機械設(shè)計,滑動軸承

1、13-1 概述13-2 滑動軸承的結(jié)構(gòu)13-3 滑動軸承的失效形式及材料13-4 滑動軸承的潤滑13-5 滑動軸承的條件性計算13-6 液體動力潤滑徑向軸承的計算13-7 其它滑動軸承簡介第十三章第十三章 滑動軸承滑動軸承13-2 13-2 概述概述1 113-1 概 述軸承的作用是支承軸。1具有一定的強度和剛度。2具有小的摩擦力矩，使回轉(zhuǎn)件轉(zhuǎn)動靈活。3保證軸的回轉(zhuǎn)精度。一、軸承應(yīng)滿足如下基本要求：一、軸承應(yīng)滿足如下基本要求：二、滑動軸承的分類二、滑動軸承的分類按受載方向不同，分為：按潤滑狀態(tài)不同，分為：徑向軸承（向心軸承）：推力軸承（止推軸承）：承受徑向力承受軸向力非液體潤滑滑動軸承。液體潤

2、滑滑動軸承動壓潤滑靜壓潤滑概述概述2 2概 述三、滑動軸承的特點三、滑動軸承的特點高速、高精度、重載的場合；如汽輪發(fā)電機、水輪發(fā)電機、機床等。極大型的、極微型的、極簡單的場合；如自動化辦公設(shè)備等。4受沖擊與振動載荷的場合；如軋鋼機。3結(jié)構(gòu)上要求剖分的場合；如曲軸軸承。四、滑動軸承的應(yīng)用場合四、滑動軸承的應(yīng)用場合1承載能力大，耐沖擊；2工作平穩(wěn)，噪音低；3結(jié)構(gòu)簡單，徑向尺寸小。13-2 13-2 滑動軸承的結(jié)構(gòu)滑動軸承的結(jié)構(gòu)1 113-2 滑動軸承的結(jié)構(gòu)一、徑向滑動軸承的結(jié)構(gòu)一、徑向滑動軸承的結(jié)構(gòu)整體式徑向滑動軸承整體式徑向滑動軸承特點：結(jié)構(gòu)簡單，成本低廉。應(yīng)用：低速、輕載或間歇性工作的機器中。

3、軸承座整體軸套螺紋孔油杯孔磨損后軸頸與軸承孔之間的間隙無法調(diào)整；只能沿軸向裝拆。常用的滑動軸承已經(jīng)標準化，可根據(jù)使用要求從有關(guān)手冊中合理選用。（圖131，圖132）滑動軸承的結(jié)構(gòu)滑動軸承的結(jié)構(gòu)2 2滑動軸承的結(jié)構(gòu)剖分式（對開式剖分式（對開式）徑向滑動軸承）徑向滑動軸承特點：便于軸的安裝，間隙可調(diào)整，但結(jié)構(gòu)復雜。螺栓軸承蓋軸承座油杯座孔螺母套管上軸瓦下軸瓦對開式軸承(剖分軸套)（圖133，圖134）注：剖分面的垂線與徑向力的夾角不得大于35，否則，采用45傾斜 剖分式，（圖134） 。 應(yīng)用比較廣泛?；瑒虞S承的結(jié)構(gòu)對開式軸承(整體軸套)滑動軸承的結(jié)構(gòu)滑動軸承的結(jié)構(gòu)3 3滑動軸承的結(jié)構(gòu)滑動軸承的結(jié)

4、構(gòu)4 43 3調(diào)隙式徑向滑動軸承調(diào)隙式徑向滑動軸承（圖135）特點：便于調(diào)整間隙，但結(jié)構(gòu)復雜。4 4調(diào)心式徑向滑動軸承調(diào)心式徑向滑動軸承（圖137）特點：軸瓦能自動調(diào)整位置，以適 應(yīng)軸的偏斜。注：調(diào)心式軸承必須成對使用。 當軸傾斜時，可保證軸頸與軸承配合表面接觸良好，從而避免產(chǎn)生偏載。主要用于軸的剛度較小，軸承寬度較大的場合?；瑒虞S承的結(jié)構(gòu)球面配合滑動軸承的結(jié)構(gòu)滑動軸承的結(jié)構(gòu)5 5二、止推滑動軸承的結(jié)構(gòu)二、止推滑動軸承的結(jié)構(gòu)FaFaFaFa止推滑動軸承由軸承座和止推軸頸組成。常用的軸頸結(jié)構(gòu)形式有： 環(huán)形軸端：軸頸接觸面上壓力分布較均勻，潤滑條件比實心式好。 單止推環(huán)式：利用軸頸的環(huán)形端面作為止

