第12章 滑動(dòng)軸承

§12-1概述§12-6液體動(dòng)力潤(rùn)滑滑動(dòng)軸承的設(shè)計(jì)計(jì)算第十二章滑動(dòng)軸承§12-2滑動(dòng)軸承的結(jié)構(gòu)形式、失效形式及常用材料§12-3軸瓦結(jié)構(gòu)§12-4潤(rùn)滑劑的選用§12-5混合潤(rùn)滑滑動(dòng)軸承的設(shè)計(jì)計(jì)算軸承——支承軸頸，使軸做回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)?；瑒?dòng)軸承滾動(dòng)軸承概述一、滑動(dòng)軸承類型

徑向軸承（向心軸承）（受Fr）止推軸承（推力軸承）（受Fa）

承載方向不同：概述無(wú)潤(rùn)滑軸承

潤(rùn)滑狀態(tài)流體潤(rùn)滑軸承非流體潤(rùn)滑軸承概述二、滑動(dòng)軸承的特點(diǎn)

(1)承載能力高(2)工作平穩(wěn)可靠、噪聲低(3)徑向尺寸小(4)精度高(5)流體潤(rùn)滑時(shí)，摩擦、磨損較小(6)油膜有一定的吸振能力(1)非流體摩擦滑動(dòng)軸承、摩擦較大，磨損嚴(yán)重。(2)流體動(dòng)力摩擦滑動(dòng)軸承在起動(dòng)、停車、載荷、轉(zhuǎn)速變化比較大的情況下難于實(shí)現(xiàn)流體摩擦。(3)流體摩擦滑動(dòng)軸承設(shè)計(jì)、制造、維護(hù)費(fèi)用較高。優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)概述滑動(dòng)軸承的結(jié)構(gòu)形式一、徑向滑動(dòng)軸承的結(jié)構(gòu)１．整體式徑向滑動(dòng)軸承特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低廉。應(yīng)用：低速、輕載或間歇性工作的機(jī)器中。軸承座整體軸套螺紋孔油杯孔因磨損而造成的間隙無(wú)法調(diào)整。只能從沿軸向裝入或拆出。２．剖分式徑向滑動(dòng)軸承特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)復(fù)雜、可以調(diào)整磨損而造成的間隙、安裝方便。應(yīng)用場(chǎng)合：低速、輕載或間歇性工作的機(jī)器中。剖分式軸承對(duì)開(kāi)式軸承(剖分軸套)

滑動(dòng)軸承的結(jié)構(gòu)形式3、調(diào)心式滑動(dòng)軸承軸瓦與軸承之間不是柱面配合，而是球面配合，軸瓦可隨著軸的彎曲而轉(zhuǎn)動(dòng)，適應(yīng)軸徑的偏斜。通常的滑動(dòng)軸承要限制軸徑的長(zhǎng)度，用寬徑比來(lái)表示L/d，一般L/d=0.5~1.5。當(dāng)L/d>1.5時(shí)，常用調(diào)心式滑動(dòng)軸承?；瑒?dòng)軸承的結(jié)構(gòu)形式徑向滑動(dòng)軸承的典型結(jié)構(gòu)3二、止推滑動(dòng)軸承的結(jié)構(gòu)止推滑動(dòng)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：◆空心式：軸頸接觸面上壓力分布較均勻，潤(rùn)滑條件較實(shí)心式的改善。◆單環(huán)式：利用軸頸的環(huán)形端面止推，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，潤(rùn)滑方便，廣泛用于低速、輕載的場(chǎng)合?！舳喹h(huán)式：不僅能承受較大的軸向載荷，有時(shí)還可承受雙向軸向載荷。

由于各環(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%。

空心式單環(huán)式多環(huán)式

滑動(dòng)軸承的結(jié)構(gòu)形式滑動(dòng)軸承的失效形式及常用材料1軸承表面的磨粒磨損、刮傷、咬粘(膠合)、疲勞剝落和腐蝕。三、滑動(dòng)軸承常見(jiàn)失效形式有：

