命（2 2）有足夠的抗壓強(qiáng)度）有足夠的抗壓強(qiáng)度過(guò)量塑性變形過(guò)

7、量塑性變形（3 3）有良好的減磨性和耐磨性）有良好的減磨性和耐磨性 f f 小，磨損小小，磨損?。? 4）具有較好的抗膠合性）具有較好的抗膠合性粘著磨損粘著磨損（5 5）對(duì)潤(rùn)滑油要有較好的吸附能力）對(duì)潤(rùn)滑油要有較好的吸附能力潤(rùn)滑油膜潤(rùn)滑油膜（6 6）有較好的適應(yīng)性和嵌藏性）有較好的適應(yīng)性和嵌藏性磨料磨損磨料磨損（7 7）良好的導(dǎo)熱性）良好的導(dǎo)熱性散熱性能散熱性能（8 8）經(jīng)濟(jì)性、加工工藝性好）經(jīng)濟(jì)性、加工工藝性好無(wú)一種材料能夠滿足上述全部要求，故按主要設(shè)計(jì)指標(biāo)無(wú)一種材料能夠滿足上述全部要求，故按主要設(shè)計(jì)指標(biāo)選擇能夠滿足其要求的材料即可。選擇能夠滿足其要求的材料即可。二、常用的軸瓦材料及其性質(zhì)二

8、、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：金屬材料金屬材料、粉末冶金材料粉末冶金材料和和非金屬材料非金屬材料金屬材料金屬材料包括軸承合金、青銅、黃銅、鋁合金和鑄鐵等。包括軸承合金、青銅、黃銅、鋁合金和鑄鐵等。（1 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錫基軸承合金，如，如ZSnSb11Cu6ZSnSb11Cu6，ZSnSb8Cu4ZSnSb8Cu4鉛基軸承合金鉛基軸承合金，如，如ZPbSb16Sn16Cu2ZPbSb16Sn16Cu2，ZPbSb15Sn5Cu3Cd2ZPbSb15Sn5Cu3Cd2這兩種軸承合金都有較好的

9、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合金強(qiáng)度不高，價(jià)格很貴。但軸承合金強(qiáng)度不高，價(jià)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，鋼或銅制成的軸瓦機(jī)體稱合金稱軸承襯，鋼或銅制成的軸瓦機(jī)體稱瓦背瓦背。應(yīng)用領(lǐng)域：高速重載和重要用途應(yīng)用領(lǐng)域：高速重載和重要用途軸承合金的軸瓦材料和制作軸承合金的軸瓦材料和制作（2 2）青銅青銅抗膠合能力僅次于軸承合金，強(qiáng)度較高抗膠合能力僅次于軸承合金，強(qiáng)度較高鑄錫磷青銅鑄錫磷青銅耐磨性和減摩性好、機(jī)械強(qiáng)度高，重載軸承耐磨性和減摩性好、機(jī)械強(qiáng)度高，重載

10、軸承鉛青銅鉛青銅抗疲勞強(qiáng)度高、抗沖擊性和導(dǎo)熱性好，鉛可析出抗疲勞強(qiáng)度高、抗沖擊性和導(dǎo)熱性好，鉛可析出鋁青銅鋁青銅抗沖擊能力中，抗膠合能力較低抗沖擊能力中，抗膠合能力較低（3 3）黃銅黃銅 用于滑動(dòng)速度不高的場(chǎng)合，性能不如上述兩種用于滑動(dòng)速度不高的場(chǎng)合，性能不如上述兩種（4 4）鋁合金鋁合金 強(qiáng)度高、導(dǎo)熱性好、耐腐蝕性好、價(jià)格低；強(qiáng)度高、導(dǎo)熱性好、耐腐蝕性好、價(jià)格低； 抗膠合能力差、耐磨性差，要求軸頸表面光滑抗膠合能力差、耐磨性差，要求軸頸表面光滑 （5 5）鑄鐵鑄鐵 其中的片狀或球狀石墨成分進(jìn)行潤(rùn)滑減小價(jià)其中的片狀或球狀石墨成分進(jìn)行潤(rùn)滑減小價(jià) 格便宜，適用低速、輕載或不重要的場(chǎng)合。格便宜，適用

