滑動(dòng)軸承課件

(1)概述；(2)徑向滑動(dòng)軸承的主要結(jié)構(gòu)型式；(3)滑動(dòng)軸承的失效形式及常用材料；(4)軸瓦結(jié)構(gòu)；(5)滑動(dòng)軸承潤(rùn)滑劑的選用；(6)不完全液體潤(rùn)滑的軸承設(shè)計(jì)計(jì)算；(7)液體動(dòng)力潤(rùn)滑徑向滑動(dòng)軸承設(shè)計(jì)計(jì)算；主要內(nèi)容基本要求重點(diǎn)和難點(diǎn)（1）了解滑動(dòng)軸承的類型和用途；（2）了解滑動(dòng)軸承的結(jié)構(gòu)、軸承材料的選擇及軸瓦的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)；（3）不完全液體潤(rùn)滑的軸承設(shè)計(jì)計(jì)算；（4）了解液體動(dòng)壓軸承的承載機(jī)理和液體動(dòng)壓滑動(dòng)軸承基本方程。重點(diǎn)：液體動(dòng)壓潤(rùn)滑滑動(dòng)軸承的工作原理，向心軸承的設(shè)計(jì)計(jì)算；難點(diǎn)：液體動(dòng)壓潤(rùn)滑的形成原理。

由于結(jié)構(gòu)與制造的原因，一般說來：滾動(dòng)軸承摩阻小、起動(dòng)靈敏；標(biāo)準(zhǔn)化程度高，質(zhì)優(yōu)價(jià)廉；便于使用與維護(hù)；故廣泛應(yīng)用于一般尺寸、中速、中載的一般工作條件下和運(yùn)動(dòng)機(jī)械中。①載荷特重；②承受巨大沖擊載荷和振動(dòng)載荷；③回轉(zhuǎn)精度要求特高；④轉(zhuǎn)速特大；⑤尺寸很大或很?。虎藿Y(jié)構(gòu)上要求軸承剖分時(shí)；⑦特殊工作條件下（如水、腐蝕介質(zhì)中）。滑動(dòng)軸承更有優(yōu)勢(shì)。滑動(dòng)軸承已標(biāo)準(zhǔn)化第一節(jié)概述但是，在下列情況：一、滑動(dòng)軸承的特點(diǎn)及其應(yīng)用場(chǎng)合按承載分按摩擦狀態(tài)分徑向滑動(dòng)軸承，承受徑向載荷止推滑動(dòng)軸承，承受軸向載荷液體潤(rùn)滑軸承不完全液體潤(rùn)滑軸承動(dòng)壓軸承靜壓軸承二、類型

相對(duì)運(yùn)動(dòng)的表面就有磨損，要改善磨損，用潤(rùn)滑油。按表面的潤(rùn)滑情況將摩擦分為：摩擦面間不加潤(rùn)滑劑，一般金屬f

0.15。軸承中不允許存在這種狀態(tài)。摩擦表面間有一層油膜，f=0.05～0.3。是軸承的最低要求。干摩擦：邊界摩擦：三、幾種摩擦狀態(tài)摩擦特性曲線：

一般向心滑動(dòng)軸承適用。ηn/p稱為軸承特性系數(shù)。它影響摩擦狀態(tài)的原因…。摩擦面被油層分開。

混合摩擦：液體摩擦：靜壓f=0.005～0.001動(dòng)壓f=0.001～0.01第二節(jié)徑向滑動(dòng)軸承的的主要結(jié)構(gòu)整體式結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單安裝困難間隙不可調(diào)一、整體式徑向滑動(dòng)軸承整體式軸瓦軸承襯軸承襯剖分式：結(jié)構(gòu)較繁，間隙可調(diào)，廣泛采用

結(jié)構(gòu)上可作成水平剖分、傾斜剖分（受力方向與拋分面基本垂直，偏差15內(nèi)）、可調(diào)心的以適合不同的用途。二、剖分式徑向滑動(dòng)軸承