滑動(dòng)軸承的失效形式滑動(dòng)軸承的失效形式及常用材料2滑動(dòng)軸承的材料四、對(duì)滑動(dòng)軸承材料的要求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。軸承材料性能應(yīng)滿足以下要求：◆減摩性：材料副具有較低的摩擦系數(shù)?！裟湍バ裕翰牧系目鼓バ阅?，通常以磨損率表示?！艨挂д承裕翰牧系哪蜔嵝耘c抗粘附性?！裟Σ另槕?yīng)性：材料通過(guò)表層彈塑性變形來(lái)補(bǔ)償軸承滑動(dòng)表面初始配合不良的能力?！羟度胄裕翰牧先菁{硬質(zhì)顆粒嵌入，從而減輕軸承滑動(dòng)表面發(fā)生刮傷或磨粒磨損的性能。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?！裟ズ闲裕狠S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（或性質(zhì)）。五、常用材料(1)鑄鐵——有游離的石墨能有潤(rùn)滑作用(2)軸承合金——又稱巴氏合金或白合金適于輕載、低速，不受沖擊的場(chǎng)合。由錫（Sn）、鉛（Pb）、銻（Sb）、銅（Cu）等組成。錫或鉛為基體（軟），含有銻錫（Sb-Sn）或銅錫（Cu-Sn）的晶粒（硬）?！簿ЯＦ鹉湍プ饔?，軟基體則增加材料的塑性。特點(diǎn)：嵌入性、順應(yīng)性最好，抗膠合性好，但機(jī)械強(qiáng)度較低。作為軸承襯澆注在軟鋼或青銅軸瓦的表面1.金屬材料滑動(dòng)軸承的材料(4)鋁基合金——強(qiáng)度高、耐磨性、耐腐蝕和導(dǎo)熱性好(3)銅合金——青銅基體錫青銅：減摩、耐磨性最好；應(yīng)用較廣，強(qiáng)度比軸承合金高，適于重載、中速。鉛青銅：抗膠合能力強(qiáng)；適于高速、重載。鋁青銅：強(qiáng)度及硬度較高，抗膠合性差；適于低速、重載傳動(dòng)。低錫—用于高速中小功率柴油機(jī)軸承。高錫—用于高速大功率柴油機(jī)軸承?；瑒?dòng)軸承的材料(5)多孔質(zhì)金屬材料（粉末冶金）——含油軸承(6)非金屬材料——塑料、橡膠特點(diǎn)：組織疏松多孔，孔隙中能大量吸收潤(rùn)滑油，也

稱含油軸承，具有自潤(rùn)滑的性能。塑料——f小，耐腐蝕，具有自潤(rùn)滑性能，但導(dǎo)熱性差，易變形，承載能力差。如酚醛樹(shù)脂、聚銑胺（尼龍）等；可用油，也可用水潤(rùn)滑。橡膠——彈性大，允許軸線一定偏斜，用水作潤(rùn)滑劑，用于環(huán)境較臟污處。例如水泵、水輪機(jī)和其它水下機(jī)械用軸承。原理：利用鐵或銅和石墨粉末、樹(shù)脂混合經(jīng)壓型、燒結(jié)、整形、浸油而制成?；瑒?dòng)軸承的材料滑動(dòng)軸承的軸瓦結(jié)構(gòu)1軸瓦結(jié)構(gòu)一、基本結(jié)構(gòu)類型按構(gòu)造分類整體式對(duì)開(kāi)式按加工分類鑄造軋制按尺寸分類厚壁薄壁按材料分類單材料多材料需從軸端安裝和拆卸，可修復(fù)性差?？梢灾苯訌妮S的中部安裝和拆卸，可修復(fù)。節(jié)省材料，但剛度不足，故對(duì)軸承座孔的加工精度要求高。具有足夠的強(qiáng)度和剛度，可降低對(duì)軸承座孔的加工精度要求。強(qiáng)度足夠的材料可以直接作成軸瓦，如黃銅，灰鑄鐵。軸瓦襯強(qiáng)度不足，故采用多材料制作軸瓦。鑄造工藝性好，單件、大批生產(chǎn)均可，適用于厚壁軸瓦。只適用于薄壁軸瓦，具有很高的生產(chǎn)率。