11、低速、輕載或不重要的場(chǎng)合。廣泛使用的軸承材料，常作軸承合金的代用材料廣泛使用的軸承材料，常作軸承合金的代用材料（6 6）粉末冶金材料）粉末冶金材料 用不同的金屬粉末經(jīng)壓制、燒結(jié)而成的具有多孔結(jié)構(gòu)的軸瓦材料，孔隙率可占體積的10-30%，使用前將軸瓦浸泡在熱油中，使孔隙充滿潤(rùn)滑油。當(dāng)工作時(shí)因軸旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的抽吸作用和熱膨脹作用，油從孔隙中析出而進(jìn)入潤(rùn)滑表面；不工作時(shí)又回到孔隙中，故稱為含油軸承或自潤(rùn)滑軸承。 常用材料：鐵基、銅基和鋁基。含油軸承（7）三、軸瓦結(jié)構(gòu)三、軸瓦結(jié)構(gòu)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低 ：節(jié)省貴重金屬和提高強(qiáng)度，采用鋼、鑄鐵或銅節(jié)省貴重金屬和提高強(qiáng)度，采用鋼、鑄鐵或銅 做瓦背材

12、料，軸承襯減摩性好，瓦背強(qiáng)度高。做瓦背材料，軸承襯減摩性好，瓦背強(qiáng)度高。軸瓦的瓦背和軸承襯的聯(lián)接形式見(jiàn)下表瓦背材料 軸承襯材料 應(yīng)用場(chǎng)合 軸承襯厚度 溝槽形狀 軸承合金或鉛青銅 用于高速重載有沖擊的軸承 0.01sd 鋼 鑄鐵 軸承合金 用于振動(dòng)及沖擊載荷下的軸承 0.01sd 鑄鐵 軸承合金 用于平穩(wěn)載荷下工作的軸承 0.01sd 青銅 軸承合金 用于高速重載的重要軸承 0.01sd 整體式軸瓦整體式軸瓦軸瓦和軸承座采用過(guò)盈配合，軸瓦和軸承座采用過(guò)盈配合，H7/s6H7/s6圓周方向可用緊定螺釘固定圓周方向可用緊定螺釘固定無(wú)油溝無(wú)油溝有油溝有油溝軸瓦在軸承座中應(yīng)固定可靠，其形狀和結(jié)構(gòu)應(yīng)保證潤(rùn)

13、滑軸瓦在軸承座中應(yīng)固定可靠，其形狀和結(jié)構(gòu)應(yīng)保證潤(rùn)滑良好，散熱容易，并具有一定的強(qiáng)度和剛度，裝拆方便良好，散熱容易，并具有一定的強(qiáng)度和剛度，裝拆方便剖分式軸瓦剖分式軸瓦為了向摩擦表面間加注潤(rùn)滑劑,在軸承上方開(kāi)設(shè)注油孔為了向摩擦表面輸送和分布潤(rùn)滑劑,在軸瓦內(nèi)面開(kāi)設(shè)整整體體式式剖剖分分式式油溝油溝進(jìn)油孔進(jìn)油孔油溝油溝1、軸向油溝不得在軸承全長(zhǎng)開(kāi)通，一般為80%；2、液體摩擦軸承的油溝應(yīng)開(kāi)在非承載區(qū)，周向油溝 應(yīng)靠近軸承的兩端。對(duì)某些載荷較大的軸承,為了使?jié)櫥瑒┏掷m(xù)進(jìn)入和均勻分布，在軸瓦內(nèi)開(kāi)有油室，保證儲(chǔ)油和穩(wěn)定供油。軸瓦軸瓦摩擦狀態(tài)摩擦狀態(tài): 混合摩擦混合摩擦主要失效形式主要失效形式: 軸承工作表面

