《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ) 第4版》 課件 11滑動(dòng)軸承

第十一章滑動(dòng)軸承

一、主要內(nèi)容1.摩擦的性質(zhì)與分類；

2.滑動(dòng)軸承的特點(diǎn)及應(yīng)用；3.滑動(dòng)軸承的結(jié)構(gòu)；4.非液體滑動(dòng)軸承的設(shè)計(jì)計(jì)算；5.流體動(dòng)壓潤(rùn)滑形成原理；6.徑向滑動(dòng)軸承動(dòng)壓油膜形成過程；學(xué)習(xí)指導(dǎo)二、重點(diǎn)與難點(diǎn)1.摩擦與潤(rùn)滑的基本知識(shí)；

2.滑動(dòng)軸承的基本結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；

3.軸瓦的材料的選擇原則；

4.非液體摩擦滑動(dòng)軸承的設(shè)計(jì)計(jì)算；

5.液體動(dòng)壓潤(rùn)滑的形成條件及設(shè)計(jì)計(jì)算。

非液體摩擦軸承的特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，使用方便。損耗較大。液體摩擦軸承的特點(diǎn)：

（1）在高速重載下能正常工作，壽命長(zhǎng)、精度高；

（2）可做成剖分式的，能滿足特殊結(jié)構(gòu)的需要；（3）具有很好的吸震、緩沖和阻尼作用；（4）徑向尺寸比滾動(dòng)軸承??；（5）起動(dòng)摩擦阻力較大。概述：按照兩表面的潤(rùn)滑狀況，摩擦分：第一節(jié)摩擦狀態(tài)

不加潤(rùn)滑劑時(shí)，相對(duì)運(yùn)動(dòng)的零件表面直接接觸，這樣產(chǎn)生的摩擦稱為干摩擦。摩擦力的大小：摩擦力大小可表示為：1、干摩擦2、邊界摩擦兩表面加入潤(rùn)滑油后，在金屬表面形成一層邊界膜，它可能是物理吸附膜，也可能是化學(xué)反應(yīng)膜，不滿足流體動(dòng)壓形成條件。雖有動(dòng)壓力，但壓力較低。油膜較薄時(shí)，在載荷的作用下，邊界膜互相接觸，這種摩擦狀態(tài)稱為邊界摩擦。3、液體摩擦當(dāng)兩摩擦表面被流體（液體或氣體）完全隔開時(shí)，摩擦表面不會(huì)產(chǎn)生金屬間的直接摩擦，流體層間的粘剪阻力就是摩擦力，這種摩擦稱為流體摩擦。運(yùn)動(dòng)副表面材料不斷損失的現(xiàn)象稱為磨損。第二節(jié)潤(rùn)滑劑和潤(rùn)滑裝置

一、摩擦、磨損、潤(rùn)滑基本知識(shí)

1.摩擦、磨損在外力作用下一個(gè)物體相對(duì)另一個(gè)物體運(yùn)動(dòng)或有運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)時(shí)，由法向外力引起的兩物體接觸面產(chǎn)生切向力，這種現(xiàn)象稱為摩擦，這種切向力稱為摩擦力。單位時(shí)間內(nèi)材料的磨損量（體積、重量、厚度等）稱為磨損率。根據(jù)磨損結(jié)果著重對(duì)磨損表面外觀的描述：點(diǎn)蝕磨損、膠合磨損、擦傷磨損等根據(jù)磨損機(jī)理：粘著磨損、磨料磨損、疲勞磨損、腐蝕磨損（1）粘度粘度是表示潤(rùn)滑油粘性的指標(biāo)，即流體抵抗變形的能力，它表征油層間內(nèi)摩擦阻力的大小。粘度的大小可以用動(dòng)力粘度和運(yùn)動(dòng)粘度等指標(biāo)來表示。2.潤(rùn)滑1)潤(rùn)滑油a.動(dòng)力粘度(絕對(duì)粘度)相距1m，面積為1的兩層平行液體間，產(chǎn)生的相對(duì)移動(dòng)速度時(shí)，所需施加的力為1N，則這種液體的動(dòng)力粘度為，單位是。b.運(yùn)動(dòng)粘度γ流體的動(dòng)力粘度與同溫度下的密度ρ的比值,稱為運(yùn)動(dòng)粘度。（2）油性（3）凝點(diǎn)潤(rùn)滑脂是潤(rùn)滑油與各種稠化劑的混合物。2)潤(rùn)滑脂鈣基潤(rùn)滑脂鈉基潤(rùn)滑脂鋰基潤(rùn)滑脂具有良好的抗水性，目前應(yīng)用最多，但耐熱能力差，工作溫度。