5、推面，結(jié)構(gòu)簡單，潤滑方便， 可承受雙向軸向載荷。廣泛用于低速、輕載的場合。 多止推環(huán)式：承載能力大，可承受雙向軸向載荷。但各環(huán)間載荷分布 不均勻。 環(huán)形軸端單止推環(huán)式多止推環(huán)式 （圖138，圖139）止推滑動表面的基本尺寸，見表131。滑動軸承的結(jié)構(gòu)滑動軸承的結(jié)構(gòu)圖138圖139滑動軸承的結(jié)構(gòu)滑動軸承的結(jié)構(gòu)6 6滑動軸承的軸瓦結(jié)構(gòu)滑動軸承的軸瓦結(jié)構(gòu)1 1三、軸瓦的形式和結(jié)構(gòu)三、軸瓦的形式和結(jié)構(gòu)按構(gòu)造分類整體式（又稱軸套）：剖分式（對開式）：按材料分類單材料多材料不便于裝拆，可修復性差。 安裝和拆卸方便，可修復。 如黃銅，灰鑄鐵等制成的軸瓦。以鋼、鑄鐵或青銅作軸瓦基體，在其表面澆鑄一層或兩層很薄

6、的減摩材料（稱為軸承襯）。 軸承襯的厚度很小，通常不超過 6 mm?；瑒虞S承的結(jié)構(gòu)（圖1310）（圖1311）滑動軸承的結(jié)構(gòu)單材料、整體式厚壁鑄造軸瓦多材料、整體式、薄壁軋制軸瓦多材料、對開式厚壁鑄造軸瓦多材料、對開式薄壁軋制軸瓦滑動軸承的軸瓦結(jié)構(gòu)滑動軸承的軸瓦結(jié)構(gòu)2 2滑動軸承的軸瓦結(jié)構(gòu)滑動軸承的軸瓦結(jié)構(gòu)3 3 軸瓦的定位軸瓦的定位 目的：防止軸瓦沿軸向和周向移動。凸緣定位唇緊定螺釘軸 瓦圓柱銷軸承座 軸瓦一端或兩端做凸緣；定位唇（凸耳）軸向定位方法有：（也可做軸向定位）周向定位方法有：緊定螺釘銷 釘滑動軸承的結(jié)構(gòu)滑動軸承的軸瓦結(jié)構(gòu)滑動軸承的軸瓦結(jié)構(gòu)4 4 油孔：油槽：油室：（見圖1312）

7、（見圖1313）（見圖1314）為把潤滑油導入軸承的工作面，在軸瓦上開設(shè)：還起儲油和穩(wěn)定供油的作用，用于大型軸承。滑動軸承的結(jié)構(gòu)（見圖1314）雙斜向油槽（用于混合潤滑軸承）滑動軸承的結(jié)構(gòu)單軸向油槽開在非承載區(qū)（在最大油膜厚度處）F雙軸向油槽開在非承載區(qū)（在軸承剖分面上） 原則：原則：2）對液體動壓潤滑軸承，油應(yīng)開在非承載區(qū)。（見圖1313）1）油槽沿軸向不能開通，以防止?jié)櫥蛷亩瞬看罅苛魇А?）對混合潤滑軸承，油槽應(yīng)盡量延伸到最大壓力區(qū)附近。13-3 13-3 滑動軸承的失效形式和材料汽車用滑動軸承故障原因的平均比率一、滑動軸承常見失效形式一、滑動軸承常見失效形式還可能出現(xiàn)氣蝕、電侵蝕、流體

8、侵蝕和微動磨損等失效形式。故障原因不干凈潤滑油不足安裝誤差對中不良超載比率38.311.115.98.16.0故障原因腐蝕制造精度低氣蝕其它比率5.65.52.86.713-3 滑動軸承的失效形式及材料軸承表面的磨粒磨損刮傷疲勞剝落膠合腐蝕滑動軸承的材料1 1滑動軸承的材料二、滑動軸承的材料二、滑動軸承的材料軸承材料是指軸瓦和軸承襯的材料。1）減摩性、耐磨性、耐蝕性要好；2）抗膠合能力強，導熱性、散熱性好； 順應(yīng)性：材料通過表層的彈、塑性變形來補償軸承滑動表面接觸不良 的能力。 嵌入性：材料容納硬質(zhì)顆粒嵌入，從而減輕軸承滑動表面的刮傷和磨粒 磨損的性能。 磨合性：軸瓦與軸頸表面應(yīng)易于磨合，從而