14、的磨損和因邊界膜破軸承工作表面的磨損和因邊界膜破裂導(dǎo)致的工作表面膠合或燒瓦裂導(dǎo)致的工作表面膠合或燒瓦設(shè)計(jì)準(zhǔn)則設(shè)計(jì)準(zhǔn)則:維持邊界膜不遭破裂。維持邊界膜不遭破裂。12.4 12.4 非液體摩擦滑動(dòng)軸承的計(jì)算非液體摩擦滑動(dòng)軸承的計(jì)算邊界膜的強(qiáng)度邊界膜的強(qiáng)度與與潤(rùn)滑油的油性潤(rùn)滑油的油性軸瓦的材料軸瓦的材料摩擦表面的壓力和溫度摩擦表面的壓力和溫度有關(guān)有關(guān)設(shè)計(jì)中主要限制設(shè)計(jì)中主要限制溫度和壓力溫度和壓力壓力的限制限制壓強(qiáng)壓力的限制限制壓強(qiáng) p溫度的限制限制摩擦功耗特征值溫度的限制限制摩擦功耗特征值 pv 値。値。非液體摩擦徑向滑動(dòng)軸承的計(jì)算條件非液體摩擦徑向滑動(dòng)軸承的計(jì)算條件 已知條件：已知條件：軸頸承受

15、的徑向載荷軸頸承受的徑向載荷Fr，軸的轉(zhuǎn)速，軸的轉(zhuǎn)速n，軸頸的直徑軸頸的直徑d，軸承的工作條件。，軸承的工作條件。 設(shè)計(jì)任務(wù)：設(shè)計(jì)任務(wù)：確定軸承的長(zhǎng)徑比確定軸承的長(zhǎng)徑比L/d，選擇軸承材，選擇軸承材料，然后校核料，然后校核 p、pv 和和 v 値。値。一般地，一般地，L/d=(0.51.5)非液體摩擦軸承的計(jì)算主要是校核計(jì)算非液體摩擦軸承的計(jì)算主要是校核計(jì)算一、非液體摩擦徑向滑動(dòng)軸承的計(jì)算一、非液體摩擦徑向滑動(dòng)軸承的計(jì)算1.1.驗(yàn)算壓強(qiáng)驗(yàn)算壓強(qiáng) 壓強(qiáng)壓強(qiáng) p p 過(guò)大可能是軸瓦產(chǎn)生塑性變形破壞邊界過(guò)大可能是軸瓦產(chǎn)生塑性變形破壞邊界膜膜, ,而且一旦出現(xiàn)干摩擦狀態(tài)則加速磨損。應(yīng)保證壓而且一旦出現(xiàn)

16、干摩擦狀態(tài)則加速磨損。應(yīng)保證壓強(qiáng)不超過(guò)允許值強(qiáng)不超過(guò)允許值 p p , , 即即MPa pdLFpr如上式不滿足，應(yīng)另選軸承材料或增大如上式不滿足，應(yīng)另選軸承材料或增大L或增大或增大d重算重算. p p 許用壓強(qiáng)，查表許用壓強(qiáng)，查表12121 1。2.2.驗(yàn)算驗(yàn)算 值值pv pvpv 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, ,其其限制條件為限制條件為: :MPam/spvLFndLndFpvrr100060100060pv值不滿足時(shí)，可重選軸承材料或改變值不滿足時(shí)，可重選軸承材料或改變L，改變直徑，改變直徑d對(duì)對(duì)pv值沒(méi)有影響。值沒(méi)有影響。3.3

17、.驗(yàn)算速度驗(yàn)算速度v對(duì)于跨度較大的軸對(duì)于跨度較大的軸： 601000d nm/s二、非液體摩擦推力滑動(dòng)軸承的計(jì)算二、非液體摩擦推力滑動(dòng)軸承的計(jì)算1.驗(yàn)算壓強(qiáng)220 4aFppZddkMPa2.驗(yàn)算pvm值 vm是環(huán)形推力面的平均線速度。pmmppMPa m/s三、非液體摩擦徑向滑動(dòng)軸承的配合三、非液體摩擦徑向滑動(dòng)軸承的配合為了保證滑動(dòng)軸承具有足夠的間隙，又有一定的旋轉(zhuǎn)精度，為了保證滑動(dòng)軸承具有足夠的間隙，又有一定的旋轉(zhuǎn)精度，需要合理選擇配合，主要考慮需要合理選擇配合，主要考慮精度等級(jí)精度等級(jí)和和使用要求來(lái)使用要求來(lái)選擇。選擇。12-5 12-5 液體動(dòng)壓形成原理及基本方程液體動(dòng)壓形成原理及基本