剖分式軸瓦第三節(jié)滑動(dòng)軸承的失效形式及常用材料一、滑動(dòng)軸承的失效形式1.磨粒磨損:硬顆粒進(jìn)入軸承間隙或嵌入軸承表面…2.刮傷：軸承間隙中的硬顆粒和表面粗糙度的輪廓頂峰…4.疲勞剝落（疲勞磨損）：3.膠合（粘著磨損）：5.腐蝕（化學(xué)磨損）：

潤(rùn)滑劑在使用中不斷氧化，生成酸性物質(zhì)…；氧對(duì)巴氏合金的腐蝕，SnO2、SnO；硫?qū)y或銅軸承材料的腐蝕、潤(rùn)滑油中的水分…。失

效

形

式

圖

例磨損及膠合點(diǎn)蝕及金屬剝落基本要求耐磨性

磨損少減摩性摩擦系數(shù)小其他要求：抗膠合性耐腐蝕性強(qiáng)度順應(yīng)性、嵌入性、跑合性導(dǎo)熱性工藝性經(jīng)濟(jì)性軸承合金(巴氏合金)錫基鉛基銻、銅金屬硬粒錫基體或鉛基體綜合性能好機(jī)械強(qiáng)度較低價(jià)昂軸承合金澆鑄在鋼或鑄鐵的軸瓦基體上軸瓦和軸承襯材料統(tǒng)稱為軸承材料。二、軸瓦及軸承襯承材料1.對(duì)軸承材料的要求2.常用材料輕載、低速的軸瓦材料錫青銅中速、中載或重載鋁青銅低速重載鉛青銅高速重載鐵或銅粉末混入石墨壓制燒結(jié)而成多孔性存油，用于載荷平穩(wěn)、低速和加油不便場(chǎng)合。石墨、塑料、橡膠、尼龍等摩擦系數(shù)小、耐磨、耐腐蝕、承載低、熱變形大鑄鐵銅合金粉末冶金非金屬材料

強(qiáng)度高，承載能力大，耐磨性和導(dǎo)熱性優(yōu)于軸承合金。但其可塑性差，不易跑合，與之相配的軸徑須淬硬。常用軸瓦及軸承材料的性能見P280表12-2雙金屬軸瓦，三金屬軸瓦，厚瓦，薄瓦。第四節(jié)軸瓦結(jié)構(gòu)一、軸瓦的形式和構(gòu)造：整體式、剖分式二、軸瓦的結(jié)構(gòu)要素

定位唇：防止軸瓦在軸承中移動(dòng)

壁厚油孔油槽壁厚定位唇油室

油孔和油槽：將油引入軸承

油室：存油第五節(jié)滑動(dòng)軸承潤(rùn)滑劑的選用減小摩擦，降低磨損，冷卻，防銹，防塵和吸振。

潤(rùn)滑脂是潤(rùn)滑油與金屬皂的混合物，呈半固體形態(tài)。其稠度大，不易流失，無冷卻效果，物化穩(wěn)定性差，摩阻大，有緩沖、吸振作用、承載能力大，故只適合低速（）重載、難以經(jīng)常供油的場(chǎng)合。一、潤(rùn)滑脂的選擇潤(rùn)滑劑分類：流體（液體為主）、脂、固體。潤(rùn)滑油為常用。潤(rùn)滑目的：潤(rùn)滑脂的主要指標(biāo)是針入度和滴點(diǎn)。潤(rùn)滑脂有鈣基、鈉基和鋰基之分，一般說來：鈣基抗水性好、耐熱性差、價(jià)廉鈉基抗水性差、耐熱性好、防腐性較好鋰基抗水性和耐熱性好鋁基抗水性好、有防銹作用、耐熱性差1.壓力高、速度低時(shí)，選針入度小一些的；反之…。2.軸承的工作溫度應(yīng)低于滴點(diǎn)溫度地20

