機(jī)械設(shè)計第12章 滑動軸承ppt課件

1、第第12章滑動軸承章滑動軸承12-1滑動軸承概述滑動軸承概述12-2滑動軸承的典型結(jié)構(gòu)滑動軸承的典型結(jié)構(gòu)12-3滑動軸承的失效形式及常用材料滑動軸承的失效形式及常用材料12-4滑動軸承軸瓦結(jié)構(gòu)滑動軸承軸瓦結(jié)構(gòu) 12-5滑動軸承潤滑劑的選擇滑動軸承潤滑劑的選擇12-6不完全液體潤滑滑動軸承的設(shè)計計算不完全液體潤滑滑動軸承的設(shè)計計算12-7液體動力潤滑徑向滑動軸承的設(shè)計計算液體動力潤滑徑向滑動軸承的設(shè)計計算12-8其它形式滑動軸承簡介其它形式滑動軸承簡介分分類類滾動軸承滾動軸承軸承的功用：用來支承軸及軸上零件軸承的功用：用來支承軸及軸上零件 。 滑動軸承滑動軸承優(yōu)點多，應(yīng)用廣優(yōu)點多，應(yīng)用廣用于高速

2、、高精度、重載、用于高速、高精度、重載、結(jié)構(gòu)上要求剖分等場合。結(jié)構(gòu)上要求剖分等場合。12-1滑動軸承概述滑動軸承概述 1能承擔(dān)一定的載荷，具有一定的強(qiáng)度和剛度。能承擔(dān)一定的載荷，具有一定的強(qiáng)度和剛度。2具有小的摩擦力矩，使回轉(zhuǎn)件轉(zhuǎn)動靈活。具有小的摩擦力矩，使回轉(zhuǎn)件轉(zhuǎn)動靈活。3具有一定的支承精度，保證被支承零件的回轉(zhuǎn)精度。具有一定的支承精度，保證被支承零件的回轉(zhuǎn)精度。一、軸承的基本要求一、軸承的基本要求 二、軸承的分類二、軸承的分類 按摩擦按摩擦性質(zhì)分性質(zhì)分按受載按受載方向分方向分按潤滑按潤滑狀態(tài)分狀態(tài)分向心推力向心推力( (徑向止推徑向止推) )軸承軸承向心向心( (徑向徑向) )軸承軸承 推

3、力推力( (止推止推) )軸承軸承不完全液體潤滑滑動軸承不完全液體潤滑滑動軸承不完全液體潤滑滑動軸承不完全液體潤滑滑動軸承三、滑動軸承的應(yīng)用領(lǐng)域三、滑動軸承的應(yīng)用領(lǐng)域 1.1.工作轉(zhuǎn)速特高的軸承，汽輪發(fā)電機(jī)；工作轉(zhuǎn)速特高的軸承，汽輪發(fā)電機(jī)； 2.2.要求對軸的支承位置特別精確的軸承，如精密磨床；要求對軸的支承位置特別精確的軸承，如精密磨床； 3.3.特重型的軸承，如水輪發(fā)電機(jī)；特重型的軸承，如水輪發(fā)電機(jī)； 4.4.承受巨大沖擊和振動載荷的軸承，如破碎機(jī)；承受巨大沖擊和振動載荷的軸承，如破碎機(jī)； 5.5.根據(jù)裝配要求必須做成剖分式的軸承，如曲軸軸承；根據(jù)裝配要求必須做成剖分式的軸承，如曲軸軸承；

4、 6.6.在特殊條件下如水中、或腐蝕介質(zhì)工作的軸承，在特殊條件下如水中、或腐蝕介質(zhì)工作的軸承， 如艦艇螺旋槳推進(jìn)器的軸承；如艦艇螺旋槳推進(jìn)器的軸承； 7.7.軸承處徑向尺寸受到限制時，可采用滑動軸承。軸承處徑向尺寸受到限制時，可采用滑動軸承。 如多輥軋鋼機(jī)。如多輥軋鋼機(jī)。 四、滑動軸承的設(shè)計內(nèi)容四、滑動軸承的設(shè)計內(nèi)容 軸承的型式和結(jié)構(gòu)選擇；軸瓦的結(jié)構(gòu)和材料選擇；軸承的型式和結(jié)構(gòu)選擇；軸瓦的結(jié)構(gòu)和材料選擇；軸承的結(jié)構(gòu)參數(shù)設(shè)計潤滑劑及其供應(yīng)量的確定；軸承軸承的結(jié)構(gòu)參數(shù)設(shè)計潤滑劑及其供應(yīng)量的確定；軸承工作能力及熱平衡計算。工作能力及熱平衡計算。一、一、 向心滑動軸承向心滑動軸承組成：軸承座、軸套或軸

5、瓦等。組成：軸承座、軸套或軸瓦等。12-212-2滑動軸承的結(jié)構(gòu)型式滑動軸承的結(jié)構(gòu)型式油杯孔油杯孔軸承軸承(1) (1) 結(jié)構(gòu)簡單，成本低廉。結(jié)構(gòu)簡單，成本低廉。運(yùn)用：低速、輕載或間歇性工作的機(jī)器中。運(yùn)用：低速、輕載或間歇性工作的機(jī)器中。(2) (2) 因磨損而造成的間隙無法調(diào)整。因磨損而造成的間隙無法調(diào)整。(3) (3) 只能從沿軸向裝入或拆。只能從沿軸向裝入或拆。整體式向心滑動軸承整體式向心滑動軸承 軸承座軸承座特點：特點：將軸承座或軸瓦分離制將軸承座或軸瓦分離制造，兩部分用聯(lián)接螺栓。造，兩部分用聯(lián)接螺栓。剖分式向心滑動軸承剖分式向心滑動軸承螺紋孔螺紋孔軸承座軸承座軸承蓋軸承蓋聯(lián)接螺栓聯(lián)接