9、改善摩擦面的接觸狀況。1. 對軸承材料性能的要求：對軸承材料性能的要求：3）具有足夠的強度，主要包括疲勞強度和抗壓強度；4）具有良好的適應(yīng)性，主要包括：2. 常用材料：常用材料： （見表133）13-4 13-4 滑動軸承的潤滑滑動軸承的潤滑13-4 滑動軸承的潤滑一、潤滑材料一、潤滑材料 特點： 無流動性，可在滑動表面形成一層薄膜。 適用場合 ：難以經(jīng)常供油，或低速重載以及往復擺動的軸承。1. 潤滑油潤滑油 特點： 有良好的流動性，可形成動壓、靜壓潤滑或邊界潤滑。 適用場合：混合潤滑軸承和液體潤滑軸承。 選擇原則：主要考慮潤滑油的粘度。轉(zhuǎn)速高、壓力小時，油的粘度應(yīng)低一些；反之，粘度應(yīng)高一些。

10、高溫時，粘度應(yīng)高一些；低溫時，粘度可低一些。2. 潤滑脂潤滑脂參照表134或表135選擇潤滑油。參照表136選擇潤滑脂。潤滑潤滑2 21） 固體潤滑劑 用于有特殊要求的場合，如要求環(huán)境清潔、真空或高溫等。常用的有：二硫化鉬，碳石墨，聚四氟乙烯等。 使用方法：1）涂敷、粘結(jié)或燒結(jié)在軸瓦表面；潤滑脂的潤滑脂的 選擇原則：選擇原則： ）當壓力高和滑動速度低時，選擇針入度小的潤滑脂；反之，選擇針入度大的潤滑脂。）所用潤滑脂的滴點，一般應(yīng)較軸承的工作溫度高約2030，以免工作時潤滑脂過多地流失。 可根據(jù)軸承的壓強、圓周速度和工作溫度選擇潤滑脂， 見表146。3. 其它潤滑材料其它潤滑材料3）滲入軸承材料

11、中或成型后鑲嵌在軸承中使用。2）或調(diào)配到潤滑油和潤滑脂中使用；滑動軸承的潤滑潤滑潤滑3 32） 水主要用于橡膠軸承或塑料軸承。3） 固體潤滑劑如：汞、液態(tài)鈉、鉀、鋰等，主要用于宇航器中的某些軸承。4） 氣體主要是空氣，只適用于輕載、高速軸承。二、潤滑方法二、潤滑方法 是指將潤滑劑送入軸承的方法，主要有：（見表137 和圖1315）1）壓力潤滑；2）滴油潤滑；3）油浴飛濺潤滑；4）旋蓋式注油油杯（用于脂潤滑）；5）油環(huán)潤滑；7）油繩潤滑；8）壓注油杯潤滑等6）油墊潤滑； 可根據(jù)系數(shù) K 查表138選擇潤滑方法。3pK （ p = F / Bd軸承的壓強（MPa）軸頸的圓周速度（m/s）BdF滑動

12、軸承的潤滑圖1315滑動軸承的潤滑潤滑潤滑4 413-5 13-5 滑動軸承滑動軸承的條件性計算的條件性計算1 113-5 滑動軸承的條件性計算 速度低、載荷大、有沖擊或間歇運轉(zhuǎn)的滑動軸承；以及脂潤滑、油繩潤 滑及滴油潤滑的軸承，工作中處于邊界潤滑或混合潤滑狀態(tài)。 計算目的：保護邊界膜不破裂。 計算內(nèi)容： 限制壓強 p 、p 值、滑動速度 不超過許用值 對于邊界膜的強度，目前尚無完善的計算方法，常進行條件性計算。一、一、徑向滑動軸承的計算徑向滑動軸承的計算 已知條件：徑向載荷F (N)、 軸頸轉(zhuǎn)速n (r/mm)、 軸頸直徑d (mm) 限制軸承的平均壓強限制軸承的平均壓強 p pdBFp式中

13、：B軸承寬度（ mm ） ； p軸瓦材料的許用平均壓強（MPa），查表133?；瑒虞S承的條件性計算滑動軸承的條件性計算2 2限制軸承的限制軸承的 值值19100100060pBFndnBdFp式中： 軸頸的圓周速度（m/s），），驗算滑動速度驗算滑動速度 (m/s)100060dn式中： 材料的許用滑動速度，見表133 。 注：軸承孔與軸頸的配合一般可選H9/d9或H8/f7、H7/f6 p 軸承材料的許用值（MPam/s），），見表133。Bdp滑動軸承的條件性計算滑動軸承的條件滑動軸承的條件性計算性計算3 3)(42022pZddFp二、二、止推滑動軸承的計算止推滑動軸承的計算限制平均壓強