滑動(dòng)軸承的軸瓦結(jié)構(gòu)2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(duì)開(kāi)式厚壁鑄造軸瓦多材料、對(duì)開(kāi)式薄壁軋制軸瓦

軸瓦結(jié)構(gòu)滑動(dòng)軸承的軸瓦結(jié)構(gòu)31、軸瓦的定位◆

目的：防止軸瓦相對(duì)于軸承座產(chǎn)生軸向和周向的相對(duì)移動(dòng)。◆方法：對(duì)于軸向定位有：對(duì)于周向定位有：凸緣軸瓦一端或兩端做凸緣定位唇定位唇（凸耳）緊定螺釘緊定螺釘軸瓦圓柱銷軸承座銷釘

二、軸瓦設(shè)計(jì)時(shí)的注意事項(xiàng)軸瓦結(jié)構(gòu)2、軸瓦的油孔及油槽◆目的：把潤(rùn)滑油導(dǎo)入軸頸和軸承所構(gòu)成的運(yùn)動(dòng)副表面?！粼瓌t：盡量開(kāi)在非承載區(qū)，盡量不要降低或少降低承載區(qū)油膜的承載能力；軸向油槽不能開(kāi)通至軸承端部，應(yīng)留有適當(dāng)?shù)挠头饷?。◆形式：按油槽走向分——沿軸向、繞周向、斜向、螺旋線等。按油槽數(shù)量分——單油槽、多油槽等。單軸向油槽開(kāi)在非承載區(qū)（在最大油膜厚度處）雙軸向油槽開(kāi)在非承載區(qū)（在軸承剖分面上）雙斜向油槽（用于不完全液體潤(rùn)滑軸承）

軸瓦結(jié)構(gòu)滑動(dòng)軸承潤(rùn)滑劑的選擇1滑動(dòng)軸承潤(rùn)滑劑的選擇◆

特點(diǎn)：無(wú)流動(dòng)性，可在滑動(dòng)表面形成一層薄膜?！暨m用場(chǎng)合：要求不高、難以經(jīng)常供油，或者低速重載以及作擺動(dòng)運(yùn)動(dòng)的軸承中。◆選擇原則：１．當(dāng)壓力高和滑動(dòng)速度低時(shí)，選擇針入度小一些的品種；反之，選擇針入度大一些的品種。２．所用潤(rùn)滑脂的滴點(diǎn)，一般應(yīng)較軸承的工作溫度高約20～30℃，以免工作時(shí)潤(rùn)滑脂過(guò)多地流失。３．在有水淋或潮濕的環(huán)境下，應(yīng)選擇防水性能強(qiáng)的鈣基或鋁基潤(rùn)滑脂。在溫度較高處應(yīng)選用鈉基或復(fù)合鈣基潤(rùn)滑脂。