6、螺栓剖分軸瓦剖分軸瓦剖分式向心滑動軸承剖分式向心滑動軸承 特點：結(jié)構(gòu)復(fù)雜，可以特點：結(jié)構(gòu)復(fù)雜，可以調(diào)整因磨損而造成的間調(diào)整因磨損而造成的間隙，安裝方便。隙，安裝方便。應(yīng)用場合：應(yīng)用場合：低速、輕載或間歇性工作的機(jī)器。低速、輕載或間歇性工作的機(jī)器。榫口榫口潘存云教授研制潘存云教授研制作用：用來承受軸向載荷作用：用來承受軸向載荷 二、二、 推力滑動軸承推力滑動軸承 結(jié)構(gòu)形式：結(jié)構(gòu)形式：潘存云教授研制21F1F2F21F21空心式空心式軸頸接觸面上壓力分布較均勻，潤滑條件軸頸接觸面上壓力分布較均勻，潤滑條件比比 實心式要好。實心式要好。單環(huán)式單環(huán)式利用軸頸的環(huán)形端面止推，結(jié)構(gòu)簡單，潤利用軸頸的環(huán)形端

7、面止推，結(jié)構(gòu)簡單，潤 滑便，廣泛用于低速、輕載的場合?；悖瑥V泛用于低速、輕載的場合。多環(huán)式多環(huán)式不僅能承受較大的軸向載荷，有時還可承不僅能承受較大的軸向載荷，有時還可承受受 雙向軸向載荷。雙向軸向載荷。各環(huán)間載荷分布不均，其單位面積的承載能力比單環(huán)式低各環(huán)間載荷分布不均，其單位面積的承載能力比單環(huán)式低50%。 潘存云教授研制潘存云教授研制潘存云教授研制結(jié)構(gòu)特點：結(jié)構(gòu)特點： 在軸的端面、軸肩或安裝圓盤做成止推面。在軸的端面、軸肩或安裝圓盤做成止推面。在止推環(huán)形面上，分布有若干有楔角的扇形快。其數(shù)量在止推環(huán)形面上，分布有若干有楔角的扇形快。其數(shù)量一般為一般為612。傾角固定，頂部預(yù)留平臺傾角固定

8、，頂部預(yù)留平臺 類型類型固定式固定式可傾式可傾式用來承受停車后的載荷。傾角隨載荷、轉(zhuǎn)速自行傾角隨載荷、轉(zhuǎn)速自行 調(diào)整，性能好調(diào)整，性能好 FF巴氏合金巴氏合金繞此邊線自繞此邊線自行傾斜行傾斜F12-3滑動軸承的失效形式及常用材料滑動軸承的失效形式及常用材料一、滑動軸承常見失效形式一、滑動軸承常見失效形式磨粒磨損磨粒磨損進(jìn)入軸承間隙的硬顆粒有的隨軸一起轉(zhuǎn)進(jìn)入軸承間隙的硬顆粒有的隨軸一起轉(zhuǎn)動，對軸承表面起研磨作用。動，對軸承表面起研磨作用。刮傷刮傷進(jìn)入軸承間隙的硬顆?；蜉S徑表面粗糙的微進(jìn)入軸承間隙的硬顆粒或軸徑表面粗糙的微觀輪廓尖峰，在軸承表面劃出線狀傷痕。觀輪廓尖峰，在軸承表面劃出線狀傷痕。膠合

9、膠合當(dāng)瞬時溫升過高，載荷過大，油膜破裂時或當(dāng)瞬時溫升過高，載荷過大，油膜破裂時或供油不足時，軸承表面材料發(fā)生粘附和遷移，造成軸供油不足時，軸承表面材料發(fā)生粘附和遷移，造成軸承損傷。承損傷。疲勞剝落疲勞剝落在載荷得反復(fù)作用下，軸承表面出現(xiàn)與在載荷得反復(fù)作用下，軸承表面出現(xiàn)與滑動方向垂直的疲勞裂紋，擴(kuò)展后造成軸承材料剝落?；瑒臃较虼怪钡钠诹鸭y，擴(kuò)展后造成軸承材料剝落。腐蝕腐蝕潤滑劑在使用中不斷氧化，所生成的酸性物潤滑劑在使用中不斷氧化，所生成的酸性物質(zhì)對軸承材料有腐蝕，材料腐蝕易形成點狀剝落。質(zhì)對軸承材料有腐蝕，材料腐蝕易形成點狀剝落。潘存云教授研制微動磨損微動磨損發(fā)生在名義上相對靜止，實際上存

10、在循環(huán)發(fā)生在名義上相對靜止，實際上存在循環(huán)的微幅相對運(yùn)動的兩個緊密接觸的表面上。的微幅相對運(yùn)動的兩個緊密接觸的表面上。其它失效形式其它失效形式:氣蝕氣蝕氣流沖蝕零件表面引起的機(jī)械磨損；氣流沖蝕零件表面引起的機(jī)械磨損； 流體侵蝕流體侵蝕流體沖蝕零件表面引起的機(jī)械磨損；流體沖蝕零件表面引起的機(jī)械磨損； 電侵蝕電侵蝕電化學(xué)或電離作用引起的機(jī)械磨損；電化學(xué)或電離作用引起的機(jī)械磨損； 軸瓦失效實例軸瓦失效實例:潘存云教授研制疲勞點蝕疲勞點蝕 潘存云教授研制表面劃傷表面劃傷 潘存云教授研制軸瓦磨損軸瓦磨損潘存云教授研制汽車用滑動軸承故障原因的平均比率汽車用滑動軸承故障原因的平均比率其它其它氣蝕氣蝕制造精度

11、低制造精度低腐蝕腐蝕故障原因故障原因6.06.08.18.115.915.911.111.138.338.3比率比率( () )6.76.72.82.85.55.55.65.6比率比率( () )超載超載對中不良對中不良安裝誤差安裝誤差潤滑油不足潤滑油不足不干凈不干凈故障原因故障原因二、滑動軸承的材料二、滑動軸承的材料軸承材料性能的要求軸承材料性能的要求(1) (1) 減摩性減摩性材料副具有較低的摩擦系數(shù)。材料副具有較低的摩擦系數(shù)。(2) (2) 耐磨性耐磨性材料的抗磨性能，通常以磨損率表示。材料的抗磨性能，通常以磨損率表示。(3) (3) 抗膠合抗膠合材料的耐熱性與抗粘附性。材料的耐熱性與抗