18、方程液體摩擦軸承分為液體摩擦軸承分為: :流體動(dòng)壓軸承流體動(dòng)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(duì)運(yùn)動(dòng)表面間完對(duì)運(yùn)動(dòng)表面間完全被一層油膜所全被一層油膜所分開(kāi)分開(kāi)靠靠自身的自身的條件產(chǎn)生條件產(chǎn)生動(dòng)壓動(dòng)壓油膜油膜靠靠外部的外部的條件產(chǎn)生條件產(chǎn)生壓力壓力油膜油膜為便于問(wèn)題的分析，為便于問(wèn)題的分析，作如下假設(shè)：作如下假設(shè)：1 1）潤(rùn)滑油做層流運(yùn)動(dòng)。）潤(rùn)滑油做層流運(yùn)動(dòng)。3 3）潤(rùn)滑油與其接觸的）潤(rùn)滑油與其接觸的M M、N N板間無(wú)滑動(dòng)；板間無(wú)滑動(dòng)；6 6）潤(rùn)滑油在）潤(rùn)滑油在z z方向沒(méi)有流動(dòng)。方向沒(méi)有流動(dòng)。2 2）潤(rùn)滑油是牛頓流體，不可壓縮，且壓力對(duì)

19、粘度無(wú)影響，粘度）潤(rùn)滑油是牛頓流體，不可壓縮，且壓力對(duì)粘度無(wú)影響，粘度 只受溫度影響。只受溫度影響。5 5）潤(rùn)滑油膜的壓力沿膜厚方向（）潤(rùn)滑油膜的壓力沿膜厚方向（y y方向）大小不變；方向）大小不變；4 4）忽略潤(rùn)滑油的重力和慣性力作用；）忽略潤(rùn)滑油的重力和慣性力作用；3912.5.1 12.5.1 流體流體動(dòng)壓力的形成及承載原理動(dòng)壓力的形成及承載原理左面壓強(qiáng)：左面壓強(qiáng)：右面壓強(qiáng)：右面壓強(qiáng)：上面剪力：上面剪力：下面剪力下面剪力：dydzdxxpp)(pdydzdxdzdxdzdyy)(從層流運(yùn)動(dòng)的油膜從層流運(yùn)動(dòng)的油膜中取一中取一微單元體微單元體進(jìn)進(jìn)行分析其邊長(zhǎng)為行分析其邊長(zhǎng)為dxdx，dydy

20、，dzdz。yxpyu22yuxp壓力壓力沿沿x x方向方向的變化率與的變化率與速度梯度速度梯度沿沿y y方向方向的變化率成正比。的變化率成正比。流體動(dòng)壓力形成和壓力油膜承載原理流體動(dòng)壓力形成和壓力油膜承載原理靠運(yùn)動(dòng)表面帶動(dòng)粘性流體以足夠的速度流經(jīng)收靠運(yùn)動(dòng)表面帶動(dòng)粘性流體以足夠的速度流經(jīng)收斂形間隙時(shí)斂形間隙時(shí), ,流體內(nèi)所產(chǎn)生壓力叫流體內(nèi)所產(chǎn)生壓力叫流體動(dòng)壓力流體動(dòng)壓力間隙內(nèi)具有動(dòng)壓力的油層稱為間隙內(nèi)具有動(dòng)壓力的油層稱為流體動(dòng)壓油膜流體動(dòng)壓油膜截面截面A-A，hA，速度曲線為內(nèi)凹速度曲線為內(nèi)凹截面截面B-B，hB，速度曲線為線性速度曲線為線性截面截面C-C，hC，速度曲線為外凸速度曲線為外凸形