具有較高的耐熱性，工作溫度可達(dá)，但抗水性差。既能抗水、耐高溫()，而且有較好的機(jī)械安全性，是一種多用途的潤(rùn)滑脂。二、潤(rùn)滑裝置

1.油潤(rùn)滑(1)針閥式油杯(2)芯捻式油杯(3)飛濺潤(rùn)滑(4)壓力循環(huán)潤(rùn)滑2.脂潤(rùn)滑常見潤(rùn)滑裝置有旋轉(zhuǎn)式油杯第三節(jié)滑動(dòng)軸承的結(jié)構(gòu)形式

滑動(dòng)軸承按所受載荷情況：徑向滑動(dòng)軸承和推力滑動(dòng)軸承。一、徑向滑動(dòng)軸承

1.整體式徑向滑動(dòng)軸承整體式軸承結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,磨損后間隙過大時(shí)無法調(diào)整;軸頸只能從軸承端部安裝和拆卸。2.剖分式徑向滑動(dòng)軸承剖分式徑向滑動(dòng)軸承裝拆方便,還可以通過增減剖分面上的調(diào)整墊片的厚度來調(diào)整間隙。推力軸承由軸承座和推力軸頸組成二、推力滑動(dòng)軸承

所謂軸承材料指的是軸瓦材料?；瑒?dòng)軸承最常見的失效形式是軸瓦磨損、膠合、疲勞剝落和由制造工藝原因而引起的軸承襯脫落。一、軸瓦材料對(duì)軸瓦材料的主要要求是：（1）摩擦因數(shù)小；（2）導(dǎo)熱性好，熱膨脹系數(shù)?。唬?）耐磨、耐蝕、抗膠合能力強(qiáng)；（4）具有良好的嵌藏性及適應(yīng)性；（5）要有足夠的機(jī)械強(qiáng)度和可塑性。第四節(jié)軸瓦及軸承襯材料

軸瓦材料可分為三類：金屬材料、粉末冶金材料和非金屬材料。金屬材料包括軸承合金、青銅、黃銅、鋁合金和鑄鐵。

1.軸承合金軸承合金又稱白金或巴氏合金錫基軸承合金，如ZChSnSb10-6，ZChSnSb8-4鉛基軸承合金，如ZChPbSb16-16-2，ZChPbSb15-15-3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。2.青銅抗膠合能力僅次于軸承合金，強(qiáng)度較高。鑄錫磷青銅鉛青銅鋁青銅3.黃銅4.鋁合金5.鑄鐵6.粉末冶金材料7.軸承塑料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)體稱瓦背。整體式軸瓦軸瓦和軸承一般采用過盈配合二、軸瓦結(jié)構(gòu)剖分式軸瓦為了向摩擦表面間加注潤(rùn)滑劑,在軸承上方開設(shè)注油孔。值大表明摩擦功大,溫升大,邊界膜易破壞,其限制條件為:1.軸承的單位壓強(qiáng)p壓強(qiáng)P過大可能使軸瓦產(chǎn)生塑性變形破壞邊界膜,而且一旦出現(xiàn)干摩擦狀態(tài)則加速磨損。應(yīng)保證壓強(qiáng)不超過允許值[p],即2.驗(yàn)算軸承的值