12、粘附性。(4) (4) 摩擦順應(yīng)性摩擦順應(yīng)性材料通過表層彈塑性變形來補(bǔ)償軸承滑動表材料通過表層彈塑性變形來補(bǔ)償軸承滑動表 面初始配合不良的能力。面初始配合不良的能力。(5) (5) 嵌入性嵌入性材料容納硬質(zhì)顆粒嵌入，從而減輕軸承滑動表材料容納硬質(zhì)顆粒嵌入，從而減輕軸承滑動表 面發(fā)生刮傷或磨粒磨損的性能。面發(fā)生刮傷或磨粒磨損的性能。(6) (6) 磨合性磨合性軸瓦與軸頸表面經(jīng)短期輕載運(yùn)行后，形成相互吻合軸瓦與軸頸表面經(jīng)短期輕載運(yùn)行后，形成相互吻合 的表面形狀和粗糙度的能力。的表面形狀和粗糙度的能力。軸承材料是指在軸承結(jié)構(gòu)中直接參與摩擦部分的材料，如軸瓦和軸承襯的材料。工程上常用澆鑄或壓合的方法將

13、兩種不同的金屬工程上常用澆鑄或壓合的方法將兩種不同的金屬組合在一起，性能上取長補(bǔ)短。組合在一起，性能上取長補(bǔ)短。軸承襯軸承襯 此外還應(yīng)有足夠的強(qiáng)度和抗腐蝕能力、良好的導(dǎo)熱此外還應(yīng)有足夠的強(qiáng)度和抗腐蝕能力、良好的導(dǎo)熱性、工藝性和經(jīng)濟(jì)性。性、工藝性和經(jīng)濟(jì)性。能同時滿足這些要求的材料是難找的，但應(yīng)根據(jù)具體情況主要的使用要求?；瑒觿虞S軸承承材材料料 金屬材料金屬材料 非金屬材料非金屬材料 軸承合金軸承合金銅合金銅合金鋁基軸承合金鋁基軸承合金鑄鐵鑄鐵多孔質(zhì)金屬材料多孔質(zhì)金屬材料 工程塑料工程塑料碳碳-石墨石墨橡膠橡膠木材木材常用軸承材料常用軸承材料潘存云教授研制（1） 軸承合金白合金、巴氏合金）軸承合

14、金白合金、巴氏合金）是錫、鉛、銻、銅等金屬的合金，是錫、鉛、銻、銅等金屬的合金， 錫或鉛為基體。錫或鉛為基體。 優(yōu)點：優(yōu)點： f 小，抗膠合性能好、對油的吸附性強(qiáng)、耐腐小，抗膠合性能好、對油的吸附性強(qiáng)、耐腐蝕性好、容易跑合、是優(yōu)良的軸承材料，常用于高速、蝕性好、容易跑合、是優(yōu)良的軸承材料，常用于高速、重載的軸承。重載的軸承。缺陷：價格貴、機(jī)械強(qiáng)度較差；缺陷：價格貴、機(jī)械強(qiáng)度較差；只能作為軸承襯材料澆注在鋼、鑄鐵、或青銅軸瓦上。只能作為軸承襯材料澆注在鋼、鑄鐵、或青銅軸瓦上。工作溫度：工作溫度：t6.5 0.5 60 26.5 0.5 60 2號壓延機(jī)脂號壓延機(jī)脂注：注：(1)在潮濕環(huán)境，溫度在

15、在潮濕環(huán)境，溫度在75 120的條件下，應(yīng)考慮選用鈣的條件下，應(yīng)考慮選用鈣-鈉基潤滑鈉基潤滑 脂；脂； (2)在潮濕環(huán)境，溫度在在潮濕環(huán)境，溫度在75以下，沒有以下，沒有3號鈣基脂時也可以用鋁基脂；號鈣基脂時也可以用鋁基脂； (3)工作溫度在工作溫度在110 120可選用鋰基脂或鋇基脂；可選用鋰基脂或鋇基脂； (4)集中潤滑時，稠度要小些。集中潤滑時，稠度要小些。潘存云教授研制但但p 10 MPa時可忽略。變化時可忽略。變化很小很小0.080.080.070.070.060.060.050.050.040.040.030.030.020.020.010.013030 4040 50506060

16、 7070 8080 9090潤滑油的特性：潤滑油的特性：（1溫度溫度 t （2壓力壓力p 選用原則：選用原則：(1) 載荷大、轉(zhuǎn)速低的軸載荷大、轉(zhuǎn)速低的軸承，宜選用粘度大的油；承，宜選用粘度大的油；(2) 載荷小、轉(zhuǎn)速高的軸載荷小、轉(zhuǎn)速高的軸承，宜選用粘度小的油；承，宜選用粘度小的油； 粘粘溫圖溫圖 L-TSA32L-TSA32L-TSA32L-TSA32二、潤滑油及其選擇二、潤滑油及其選擇(3)高溫時，粘度應(yīng)高一些；高溫時，粘度應(yīng)高一些；低溫時，粘度可低一些。低溫時，粘度可低一些。潘存云教授研制表表12-12-滑動軸承潤滑油的選擇滑動軸承潤滑油的選擇 0.1 L-AN68、110、150

17、9.0 L-AN7、10、15 軸徑圓周速度軸徑圓周速度 平均壓力平均壓力 軸徑圓周速度軸徑圓周速度 平均壓力平均壓力 /(m/s) p 3 MPa /(m/s) p (37.5) MPa /(m/s) p 3 MPa /(m/s) p350 才開始氧化，可在水中工作。才開始氧化，可在水中工作。摩擦系數(shù)低，使用溫度范圍廣摩擦系數(shù)低，使用溫度范圍廣 (-60300 )，但遇水性能下降。，但遇水性能下降。摩擦系數(shù)低，只有石墨的一半。摩擦系數(shù)低，只有石墨的一半。使用方式：使用方式：1.1.調(diào)和在潤滑油中；調(diào)和在潤滑油中；2.2.涂覆、燒結(jié)在摩擦表面形成覆蓋膜；涂覆、燒結(jié)在摩擦表面形成覆蓋膜；3.3.