21、成液體動(dòng)壓力的條件：形成液體動(dòng)壓力的條件：（1 1）液體必須流經(jīng)收斂性楔形間隙，而且間隙傾角越）液體必須流經(jīng)收斂性楔形間隙，而且間隙傾角越 大產(chǎn)生的油膜壓力就越大。大產(chǎn)生的油膜壓力就越大。（2 2）液體必須有足夠的速度；）液體必須有足夠的速度；（3 3）液體必須是粘性流體。）液體必須是粘性流體。22yuxp兩塊板平行時(shí)，各處速度都呈線性，故壓力變化呈線性，出口兩塊板平行時(shí)，各處速度都呈線性，故壓力變化呈線性，出口和入口處的壓力為和入口處的壓力為0 0，故中間也為，故中間也為0 0。兩塊板呈發(fā)散性間隙時(shí)，液體流動(dòng)不連續(xù)，可能會(huì)存在負(fù)壓區(qū)。兩塊板呈發(fā)散性間隙時(shí)，液體流動(dòng)不連續(xù)，可能會(huì)存在負(fù)壓區(qū)。對(duì)

22、上式進(jìn)行積分得對(duì)上式進(jìn)行積分得21221CyCyxpu根據(jù)邊界條件可確定積分常數(shù)根據(jù)邊界條件可確定積分常數(shù)C C1 1和和C C2 2當(dāng)當(dāng)y=0y=0時(shí)，即緊貼動(dòng)板的潤(rùn)滑油速度時(shí)，即緊貼動(dòng)板的潤(rùn)滑油速度u uy=0y=0= =v v ，由此得，由此得當(dāng)當(dāng)y y= =h h時(shí)，即緊貼靜板的潤(rùn)滑油速度時(shí)，即緊貼靜板的潤(rùn)滑油速度u uy y= =h h=0=0，于是得，于是得hvhxpC211C C2 2= =v vyhhvyhyxpu2112.5.2 12.5.2 流體動(dòng)壓基本方程：流體動(dòng)壓基本方程： 單位時(shí)間內(nèi)流經(jīng)單位時(shí)間內(nèi)流經(jīng)x x方向任意剖面上方向任意剖面上z z方向取單位長(zhǎng)度的流量方向取單

23、位長(zhǎng)度的流量: :301212hvpQudyhhx （當(dāng)（當(dāng) 時(shí)，時(shí)，h h= = h h0 0），在該剖面上速度呈線性，即三角形），在該剖面上速度呈線性，即三角形0 xp0012Qvh流量是連續(xù)的，其流量處處相等：流量是連續(xù)的，其流量處處相等：306hhhvxp此式為一維液體動(dòng)壓潤(rùn)滑方程或者一維雷諾方程，表示油膜壓力此式為一維液體動(dòng)壓潤(rùn)滑方程或者一維雷諾方程，表示油膜壓力的變化率與液體的粘度、流動(dòng)速度和間隙之間的關(guān)系，是液體動(dòng)的變化率與液體的粘度、流動(dòng)速度和間隙之間的關(guān)系，是液體動(dòng)壓滑動(dòng)軸承設(shè)計(jì)的理論依據(jù)。壓滑動(dòng)軸承設(shè)計(jì)的理論依據(jù)。壓力流量，在不同區(qū)域呈阻礙或推動(dòng)壓力流量，在不同區(qū)域呈阻礙或

24、推動(dòng)速度流量，表明在速度流量，表明在x x處恒定處恒定306hhhvxp(1)(1) 流體必須流經(jīng)收斂間隙流體必須流經(jīng)收斂間隙, ,間隙傾角越大則產(chǎn)生的油間隙傾角越大則產(chǎn)生的油 膜壓力越大。膜壓力越大。(2) (2) 流體必須有足夠的速度流體必須有足夠的速度(3) (3) 流體必須是粘性流體流體必須是粘性流體流體動(dòng)壓基本方程流體動(dòng)壓基本方程流體動(dòng)壓原理流體動(dòng)壓原理12-6 12-6 液體動(dòng)壓徑向滑動(dòng)軸承的計(jì)算液體動(dòng)壓徑向滑動(dòng)軸承的計(jì)算一、徑向滑動(dòng)軸承的工作過(guò)程一、徑向滑動(dòng)軸承的工作過(guò)程 軸頸和軸瓦之間是間隙配合軸頸和軸瓦之間是間隙配合一、徑向滑動(dòng)軸承的工作過(guò)程一、徑向滑動(dòng)軸承的工作過(guò)程二、徑向