30℃。3.鈣基耐水不耐溫，工作溫度低于60℃，鈉基耐溫不耐水，工作溫度低于115

145℃，鋰基最好，但價(jià)格稍貴。工作溫度低在-20

150℃。選擇原則

潤(rùn)滑油的物理和化學(xué)指標(biāo)主要有：粘度、粘度指數(shù)、油性、凝點(diǎn)、閃點(diǎn)、酸值和殘?zhí)剂康?。?duì)于大多數(shù)滑動(dòng)軸承來講，粘度是最主要的指標(biāo)，也是選擇軸承用油的主要依據(jù)；對(duì)混合摩擦狀態(tài)的滑動(dòng)軸承來講，則油性也是很重要的指標(biāo)。二、潤(rùn)滑油的選擇1）外載大—

難形成油膜—

選粘度高的油2）速度高—

摩擦大—

選粘度低的油3）溫度高—

油變稀—

選粘度高的油4）比壓大—

油易擠出—

選粘度高的油潤(rùn)滑油選擇原則石墨、MoS2

、聚四氟乙烯樹脂等。

f小，用于特殊場(chǎng)合，如高溫介質(zhì)中、或低速重載條件下。1.水：主要用于橡膠軸承、酚醛膠布軸承的潤(rùn)滑。2.液態(tài)金屬：汞、液態(tài)鈉、鋰、鉀等。主要用于宇宙飛行器中的某些軸承。3.氣體：只能用于特別高速輕載之處。三、固體潤(rùn)滑劑四、其它潤(rùn)滑劑第六節(jié)不完全液體摩擦滑動(dòng)軸承設(shè)計(jì)計(jì)算1.限制平均壓強(qiáng)：

是避免壓強(qiáng)過大使邊界膜破裂從而導(dǎo)致金屬直接接觸產(chǎn)生的劇烈磨損。對(duì)于轉(zhuǎn)速很低或間歇轉(zhuǎn)動(dòng)的軸，只需進(jìn)行這項(xiàng)計(jì)算。軸頸直徑，mm軸承所承受的徑向載荷，N軸瓦材料的許用壓力，見P280表12-2目的一、徑向滑動(dòng)軸承軸承寬度，mm,由B/d定

考慮到功熱當(dāng)量，值與軸承單位面積的摩擦功耗（）成正比，因此限制值也就是限制軸承的溫升，從而避免溫度過高使?jié)櫥?。?duì)于連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)軸承，通常都應(yīng)進(jìn)行這項(xiàng)計(jì)算。2.限制值：軸頸的圓周速度，m/s軸承材料的許用值，見P280表12-2軸頸的轉(zhuǎn)速，r/min3.限制速度：

當(dāng)過大，即使和值都在允許的范圍內(nèi)，軸承也可能很快磨損，故還必須限制滑動(dòng)速度。見P280表12-2滑動(dòng)軸承常用配合

止推滑動(dòng)軸承止推面多采用環(huán)形止推面（很少用實(shí)心的），采用多環(huán)軸頸可承受較大的載荷，同時(shí)能承受雙向載荷。但這種軸承必須作成沿軸線剖分的。21d1d2dd2d1d二、止推滑動(dòng)軸承計(jì)算內(nèi)容為：1.限制平均壓強(qiáng)：環(huán)的數(shù)目軸環(huán)直徑，mm軸孔直徑，mm限制平均壓強(qiáng)P是為了防止軸承發(fā)生過度的磨料磨損2.限制值：軸承材料的許用值，見P287表12-5d2d1d限制pv是為了防止軸承溫度過高而發(fā)生膠合第七節(jié)液體動(dòng)壓潤(rùn)滑徑向滑動(dòng)軸承設(shè)計(jì)計(jì)算