18、混入金屬或塑料粉末中燒結(jié)成型?；烊虢饘倩蛩芰戏勰┲袩Y(jié)成型。其應(yīng)用日漸廣泛三、固體潤滑劑及其選擇三、固體潤滑劑及其選擇特點：可在滑動表面形成固體膜。特點：可在滑動表面形成固體膜。12-6不完全液體潤滑滑動軸承的設(shè)計計算不完全液體潤滑滑動軸承的設(shè)計計算一、失效形式與設(shè)計準(zhǔn)則一、失效形式與設(shè)計準(zhǔn)則 工作狀態(tài)：因采用潤滑脂、油繩或滴油潤滑，由于軸工作狀態(tài)：因采用潤滑脂、油繩或滴油潤滑，由于軸承的不到足夠的潤滑劑，故無法形成完全的承載油膜，承的不到足夠的潤滑劑，故無法形成完全的承載油膜，工作狀態(tài)為邊界潤滑或混合摩擦潤滑。工作狀態(tài)為邊界潤滑或混合摩擦潤滑。失效形式：邊界油膜破裂。失效形式：邊界油膜破裂。

19、設(shè)計準(zhǔn)則：保證邊界膜不破裂。設(shè)計準(zhǔn)則：保證邊界膜不破裂。因邊界膜強(qiáng)度與溫度、軸承材料、軸頸和軸承表面粗糙度、潤滑油供給等有關(guān)，目前尚無精確的計算方法，但一般可作條件性計算。校核內(nèi)容：校核內(nèi)容：驗算摩擦發(fā)熱驗算摩擦發(fā)熱pvpv；驗算滑動速度驗算滑動速度vv。，p，pv的驗算都是平均的驗算都是平均值。考慮到軸瓦不同心，值?？紤]到軸瓦不同心，受載時軸線彎曲及載荷受載時軸線彎曲及載荷變化等的因素，局部的變化等的因素，局部的p或或pv可能不足，故應(yīng)校可能不足，故應(yīng)校核滑動速度核滑動速度v 。 fpv是摩擦力，限制pv 即間接限制摩擦發(fā)熱。驗算平均壓力驗算平均壓力 p p，以保證強(qiáng)度要求；，以保證強(qiáng)度要求

20、；潘存云教授研制二、徑向滑動軸承的設(shè)計計算二、徑向滑動軸承的設(shè)計計算 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/mm)及及 軸頸直徑軸頸直徑d (mm) 驗算及設(shè)計驗算及設(shè)計 ：.驗算軸承的平均壓力驗算軸承的平均壓力p .驗算摩擦熱驗算摩擦熱v軸頸圓周速度，軸頸圓周速度，m/s；B 軸瓦寬度，軸瓦寬度， p 許用壓強(qiáng)。見下許用壓強(qiáng)。見下頁頁 p= pFBdFdn pv 軸承材料的許用值。見軸承材料的許用值。見下頁下頁 pv = FBddn60 1000pvn軸速度，軸速度，m/s；潘存云教授研制3.驗算滑動速度驗算滑動速度v表表12-常用軸瓦及軸承襯材料

21、的性能常用軸瓦及軸承襯材料的性能材料及其代號材料及其代號鑄錫銻軸承合金鑄錫銻軸承合金ZSnSb11Cu6鑄鉛銻軸承合金鑄鉛銻軸承合金ZPbSb16Sn16Cu2鑄錫青銅鑄錫青銅ZCuSn10P1鑄錫青銅鑄錫青銅ZCuSn5Pb5Zn5鑄鋁青銅鑄鋁青銅ZCuAl10Fe3pMPapvMPam/s平穩(wěn)平穩(wěn)沖擊沖擊25202015HBS金屬型金屬型 砂型砂型最高工作最高工作溫度溫度軸徑硬度軸徑硬度150HBS150HBS150HBS150HBS45HBC45HBC45HBC45HBC45HBC45HBC1501501501502802802802802802802727303090908080656

22、56060110110100100151515158 815151010151515151212 v 材料的許用滑動速度材料的許用滑動速度v v表表12-1常用軸瓦及軸承襯材料的性能常用軸瓦及軸承襯材料的性能資料資料 牌號牌號類別類別 （稱號）（稱號）錫基錫基軸承軸承合金合金鉛基鉛基軸承軸承合金合金ZSnSb11Cu6 ZSnSb8Cu4ZPbSb16Sn16Cu2ZCuSn10P1(10-1錫青銅錫青銅)ZPbSb15Sn56Cu3Cd2ZCuSn5Pb5Zn5(5-5-5錫青銅錫青銅)ZCuPb30(30鉛青銅鉛青銅)ZCuAl10Fe3(10-3鋁青銅鋁青銅)15 12 1015 4 1

23、225 12 308 3 1515 10 155 8 520 60 1525 80 201 1 1 51 1 3 53 5 1 13 4 4 25 5 5 2錫青銅錫青銅鉛青銅鉛青銅鋁青銅鋁青銅最大許用值最大許用值 性能比較性能比較 平穩(wěn)載荷平穩(wěn)載荷用于高速、重載用于高速、重載下工作的重要軸下工作的重要軸承，變載荷下易承，變載荷下易于疲勞，價貴。于疲勞，價貴。用于中速、中等用于中速、中等載荷作的軸承，載荷作的軸承，不宜受顯著沖擊。不宜受顯著沖擊。可作為錫銻軸承可作為錫銻軸承合金的代用品。合金的代用品。用于中速重載及用于中速重載及受變載荷的軸承受變載荷的軸承用于中速中載的用于中速中載的軸承軸承用