14、限制平均壓強 pF止推滑動軸承的設(shè)計計算式中：d2、d0止推軸承環(huán)形接觸面的外徑和內(nèi)徑。考慮油槽使承載面積減小的系數(shù)，其值0.850.95。Z止推環(huán)數(shù)。p許用平均壓強（MPa）， Z1時，查表133； Z1時，表中值降低50（考慮到各環(huán)受力不均） 。d0d2滑動軸承的條件性計算滑動軸承的條件性計算滑動軸承的條件性計算4 4202dddm注意：設(shè)計時液體動壓潤滑軸承，常按上述條件性計算進行初步計算。 （動壓潤滑軸承在起動和停車階段，往往也處于混合潤滑狀態(tài)） 2限制限制 值值mmmpndZddFp100060)(40022式中： 止推環(huán)平均直徑 （ ）處的圓周速度。p Z1時，查表133；Z1時，

15、表中值降低50。mpm滑動軸承的條件性計算m1）兩表面必須能形成收斂的楔形間隙；3）兩表面之間必須有一定的相對運動速度。2）兩表面之間必須連續(xù)充滿具有一定粘度的液體；形成流體動壓潤滑的條件：形成流體動壓潤滑的條件：13-6 液體動力潤滑徑向軸承的計算13-6 13-6 液體動力潤滑徑向軸承的計算液體動力潤滑徑向軸承的計算 徑向滑動軸承能滿足形成流體動力潤滑的條件。 一、一、徑向滑動軸承形成動壓油膜的過程徑向滑動軸承形成動壓油膜的過程起動階段穩(wěn)定運轉(zhuǎn)狀態(tài)Foo1oo1F起動前o1oF F 方向上的液體壓力與 F 相平衡，垂直于F 的方向上液體壓力合力為零。Dde偏心距軸的轉(zhuǎn)速越高，則 e 越小。

16、e0 ？徑向滑動軸承獲得流體潤滑主要有兩種方法：流體動力潤滑流體靜壓潤滑反向時，O的位置？徑向滑動軸承獲得流體潤滑主要有兩種方法：流體動力潤滑流體靜壓潤滑液體動力潤滑徑向滑動液體動力潤滑徑向滑動軸承的計算軸承的計算2 2（用 和 e 表示軸頸的平衡位置）（hlim與、 和 F 等有關(guān)）液體動力潤滑徑向軸承的計算二、液體動力潤滑徑向軸承的計算二、液體動力潤滑徑向軸承的計算穩(wěn)定運轉(zhuǎn)狀態(tài)Foo1hminepmaxpmaxBRr軸頸直徑 d ；軸承直徑 D ；直徑間隙 D d ；半徑間隙 R r / 2偏心率 e / ；相對間隙 / r / d ；偏位角 ；最小油膜厚度：hmin= e1. 幾何關(guān)系幾

17、何關(guān)系軸瓦包角 ：軸瓦完整表面所對的中心角； r (1 )液體動力潤滑徑向滑動軸承的計算液體動力潤滑徑向滑動軸承的計算3 3液體動力潤滑徑向軸承的計算2. 承載量系數(shù)承載量系數(shù) CF 如前頁圖所示，在外載荷 F 作用下，徑向滑動軸承形成穩(wěn)定的動壓油膜后，油壓沿軸向近似拋物線分布。 根據(jù)雷諾方程，利用三重積分可以計算整個動壓油膜在外載荷 F 方向上產(chǎn)生的合力。該合力與 F 相平衡。FCdB2即： FCF 稱為承載量系數(shù)，量綱為1，見表139。（13 13 ） B/d CF F （即承載能力）。式中： 油在平均溫度下的粘度，Ns/m2。 分析：CF 一定時，BF （承載能力）。液體動力潤滑徑向滑動