25、滑動(dòng)軸承的幾何參數(shù)及其基本方程的形式二、徑向滑動(dòng)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(dòng)軸承的幾何參數(shù)如下徑向滑動(dòng)軸承的幾何參數(shù)如下( (極坐標(biāo)極坐標(biāo)) ),Ddmm 直徑間隙,CRrmm 半徑間隙Rr、 分別為軸承孔和軸頸的半徑Lmm軸承長(zhǎng)度，/L d軸承長(zhǎng)徑比/C r相對(duì)間隙eOOmm偏心距，/e C相對(duì)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(duì)應(yīng)最大壓力處的油膜厚度,minhmm最小油膜厚度，滑動(dòng)軸承的幾何參數(shù)和壓力曲線滑動(dòng)軸承的幾何參數(shù)和壓力曲線min(1)(1)hCr)cos1 ()cos1 (00ChCh極軸的初

26、始位置極軸的初始位置極軸與外載荷的夾角極軸與外載荷的夾角0036dphhhhdxVdxh將 、 、代入，整理得032coscos161cosdpVdr此式即為動(dòng)壓潤(rùn)滑徑向滑動(dòng)軸承的基本方程此式即為動(dòng)壓潤(rùn)滑徑向滑動(dòng)軸承的基本方程dxrd起始角：壓力油膜起始的角度；終止角：壓力油膜終止的角度；油膜角：壓力油膜范圍對(duì)應(yīng)的角度；三、承載量系數(shù)和最小油膜厚度計(jì)算三、承載量系數(shù)和最小油膜厚度計(jì)算最小油膜厚度最小油膜厚度是軸承穩(wěn)定工作的重要標(biāo)志之一，影響是軸承穩(wěn)定工作的重要標(biāo)志之一，影響最小油膜厚度最小油膜厚度的因素的因素很多，可以用一個(gè)表示這些因素綜合影響的無(wú)量綱數(shù)很多，可以用一個(gè)表示這些因素綜合影響的無(wú)

27、量綱數(shù)承載量系數(shù)承載量系數(shù)表示表示單位長(zhǎng)度上總油膜力的垂直分量：?jiǎn)挝婚L(zhǎng)度上總油膜力的垂直分量：211032coscos6cos1cosyavPddLk 端泄系數(shù)，考慮端泄使油膜壓力降低的系數(shù)，與長(zhǎng)徑比相關(guān)。032coscos161cosdpVdr積分得：積分得：1023coscos6(1cos )vpdrp是角處的壓強(qiáng)，軸承單位長(zhǎng)度微小面積是角處的壓強(qiáng)，軸承單位長(zhǎng)度微小面積上的油膜力的垂直分量為：上的油膜力的垂直分量為：1r ddP1 cos()yadPp rd 2rFV LFC由式（由式（12-1012-10）可得）可得22rrFFFCL VV軸承穩(wěn)定工作時(shí)軸承穩(wěn)定工作時(shí), ,外載荷外載荷

28、rF和總油膜力的垂直分量和總油膜力的垂直分量P P 相平衡相平衡, ,即即Lk 端泄系數(shù)，考慮端泄使油膜壓力降低的系數(shù)，與長(zhǎng)徑比相關(guān)。垂直方向上的總油膜力垂直方向上的總油膜力P=PP=Py yLKLKL L22rrFFFCL VVFC 叫作軸承的承載量系數(shù)，是軸承的相對(duì)偏心距、包角、和長(zhǎng)徑比的函數(shù)。設(shè)計(jì)時(shí)設(shè)計(jì)時(shí), ,先根據(jù)長(zhǎng)徑比先根據(jù)長(zhǎng)徑比L/dL/d用上式用上式計(jì)算計(jì)算C CF F, , 然后由滑動(dòng)軸承然后由滑動(dòng)軸承C CF F圖查得圖查得，再由下式計(jì)算得，再由下式計(jì)算得 h hminmin。min(1)(1)hCr最小油膜厚度必須滿足最小油膜厚度必須滿足minmin12(),hhKmm1m