24、于高速、重載用于高速、重載軸承，承受變載軸承，承受變載和沖擊和沖擊最宜用于潤滑充分最宜用于潤滑充分的低速重載軸承的低速重載軸承說說 明明 沖擊載荷沖擊載荷 p v pvMPa m/s MPa m/s 抗咬抗咬 順應(yīng)性順應(yīng)性 耐蝕耐蝕 疲勞疲勞粘性粘性 嵌入性嵌入性 性性 強(qiáng)度強(qiáng)度注：注：pvpv為不完全潤滑下的許用值為不完全潤滑下的許用值 性能比較：性能比較：15 15 依次由佳到差依次由佳到差 潘存云教授研制潘存云教授研制選擇配合選擇配合一般可選一般可選: H9/d9或或H8/f7、H7/f6 二、止推滑動軸承的計算二、止推滑動軸承的計算 zddFp)(42122p考慮承載的不均勻性，考慮承

25、載的不均勻性， p、pv應(yīng)降低應(yīng)降低50%。 Fd1d2Fd1d2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/mm) (1)根據(jù)軸向載荷和工作要求，根據(jù)軸向載荷和工作要求，選擇軸承結(jié)構(gòu)尺寸和材料；選擇軸承結(jié)構(gòu)尺寸和材料；(2)驗算平均壓力；驗算平均壓力；3)驗算驗算pv值值 2100060)(21ddnv)(30000=12apvddznFpvz軸環(huán)數(shù)軸環(huán)數(shù)表表12-712-7止推滑動軸承的止推滑動軸承的pp、pv pv 未淬火鋼未淬火鋼 青銅青銅 4.05.0 12.5 鑄鐵鑄鐵 2.02.5 p pv軸承合金軸承合金 5.06.0 淬火鋼淬火鋼 軸承合

26、金軸承合金 8.09.0 12.5 青銅青銅 7.58.0 淬火鋼淬火鋼 1215 MPam/s MPa軸環(huán)端面、凸緣軸環(huán)端面、凸緣 軸承軸承 潘存云教授研制潘存云教授研制潘存云教授研制FFFF先分析平行板的情況。板B靜止，板A以速度向左運(yùn)動，板間充滿潤滑油，無載荷時， 液體各層的速度呈三角形分布，近油量與處油量相等，板A不會下沉。但若板A有載荷時，油向兩邊擠出，板A逐漸下沉，直到與B板接觸。如兩板不平行板。板間間隙呈沿運(yùn)動方向由大到小呈收斂楔形分布，且板A有載荷， 當(dāng)板A運(yùn)動時，兩端速度若程虛線分布，則必然進(jìn)油多而出油少。由于液體實際上是不可壓縮的，必將在板內(nèi)擠壓而形成壓力，迫使進(jìn)油端的速度

27、往內(nèi)凹，而出油端的速度往外鼓。進(jìn)油端間隙大而速度曲線內(nèi)凹，出油端間隙小而速度曲線外凸，進(jìn)出油量相等，同時間隙內(nèi)形成的壓力與外載荷平衡，板A不會下沉。這說明了在間隙內(nèi)形成了壓力油膜。這種因運(yùn)動而產(chǎn)生的壓力油膜稱為動壓油膜。各截面的速度圖不一樣，從凹三角形過渡到凸三角形，中間必有一個位置呈三角形分布。 v 潘存云教授研制F v vvh1aah2ccvvh0bbF一、動壓潤滑的形成原理和條件一、動壓潤滑的形成原理和條件 兩平形板之間不能形成壓力油膜！兩平形板之間不能形成壓力油膜！ 動壓油膜動壓油膜因運(yùn)動而產(chǎn)生的壓力油膜。因運(yùn)動而產(chǎn)生的壓力油膜。12-7液體動力潤滑徑向滑動軸承的設(shè)計計算液體動力潤滑徑

28、向滑動軸承的設(shè)計計算形成動壓油膜的必要條件：形成動壓油膜的必要條件：1.兩工件之間的間隙必須有楔形間隙；兩工件之間的間隙必須有楔形間隙；2.兩工件表面之間必須連續(xù)充滿潤滑油或其它液體；兩工件表面之間必須連續(xù)充滿潤滑油或其它液體；3.兩工件表面必須有相對滑動速度。其運(yùn)動芳方向必兩工件表面必須有相對滑動速度。其運(yùn)動芳方向必須保證潤滑油從大截面流進(jìn)，從小截面出來。須保證潤滑油從大截面流進(jìn)，從小截面出來。潘存云教授研制二、流體動力潤滑基本方程的建立二、流體動力潤滑基本方程的建立 為了得到簡化形式的流體動力為了得到簡化形式的流體動力平衡方程平衡方程N(yùn)avierStokes方方程），作如下假設(shè)：程），作如

29、下假設(shè)：流體的流動是層流流體的流動是層流 忽略壓力對流體粘度的影響忽略壓力對流體粘度的影響 略去慣性力及重力的影響，故所研究的單元體為略去慣性力及重力的影響，故所研究的單元體為 靜平衡狀態(tài)或勻速直線運(yùn)動，且只有表面力作用靜平衡狀態(tài)或勻速直線運(yùn)動，且只有表面力作用 于單元體上于單元體上 流體是不可壓縮的流體是不可壓縮的 流體中的壓力在各流體層之間保持為常數(shù)流體中的壓力在各流體層之間保持為常數(shù) 流體滿足牛頓定律，即流體滿足牛頓定律，即 =dud yB實際上粘度隨壓力的增高而增加； 即層與層之間沒有物質(zhì)和能量的交換； vA Axzy潘存云教授研制取微單元進(jìn)行受力分析取微單元進(jìn)行受力分析: +dp+d