潤(rùn)滑油把兩個(gè)相對(duì)運(yùn)動(dòng)表面完全分隔開時(shí)的摩擦稱為液體摩擦，由于兩固體表面并不接觸，因此理論上不存在磨損，摩擦阻力的大小也僅僅取決于潤(rùn)滑油的性質(zhì)（主要是粘度）。實(shí)現(xiàn)液體摩擦有兩種方法：1）輸入壓力油以平衡載荷，由于可在軸承未工作時(shí)就將兩表面分開，故稱為靜壓軸承。2）在一定條件下，利用軸頸轉(zhuǎn)動(dòng)起來后的泵油作用把油帶入摩擦表面，形成壓力油膜將兩摩擦表面分開。這種滑動(dòng)軸承稱為液體動(dòng)壓軸承。

靜壓軸承本身價(jià)廉，但附屬液壓系統(tǒng)昂貴，故應(yīng)用受限；液體動(dòng)壓應(yīng)用要廣泛的多，但應(yīng)注意，由于存在起動(dòng)和停車，所以液體動(dòng)壓軸承還是存在固體間的摩擦和磨損。軸頸和軸瓦同心時(shí)兩平行板的摩擦狀況軸頸和軸瓦偏心時(shí)兩傾斜板的摩擦狀況層與層間靠?jī)?nèi)摩擦阻力(粘性)帶動(dòng)前進(jìn)油層間壓力無變化，平行板間潤(rùn)滑油不產(chǎn)生壓力沿方向按線性變化潤(rùn)滑油不可壓縮“擁擠”形成壓力一、壓力油膜形成的原理abcdy靜止板B0移動(dòng)板Ah二、液體動(dòng)壓潤(rùn)滑的基本方程：假設(shè)：1）粘度與壓力和Y值無關(guān)。2）潤(rùn)滑油沿Z向無流動(dòng)。4）潤(rùn)滑油是牛頓流體。5）潤(rùn)滑油無質(zhì)量。6）潤(rùn)滑油不可壓縮。

取截面x處的一個(gè)單元體分析，存在如下靜力平衡條件：3）潤(rùn)滑油油性良好，與固體表面吸附牢固。y0靜止板B移動(dòng)板Ahb化簡(jiǎn)后得：考慮到假設(shè)有：于是：表示壓力沿X方向的變化與速度沿Y軸方向的變化關(guān)系帶入邊界條件：解得：即：1.油層的速度分布積分：2.潤(rùn)滑油的流量假設(shè)：無側(cè)漏，z方向尺寸無限大，則通過間隙高度為的任意截面上單位寬度(z方向)的流量為：流體是連續(xù)的一維雷諾方程當(dāng)

時(shí)，p有極大值，此時(shí)，該截面的流量為：靜止板移動(dòng)板對(duì)平行板平行板間油膜壓力沿x方向無變化，等于入口處壓力()對(duì)傾斜板入口處速度圖形為凹形出口處速度圖形為凸形1）油膜壓力沿x方向變化規(guī)律在處油膜厚度為u沿y方向線性分布油膜壓力達(dá)y0靜止板B移動(dòng)板A1）兩工作表面必須形成收斂的楔形間隙；若則2）兩工作表面必須有一定的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，且v方向是從大口到小口；無粘度各油層無速度兩板間油無流動(dòng)不能形成油膜壓力3）間隙中必須連續(xù)充滿具有一定粘度的潤(rùn)滑油。2）形成流體動(dòng)力潤(rùn)滑的必要條件(1)停車(2)啟動(dòng)金屬直接接觸摩擦力使軸頸左移油膜壓力將軸頸托起，其合力將軸頸右推(3)隨著油膜壓力將軸頸完全托起其合力與外載平衡(4)為工作轉(zhuǎn)速油膜壓力偏心距e三、徑向滑動(dòng)軸承動(dòng)壓油膜形成過程1.轉(zhuǎn)換為極坐標(biāo)系取連線為極坐標(biāo)軸偏心距直徑間隙相對(duì)間隙偏心率半徑間隙四、徑向滑動(dòng)軸承的幾何關(guān)系和承載量系數(shù)任意處(A點(diǎn))的油膜厚度：最小油膜厚度最大油膜壓力處的厚度2.承載能力的推導(dǎo)過程代入雷諾方程承載區(qū)任意點(diǎn)A的油膜壓力沿y