29、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min(1)(1)hCr滑動(dòng)軸承實(shí)現(xiàn)液體摩擦的充分必要條件：(1)(1) 流體必須流經(jīng)收斂間隙流體必須流經(jīng)收斂間隙, ,而且間隙傾角越大則產(chǎn)生的油而且間隙傾角越大則產(chǎn)生的油膜壓力越大。膜壓力越大。(2) (2) 流體必須有足夠的速度流體必須有足夠的速度(3) (3) 流體必須是粘性流體流體必須是粘性流體( () ) 最小油膜厚度大于許用油膜厚度。最小油膜厚度大于許用油膜厚度。四、滑動(dòng)軸承的熱平衡計(jì)算在熱平衡狀態(tài)，對(duì)于非壓力供油的徑向滑動(dòng)軸承

30、有00risifFVc Q ttKA tt潤(rùn)滑油的密度c潤(rùn)滑油的比熱sK 軸承體的散熱系數(shù)A軸承體散熱面積0t 潤(rùn)滑油的出口溫度it 潤(rùn)滑油的入口溫度Q潤(rùn)滑油的流量0,ittt 令由上式可得fssQfpCpQKKcc CVdLVVt=QVdLQC軸承的流量系數(shù)m由溫升 t和平均溫度t 可得非摩擦系數(shù)，但表征摩擦系數(shù)大小非摩擦系數(shù)，但表征摩擦系數(shù)大小2mttt0oC2imtttoC五、耗油量五、耗油量 摩擦功率摩擦功率（1）耗油量3,/QQCL d V ms（2）摩擦功率frPf F V已知條件：外加徑向載荷已知條件：外加徑向載荷F(N)，軸頸轉(zhuǎn)速，軸頸轉(zhuǎn)速n(r/min)及軸頸直徑及軸頸直徑d

31、(mm)。設(shè)計(jì)及驗(yàn)算：設(shè)計(jì)及驗(yàn)算： 保證最小油膜厚度保證最小油膜厚度 hmin h 驗(yàn)算溫升驗(yàn)算溫升 選擇軸承材料和加工精度。選擇軸承材料和加工精度。 選擇軸承參數(shù)，如軸承長(zhǎng)徑比選擇軸承參數(shù)，如軸承長(zhǎng)徑比(L/d)、相對(duì)間隙、相對(duì)間隙()和潤(rùn)滑油和潤(rùn)滑油() 。 計(jì)算承載量系數(shù)計(jì)算承載量系數(shù)(CF)并查表確定偏心率并查表確定偏心率( )。 計(jì)算最小油膜厚度計(jì)算最小油膜厚度(hmin) 。 計(jì)算軸承與軸頸的摩擦系數(shù)計(jì)算軸承與軸頸的摩擦系數(shù)( f )。 計(jì)算軸承溫升計(jì)算軸承溫升(t )和潤(rùn)滑油入口平均溫度和潤(rùn)滑油入口平均溫度( tm )。 根據(jù)長(zhǎng)徑比根據(jù)長(zhǎng)徑比( L/d )和偏心率和偏心率( )查取查取潤(rùn)滑油流量系數(shù)潤(rùn)滑油流量系數(shù) 。)(vBdq六、液體動(dòng)壓潤(rùn)滑徑向滑動(dòng)軸承的設(shè)計(jì)過(guò)程六、液體動(dòng)壓潤(rùn)滑徑向滑動(dòng)軸承的設(shè)計(jì)過(guò)程（關(guān)鍵在于（關(guān)鍵在于）1. 軸承長(zhǎng)徑比L/d的選擇 : L/d= 0.51.5是滑動(dòng)軸承設(shè)計(jì)中的重要參量，對(duì)其強(qiáng)度及軸承的工作性能影響較大。故L/d要選取適當(dāng)?shù)臄?shù)值，即保證有足夠的，又不至于，同時(shí)又確保壓強(qiáng)不超過(guò)許用值。2.相對(duì)間隙和軸承配合的選擇選擇的經(jīng)驗(yàn)公式為2min(1)rF