30、pppdydz+(+d)dxdz-(p+dp)dydz dxdz=0=dd ydxdpdydu=整理后得整理后得又有又有=dxdpd2ud y2得得任意一點的油膜壓力p沿x方向的變化率，與該點y向的速度梯度的導(dǎo)數(shù)有關(guān)。對對y積分得積分得u= y2+C1y+C2 21dxdp邊界條件邊界條件當(dāng)當(dāng)y=0時，時，u=-vC2 = -v當(dāng)當(dāng)y=h時，時，u=0 C1= h +21dxdphv代入得代入得 u= (y2- hy) +21dxdpv vhy-hBAxzyv潘存云教授研制vvFaaccxzy2dd121d30hvhxpyuqhx任意截面內(nèi)的流量任意截面內(nèi)的流量依據(jù)流體的連續(xù)性原理，通過不同截

31、面的流量是相等的021vhqxbb截面內(nèi)的流量截面內(nèi)的流量該處速度呈三角形分布，間隙厚度為h0負(fù)號表示流速的方向與x方向相反，因流經(jīng)兩個截面的流量相等，故有：=6vdxdph0-hh3得：得：一維雷諾方程一維雷諾方程由上式可得壓力分布曲線由上式可得壓力分布曲線 p=f(x)在在bb處處h=h0， p=pmax速度梯度速度梯度du/dy呈線性分布，其余呈線性分布，其余位置呈非線性分布。流量相等，位置呈非線性分布。流量相等，陰影面積相等。陰影面積相等。液體動壓潤滑的基本方程，它描述了油膜壓力p的變化與動力粘度、相對滑動速度及油膜厚度h之間的關(guān)系。pmaxxph0bb潘存云教授研制 軸承的孔徑軸承的

32、孔徑DD和軸頸的直徑和軸頸的直徑d d名義尺寸相等；直徑間名義尺寸相等；直徑間 隙隙 是公差形成的是公差形成的 軸頸上作用的液體壓力與軸頸上作用的液體壓力與F F相平衡，在與相平衡，在與F F垂直的方垂直的方 向，合力為零向，合力為零軸頸最終的平衡位置可用軸頸最終的平衡位置可用aa和偏心距和偏心距e e來表示來表示 軸承工作能力取決于軸承工作能力取決于hlimhlim，它與，它與 、 、 和和F F等有等有關(guān)，關(guān)，應(yīng)保證應(yīng)保證 hlimhhlimhF Fy =F Fx 0 Fy =F Fx = 0徑向滑動軸承動壓油膜的形成過程：徑向滑動軸承動壓油膜的形成過程：靜止靜止 爬升爬升將軸起抬將軸起抬

33、轉(zhuǎn)速繼續(xù)升高轉(zhuǎn)速繼續(xù)升高質(zhì)心左移質(zhì)心左移穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)達(dá)到工作轉(zhuǎn)速穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)達(dá)到工作轉(zhuǎn)速e 偏心距偏心距eahlim潘存云教授研制三、徑向滑動軸承的幾何關(guān)系和承載量系數(shù)三、徑向滑動軸承的幾何關(guān)系和承載量系數(shù)最小油膜厚度最小油膜厚度 hmin= e r(1-) 定義定義 e / e / 為偏心率為偏心率 直徑間隙直徑間隙 D d 半徑間隙半徑間隙 R r / 2定義連心線定義連心線OO1為極坐標(biāo)的極軸為極坐標(biāo)的極軸 相對間隙相對間隙 / r / r / d / d hlim穩(wěn)定工作位置如圖所示穩(wěn)定工作位置如圖所示 ，連心線與外載荷的方向形成一偏位角，連心線與外載荷的方向形成一偏位角， eah0設(shè)軸孔半徑

34、為設(shè)軸孔半徑為 R, r 直徑為直徑為 D， d ，偏心距偏心距e 偏位角偏位角a在三角形在三角形 中有中有R2 e2+ （r+h)2 2e(r+h)cos v 22sin1cosReRehr解得：hDd略去二次微量略去二次微量 ，并取根號為正號，得，并取根號為正號，得22sinRe)cos1 ()cos1 (rh任意位置油膜厚度任意位置油膜厚度 將將dx=rd, v=r，h0, h代入上式得代入上式得壓力最大處的油膜厚度壓力最大處的油膜厚度 )cos1 (00h0為壓力最大處的極角。為壓力最大處的極角。 =6vdxdph0-hh3將一維雷諾方程將一維雷諾方程 改寫成極坐標(biāo)的形式改寫成極坐標(biāo)的

35、形式 3002)cos1 ()cos(cos6ddp積分得積分得 1d)cos1 ()cos(cos63002p積分可得軸承單位寬度上的油膜承載力積分可得軸承單位寬度上的油膜承載力 )cos()(180cosaayppp在外載荷方向的分量在外載荷方向的分量 d)cos(da2121rprppyyd)cos(d)cos1 ()cos(cos6a3002211r 理論上只要將理論上只要將py乘以軸承寬度就可得到油膜總承乘以軸承寬度就可得到油膜總承載能力，但在實際軸承中，由于油可能從軸承兩端泄載能力，但在實際軸承中，由于油可能從軸承兩端泄漏出來，考慮這一影響時，壓力沿軸向呈拋物線分布。漏出來，考慮這

36、一影響時，壓力沿軸向呈拋物線分布。潘存云教授研制潘存云教授研制油膜壓力沿軸向的分布油膜壓力沿軸向的分布理論分布曲線理論分布曲線水平直線，各處壓力一樣；水平直線，各處壓力一樣；實際分布曲線實際分布曲線拋物線拋物線且曲線形狀與軸承的寬徑比且曲線形狀與軸承的寬徑比B/d有關(guān)。有關(guān)。FdD B B FdDB/d=1/4FdDB/d=1/3FdDB/d=1/2FdDB/d=1潘存云教授研制FdDB/d= 潘存云教授研制潘存云教授研制2yy21BzCpp油膜沿軸承寬度上的壓力分布表達(dá)式為油膜沿軸承寬度上的壓力分布表達(dá)式為 py為無限寬度軸承沿軸向為無限寬度軸承沿軸向單位寬度上的油膜壓力；單位寬度上的油膜壓