18、軸承的計算液體動力潤滑徑向滑動軸承的計算4 4液體動力潤滑徑向滑動軸承的設(shè)計計算4計算思路：1) 已知 F、B、 時，計算求得 CF。 2) 根據(jù) CF 由承載量系數(shù)表查取偏心率。3) 計算最小油膜厚度 hmin= r(1-)。液體動力潤滑徑向軸承的計算則BFdBFCF222（13 14 ）式中： 為軸頸的圓周速度。為什么計算 hmin？3. 保證實現(xiàn)液體潤滑的（判定）條件保證實現(xiàn)液體潤滑的（判定）條件 在其他條件不變的情況下，外載荷 F ，動壓潤滑軸承的 hmin ，軸承、軸頸表面的微觀凸峰可能直接接觸，而不能實現(xiàn)液體潤滑。要想實現(xiàn)液體潤滑，應(yīng)滿足如下條件：hmin S ( Rz1 + Rz

19、2 ) Rz1、Rz2 為軸頸、軸承孔表面粗糙度十點高度。 S安全系數(shù)，通常 S 2。液體動力潤滑徑向滑動軸承的液體動力潤滑徑向滑動軸承的計算計算5 5液體動力潤滑徑向軸承的計算4. 熱平衡計算熱平衡計算為了控制潤滑油的溫升，需進行熱平衡計算。熱平衡條件為： 摩擦生熱量潤滑油帶走的熱量軸承散發(fā)的熱量tBdhtqcFpv式中：摩擦因數(shù)；cp潤滑油的比定壓熱容，一般為16802100 J/(kg.K)qv潤滑油的體積流量（m3/s）。t出油平均溫度 t2 與進油溫度 t1 之差（）；潤滑油的密度，一般為850900 （kgm3）。傳熱系數(shù) 由于軸承散發(fā)的熱量難以嚴格計算，通常，工程上按軸承散發(fā)20

20、的熱量進行計算，則tqcFpv8.0（13 16 ）液體動力潤滑徑向滑動軸承的液體動力潤滑徑向滑動軸承的計算計算6 6其中：BdCqqv Cq流量系數(shù)，與 B/d 和 有關(guān)，見表1310。C C摩擦特性系數(shù)，與 B/d 和 有關(guān)，見表1311。將兩式代入式（1416）得：qpCcpCt8 .0溫升（13 17 ） 注：一般按潤滑油平均溫度時的粘度，計算軸承的承載能力。 平均溫度 tmt1+t275 計算時，通常取 t1= 3545 。液體動力潤滑徑向軸承的計算液體動力潤滑徑向滑動液體動力潤滑徑向滑動軸承的計算軸承的計算7 75. 參數(shù)選擇參數(shù)選擇1）寬徑比 B/d一般 B/d0.51.5，見表

21、1312。寬度小，壓強p，運轉(zhuǎn)平穩(wěn)性好，端泄流量，溫升。但承載能力。B/d2）相對間隙 承載能力，回轉(zhuǎn)精度；但端泄流量，溫升。 如間隙過小，反而使hmin， 難以形成液體潤滑。通常 100 . 16 . 0(43）（ 的取值見 P315）（13 20 ）速度高時，取大值；載荷大時，取小值；B/d 小，加工精度高時，取小值；反之，取大值。 的取值原則：液體動力潤滑徑向軸承的計算液體動力潤滑徑向滑動軸承液體動力潤滑徑向滑動軸承的計算的計算8 86. 制造公差及表面粗造度制造公差及表面粗造度一般軸承可取為 3.2 m 和 6.3 m，或 1.6 m 和 3.2 m。重要軸承可取為 0.8 m 和 1

22、.6 m，或 0.2m 和 0.4 m。 通常，對于軸頸表面取Rz12.5m，對于軸瓦表面Rz25m。若按標準公差加工軸頸和軸瓦孔的表面，軸承承載能力的偏差將很大。 建議按相對間隙的偏差范圍為0.1850.125確定軸承的制造公差。3）平均壓強）平均壓強 pp軸向尺寸小，運轉(zhuǎn)平穩(wěn)性好。使hmin，不易形成液體潤滑。（ p的取值見 P300）液體動力潤滑徑向軸承的計算液體動力潤滑徑向液體動力潤滑徑向滑動軸承的計算滑動軸承的計算9 9五、液體五、液體動力潤滑徑向滑動軸承的設(shè)計過程動力潤滑徑向滑動軸承的設(shè)計過程已知條件：外加徑向載荷F(N)，軸頸轉(zhuǎn)速n(r/min)及軸頸直徑d(mm)。設(shè)計及驗算： 保證在平均油溫保證在平均油溫 tm下下 hmin h 驗算溫升驗算溫升 選擇軸承材料，驗算 p、v、pv。 選擇軸承參數(shù)，如軸承寬度(B)、相對間隙()和潤滑油() 。 計算承載量系數(shù)( CF )并查表確定偏心率()。 計算最小