1、潤(rùn)滑脂及其選擇滑動(dòng)軸承潤(rùn)滑劑的選擇2滑動(dòng)軸承潤(rùn)滑劑的選擇2、潤(rùn)滑油及其選擇◆特點(diǎn)：有良好的流動(dòng)性，可形成動(dòng)壓、靜壓或邊膜界潤(rùn)滑膜?！暨m用場(chǎng)合：不完全液體滑動(dòng)軸承和完全液體潤(rùn)滑滑動(dòng)軸承?！暨x擇原則：主要考慮潤(rùn)滑油的粘度。轉(zhuǎn)速高、壓力小時(shí)，油的粘度應(yīng)低一些；反之，粘度應(yīng)高一些。高溫時(shí)，粘度應(yīng)高一些；低溫時(shí)，粘度可低一些。不完全液體潤(rùn)滑滑動(dòng)軸承的設(shè)計(jì)計(jì)算1混合潤(rùn)滑滑動(dòng)軸承的設(shè)計(jì)計(jì)算一、失效形式與設(shè)計(jì)準(zhǔn)則◆工作狀態(tài)：因采用潤(rùn)滑脂、油繩或滴油潤(rùn)滑，故無(wú)法形成完全的承載油膜，工作狀態(tài)為邊界潤(rùn)滑或混合摩擦潤(rùn)滑?！羰问剑耗p和膠合?！粼O(shè)計(jì)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(rùn)滑油供給等有關(guān)，目前尚無(wú)精確的計(jì)算方法，但一般可作條件性計(jì)算?！粜：藘?nèi)容：１．驗(yàn)算平均壓力p≤[p]，防止過(guò)度磨損。２．驗(yàn)算摩擦發(fā)熱pv≤[pv]，防止膠合。３．驗(yàn)算滑動(dòng)速度v≤[v]，p，pv的驗(yàn)算都是平均值。考慮到軸瓦不同心，受載時(shí)軸線彎曲及載荷變化等的因素，局部的p或pv可能不足，故應(yīng)校核滑動(dòng)速度v

。

不完全液體潤(rùn)滑滑動(dòng)軸承的設(shè)計(jì)計(jì)算2二、徑向滑動(dòng)軸承的設(shè)計(jì)計(jì)算◆已知條件：外加徑向載荷F(N)、軸頸轉(zhuǎn)速n(r/mm)及軸頸直徑d(mm)

◆驗(yàn)算及設(shè)計(jì)：１．驗(yàn)算軸承的平均壓力p(MPa)B—軸承寬度，mm（根據(jù)寬徑比B/d確定）

[p]—軸瓦材料的許用壓力，MPa。２．驗(yàn)算摩擦熱v—軸頸圓周速度，m/s；[pv]—軸承材料的pv許用值，MPa·m/s３．驗(yàn)算滑動(dòng)速度v(m/s)[v]—材料的許用滑動(dòng)速度４．選擇配合

一般可選H9/d9或H8/f7、H7/f6混合潤(rùn)滑滑動(dòng)軸承的設(shè)計(jì)計(jì)算一、流體潤(rùn)滑的基本方程式假設(shè)條件：(1)Z向無(wú)限長(zhǎng)，潤(rùn)滑油在Z向沒(méi)有流動(dòng)。(2)壓力p不隨y值的大小而變化。(3)潤(rùn)滑油粘度η不隨壓力而變化。(4)潤(rùn)滑油處于層流狀態(tài)。(5)流體為牛頓流體。(6)忽略慣性力和重力的影響。1.流體潤(rùn)滑的基本方程式流體動(dòng)力潤(rùn)滑滑動(dòng)軸承的設(shè)計(jì)計(jì)算(1)相對(duì)運(yùn)動(dòng)的兩表面間必須形成收斂的楔形間隙。(2)被油膜分開(kāi)的兩表面必須有一定的相對(duì)滑動(dòng)速度，運(yùn)動(dòng)方向?yàn)槭褂蛷拇罂诹鬟M(jìn),小口流出。(3)潤(rùn)滑油必須有一定的粘度，供油要連續(xù)、充分。形成流體動(dòng)力潤(rùn)滑(即形成動(dòng)壓油膜)的必要條件是：兩平形板之間不能形成壓力油膜！流體動(dòng)力潤(rùn)滑滑動(dòng)軸承的設(shè)計(jì)計(jì)算2.徑向滑動(dòng)軸承形成流體動(dòng)力潤(rùn)滑的過(guò)程軸頸與軸瓦直接接觸，屬于半干摩擦狀態(tài)。這時(shí)由于軸瓦對(duì)軸頸的摩擦力方向與軸頸表面的圓周速度方向相反，迫使軸頸沿軸瓦表面瞬時(shí)向右滾動(dòng)上爬。這時(shí)軸的轉(zhuǎn)速足夠高，潤(rùn)滑劑被轉(zhuǎn)動(dòng)的軸頸帶到一個(gè)收斂形的空間內(nèi)，流體膜將軸頸與軸瓦摩擦表面分開(kāi)，形成動(dòng)壓潤(rùn)滑。流體動(dòng)力潤(rùn)滑滑動(dòng)軸承的設(shè)計(jì)計(jì)算液體動(dòng)力潤(rùn)滑徑向滑動(dòng)軸承的設(shè)計(jì)計(jì)算4二、徑向滑動(dòng)軸承的幾何關(guān)系和承載量系數(shù)1.工作時(shí)的主要幾何參數(shù)