37、力；C為取決于寬徑比和偏心為取決于寬徑比和偏心率的系數(shù)率的系數(shù); 對于有限寬度軸承，油膜的總承載能力為對于有限寬度軸承，油膜的總承載能力為 p22/2/ydd1CBzpFBB式中式中Cp為承載量系數(shù)，計算很困難，工程上可查表確定。為承載量系數(shù)，計算很困難，工程上可查表確定。dDFyz B 或或vBFBFC2d22P解釋這些參數(shù)的含義 表表12-7有限寬度滑動軸承的承載量系數(shù)有限寬度滑動軸承的承載量系數(shù)Cp0.3 0.4 0.5 0.6 0.65 0.7 0.75 0.80 0.85 0.90 0.925 0.95 0.975 0.99 0.3 0.052 0.0826 0.128 0.203

38、0.259 0.347 0.475 0.699 1.122 2.074 3.352 5.73 15.15 50.52 0.4 0.0893 0.141 0.216 0.339 0.431 0. 573 0.776 1.079 1.775 3.195 5.055 8.393 21.00 65.26 0.5 0.133 0.209 0.317 0.493 0.622 0. 819 1.098 1.572 2.428 4.261 6.615 10.706 25.62 75.86 0.6 0.182 0.283 0.427 0.655 0.819 1. 070 1.418 2.001 3.036 5.

39、214 7.956 12.64 29.17 83.21 0.6 0.234 0.361 0.538 0.816 1.014 1.312 1.720 2.399 3.580 6.029 9.072 14.14 31.88 88.90 0.7 0.287 0.439 0.647 0.972 1.199 1.538 1.95 2.754 4.053 6.721 9.992 15.37 33.99 92.89 0.8 0.339 0.515 0.754 1.118 1.371 1.745 2.248 3.067 4.459 7.294 10.753 16.37 35.66 96.35 0.9 0.39

40、1 0.589 0.853 1.253 1.528 1.929 2.469 3.372 4.808 7.772 11.38 17.18 37.00 98.95 1.0 0.440 0.658 0.947 1.377 1.669 2.097 2.664 3.580 5.106 8.186 11.91 17.86 38.12 101.15 1.1 0.487 0.723 1.033 1.489 1.796 2.247 2.838 3.787 5.364 8.533 12.35 18.43 39.04 102.90 1.2 0. 529 0.784 1.111 1.590 1.912 2.379 2

41、.990 3.968 5.586 8.831 12.73 18.91 39.81 104.42 1.3 0. 610 0.891 1.248 1.763 2.099 2.600 3.242 4.266 5.947 9.304 13.34 19.68 41.07 106.84 1.4 0. 763 1.001 1.483 2.070 2.446 2.981 3.671 4.778 6.54 10.091 14.34 20.97 43.11 110.79 承載量系數(shù)承載量系數(shù)Cp相對偏心率相對偏心率B/d四、最小油膜厚度四、最小油膜厚度 動力潤滑軸承的設(shè)計應(yīng)保證動力潤滑軸承的設(shè)計應(yīng)保證 hminh

42、其中其中 h=S(Rz1+Rz2)S 安全系數(shù)，常取安全系數(shù)，常取S2。一般軸承可取為一般軸承可取為3.2m和和6.3m，或，或1.6 m和和3.2m。重要軸承可取為重要軸承可取為0.8m和和1.6m，或，或0.2m和和0.4m。Rz1、Rz2 軸頸和軸承孔表面粗糙度十點高度。軸頸和軸承孔表面粗糙度十點高度?？紤]表面幾何形狀誤差和軸頸撓曲變形等加工方法、表面粗糙度及表面微觀不平度十點高度加工方法、表面粗糙度及表面微觀不平度十點高度Ra加工加工方法方法表面粗糙表面粗糙度代號度代號研磨、拋光、研磨、拋光、超精加工等超精加工等Ra / m 10 6.3 3.2 1.6 0.8 0.4 0.2 0.1

43、 0.05鉆石刀鏜鉆石刀鏜頭、鏜磨頭、鏜磨鉸、精磨，鉸、精磨，刮刮(每平方厘每平方厘米米35個點個點)精車或精鏜，精車或精鏜，中等磨光，中等磨光，刮刮(每平方厘每平方厘米米1.5個點個點)3.21.60.80.40.20.10.050.0250.012五、軸承的熱平衡計算五、軸承的熱平衡計算 熱平衡方程：產(chǎn)生的熱量熱平衡方程：產(chǎn)生的熱量=散失的熱量散失的熱量 Q=Q1+Q2 其中，摩擦熱其中，摩擦熱 Q=fv W 式中式中 q 潤滑油流量潤滑油流量m3/s； 滑油密度滑油密度kg/m3；c 潤滑油的比熱容，潤滑油的比熱容，J/(kg )；ti 油出口溫度油出口溫度 ；to 油入口溫度油入口溫度

44、 ；3 表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)表面?zhèn)鳠嵯禂?shù) W/(m2 )?；蛶ё叩臒峄蛶ё叩臒酫1 = qc(to-ti) W軸承散發(fā)的熱軸承散發(fā)的熱 Q2 =3dB (to-ti) W潘存云教授研制溫升公式溫升公式 vvBdqcpfttt310vBdq其中其中 潤滑油流量系數(shù)潤滑油流量系數(shù) 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 0.240.220.200.180.160.140.120.100.080.060.04qvBd=0.4Bd 1.3 2.0 1.5 1.0 0.8 0.7 0.6 0.5 0.9 摩擦系數(shù)摩擦系數(shù) 55. 0pf系數(shù)系數(shù)與寬徑比有關(guān)，若與寬徑比有關(guān)，若B/d 35 4

45、0時，表明軸承承載能力有冗余，時，表明軸承承載能力有冗余，可采取如下措施：可采取如下措施： 增大表面粗糙度，以降低成本增大表面粗糙度，以降低成本減小間隙，提高旋轉(zhuǎn)精度減小間隙，提高旋轉(zhuǎn)精度加寬軸承，充分利用軸承的承載能力加寬軸承，充分利用軸承的承載能力潘存云教授研制潘存云教授研制 當(dāng)當(dāng) t1 35 40時，表明軸承的承載能力不足，時，表明軸承的承載能力不足，可采取如下措施：可采取如下措施：加散熱片，以增大散熱面積加散熱片，以增大散熱面積在保證承載能力的不下降的條件下，適當(dāng)增大在保證承載能力的不下降的條件下，適當(dāng)增大 軸承間隙軸承間隙提高軸和軸承的加工精度提高軸和軸承的加工精度油泵油泵冷冷卻卻器

46、器冷冷卻卻水水風(fēng)冷風(fēng)冷增加冷卻裝置加風(fēng)扇、冷卻水管、循環(huán)油冷卻增加冷卻裝置加風(fēng)扇、冷卻水管、循環(huán)油冷卻六、軸承參數(shù)的選擇六、軸承參數(shù)的選擇 取值范圍：取值范圍：B/d=0.31.5 影響效果：影響效果：B/d小，有利于提高穩(wěn)定性，增大端排泄小，有利于提高穩(wěn)定性，增大端排泄量量 以降低溫度；以降低溫度； B/d大，增大軸承的承載能力。大，增大軸承的承載能力。0.61.5 電動機(jī)、發(fā)電機(jī)、離心機(jī)、電動機(jī)、發(fā)電機(jī)、離心機(jī)、 齒輪變速器齒輪變速器;寬徑比寬徑比B/d 運(yùn)用運(yùn)用 : B/d= 0.31.0 汽輪機(jī)、鼓風(fēng)機(jī)汽輪機(jī)、鼓風(fēng)機(jī); 0.81.2 機(jī)車、拖拉機(jī)機(jī)車、拖拉機(jī); 0.60.9 軋鋼機(jī)。軋

47、鋼機(jī)。 相對間隙相對間隙 影響因素：載荷和速度，軸徑尺寸，寬度影響因素：載荷和速度，軸徑尺寸，寬度/直徑，調(diào)直徑，調(diào)心心 才干，加工精度。才干，加工精度。選取原則：選取原則： （1速度高，速度高，取大值；取大值； 載荷小，載荷小，取小值；取小值； （2直徑大，寬徑比小，調(diào)心性能好，加工精度高，直徑大，寬徑比小，調(diào)心性能好，加工精度高， 取小值；反之，取小值；反之，取大值。取大值。運(yùn)用運(yùn)用 = 0.0010.0002汽輪機(jī)、電動機(jī)、發(fā)汽輪機(jī)、電動機(jī)、發(fā) 電機(jī)、齒輪變速器電機(jī)、齒輪變速器 0.00020.0015軋鋼機(jī)鐵路機(jī)車輛軋鋼機(jī)鐵路機(jī)車輛0.00020.00125機(jī)床、內(nèi)燃機(jī)機(jī)床、內(nèi)燃機(jī) 0

48、.00020.00125鼓風(fēng)機(jī)、離心機(jī)鼓風(fēng)機(jī)、離心機(jī)一般軸承，按如下經(jīng)驗公式計算一般軸承，按如下經(jīng)驗公式計算 9/319/410)60/(n潤滑油粘度潤滑油粘度 6/73/110)60/(n對承載能力，功耗、溫升都有影響對承載能力，功耗、溫升都有影響 根據(jù)平均溫度根據(jù)平均溫度 tm = (ti + to )/2 tm = (ti + to )/2 決定潤滑油決定潤滑油粘度粘度 設(shè)計時假設(shè)，設(shè)計時假設(shè)，tm=50 75 tm=50 75 ，計算所得應(yīng)在，計算所得應(yīng)在 ti= 35 40ti= 35 40 初始計算時，可取初始計算時，可取 七、液體動力潤滑徑向滑動軸承的設(shè)計過程七、液體動力潤滑徑向

49、滑動軸承的設(shè)計過程 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(mm)。設(shè)計及驗算設(shè)計及驗算 （1） 保證在平均油溫保證在平均油溫 tm下下 hmin h選擇軸承材料，驗算選擇軸承材料，驗算 p、v、pv。選擇軸承參數(shù)，如軸承寬度選擇軸承參數(shù)，如軸承寬度(B)、相對間隙、相對間隙() 和潤滑油和潤滑油() 。計算承載量系數(shù)計算承載量系數(shù)(Cp)并查表確定偏心率并查表確定偏心率()。計算最小油膜厚度計算最小油膜厚度(hmin)和許用油膜厚度和許用油膜厚度(h)。（3） 極限工作能力校核極限工作能力校核根據(jù)直徑間隙根據(jù)直徑間隙(

50、)，選擇配合。，選擇配合。? 根據(jù)最大間隙根據(jù)最大間隙(max)和最小間隙和最小間隙(min) ，校核，校核軸軸? 承的最小油膜厚度和潤滑油入口油溫。承的最小油膜厚度和潤滑油入口油溫。（4） 繪制軸承零件圖繪制軸承零件圖 （2） 驗算溫升驗算溫升 計算軸承與軸頸的摩擦系數(shù)計算軸承與軸頸的摩擦系數(shù)( f )。計算軸承溫升計算軸承溫升(t )和潤滑油入口平均溫度和潤滑油入口平均溫度( ti )。根據(jù)寬徑比根據(jù)寬徑比( B/d)和偏心率和偏心率()查取潤滑油流量系數(shù)。查取潤滑油流量系數(shù)。12-8其它形式滑動軸承簡介其它形式滑動軸承簡介一、無潤滑軸承一、無潤滑軸承 又稱干摩擦軸承又稱干摩擦軸承 無潤滑軸承無潤滑軸承 工作時外界不提供潤滑劑。工作時外界不提供潤滑劑。 自潤滑軸承自潤滑軸承 軸承材料本身就是固體潤滑劑，軸承材料本身就