直徑間隙：半徑間隙：偏心率：偏心距：相對(duì)間隙：最小油膜厚度：hmin=δ－e＝

rψ(1-c)

流體動(dòng)力潤(rùn)滑滑動(dòng)軸承的設(shè)計(jì)計(jì)算2.承載量計(jì)算與承載量系數(shù)三、最小油膜厚度δ1、δ2—軸頸、軸承孔表面粗糙度十點(diǎn)高度，具體選參見(jiàn)P296表12-5。S——考慮到表面幾何形狀不準(zhǔn)確和零件變形而保留的安全系數(shù)，S≥2。流體動(dòng)力潤(rùn)滑滑動(dòng)軸承的設(shè)計(jì)計(jì)算四、軸承的熱平衡計(jì)算軸承產(chǎn)生的熱量H=油流動(dòng)帶走熱量H1+軸承散發(fā)熱量H2—軸承的摩擦系數(shù)按下式計(jì)算：—一個(gè)隨軸承寬徑比變化而變化的系數(shù)。當(dāng)B/d<1時(shí)，當(dāng)B/d≥1時(shí)，1、單位時(shí)間內(nèi)軸承產(chǎn)生的熱量流體動(dòng)力潤(rùn)滑滑動(dòng)軸承的設(shè)計(jì)計(jì)算2、單位時(shí)間內(nèi)油流動(dòng)帶走熱量—軸承潤(rùn)滑油的流量，單位m3/s，由P298圖12-18

所示的潤(rùn)滑油流量系數(shù)求出。—潤(rùn)滑油的比熱容，即單位質(zhì)量潤(rùn)滑油的熱容量，約為1675~2090J/（kg·oC）；—潤(rùn)滑油的密度，約為850～900/m3；—潤(rùn)滑油入口的溫度，通常為35～40oC—潤(rùn)滑油出口的溫度，允許的最高值查相關(guān)機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)。流體動(dòng)力潤(rùn)滑滑動(dòng)軸承的設(shè)計(jì)計(jì)算—軸承的表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)，單位為W/m2·oC。輕型或散熱條件不好的軸承取50W/m2·oC；中型或普通通風(fēng)條件的軸承取80W/m2·oC；重型或冷卻條件好的軸承取140W/m2·oC。3、單位時(shí)間內(nèi)軸承散發(fā)熱量所以：變形后得到：流體動(dòng)力潤(rùn)滑滑動(dòng)軸承的設(shè)計(jì)計(jì)算兩種情況：1、若ti

＞40℃，表示軸承容易達(dá)到熱平衡，其承載能力尚未用盡?？赏ㄟ^(guò)降低tm、增大粗造度方法，重新計(jì)算。2、若ti

＜35℃，表示不易達(dá)到熱平衡。可通過(guò)加大間隙、降低粗造度方法，重新計(jì)算。潤(rùn)滑油平均溫度tm先給定tm（一般取50~75oC之間），再按變形后的to-ti求出Δt，用上式校核ti

，校核軸