第五節(jié)非液體摩擦滑動(dòng)軸承的設(shè)計(jì)計(jì)算

一、徑向滑動(dòng)軸承的計(jì)算≤≤對(duì)于跨度較大的軸二、非液體摩擦推力滑動(dòng)軸承的計(jì)算1.驗(yàn)算單位壓強(qiáng)2.驗(yàn)算值3.驗(yàn)算速度≤≤≤液體潤(rùn)滑定義:利用一定速度的粘性流體相對(duì)摩擦運(yùn)動(dòng)來形成收斂形間隙，使軸頸和軸瓦工作表面間產(chǎn)生很大的壓力。即使在相當(dāng)大的載荷作用下，仍能維持兩摩擦表面間的液體摩擦狀態(tài)，稱其為液體潤(rùn)滑。液體動(dòng)壓軸承：徑向軸承推力軸承靠液體動(dòng)壓力使其在液體摩擦狀態(tài)下工作的。第六節(jié)液體動(dòng)壓滑動(dòng)軸承簡(jiǎn)介

分類：一、流體動(dòng)壓潤(rùn)滑形成原理1.兩平行板情況a）由于潤(rùn)滑油的粘性以及它與平板間的吸附作用，吸附于板A的油層流速為v，吸附于板B的油層流速為零，當(dāng)板上無載荷時(shí)，兩板間帶進(jìn)的油量等于帶出的油量，潤(rùn)滑油維持連續(xù)流動(dòng)，A板不會(huì)下沉；b）若板A上承受載荷p時(shí)，油將向兩邊擠出，于是板A逐漸下沉，直到與板B接觸。這說明兩平行板之間是不可能形成壓力油膜的。2.兩板不平行情況當(dāng)板A以速度v運(yùn)動(dòng)時(shí)，由于入口截面aa處的間隙大于出口截面cc處的間隙，則進(jìn)油多而出油少。潤(rùn)滑油是不可壓縮的，迫使進(jìn)口端潤(rùn)滑油的速度圖形向內(nèi)凹，出口端油的速度圖形向外凸。油層速度呈圖中實(shí)線所示的曲線分布，使帶進(jìn)的油量等于帶出的油量。間隙內(nèi)形成的液體壓力將與外載荷p平衡，使板A與板B分開。這說明在間隙內(nèi)形成了壓力油膜。

這種借助于相對(duì)運(yùn)動(dòng)而在軸承間隙中形成的壓力油膜稱為動(dòng)壓油膜。相對(duì)滑動(dòng)表面之間必須形成收斂的楔形間隙(通稱油楔)；根據(jù)以上分析可知，形成動(dòng)壓油膜的必要條件有：2)兩工作表面間要有一定的相對(duì)滑動(dòng)速度，并使?jié)櫥蛷拇蠼孛媪魅?，從小截面流出?)間隙間要連續(xù)充滿具有一定粘度的潤(rùn)滑油或其他粘性流體。此外，對(duì)一定的載荷p，必須使粘度、速度

及間隙等合適匹配。二、徑向滑動(dòng)軸承動(dòng)壓油膜形成過程a)軸頸與軸瓦兩表面間自然形成一收斂的楔形空間；b)軸頸轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，速度極低，摩擦力的作用下迫使軸頸向右滾動(dòng)而偏移爬升；c)轉(zhuǎn)速增大，楔形間隙內(nèi)形成的油膜壓力將軸頸推開而與軸承脫離接觸。隨著軸頸表面圓周速度增大，帶入楔形空間的油量也逐漸增加，右側(cè)楔形油膜產(chǎn)生一定的動(dòng)壓力，將軸頸向左浮起；d)當(dāng)機(jī)器達(dá)到穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，軸頸則處于此位置。

第七節(jié)靜壓軸承與空氣軸承簡(jiǎn)介

一、靜壓軸承主要特點(diǎn)：潤(rùn)滑狀態(tài)和油膜壓力與軸頸轉(zhuǎn)速的關(guān)系很??；軸速變化和轉(zhuǎn)向改變對(duì)油膜剛性的影響很??；2)提高油壓就可以提高承載能力，在重載條件下也可以獲得液體潤(rùn)滑；3)由于機(jī)器在起動(dòng)前就能建立潤(rùn)滑油膜，因此起動(dòng)力矩小。二、空氣軸承

空氣一種取之不盡的流體，空氣粘度隨溫度變化小、耐輻射對(duì)機(jī)器不會(huì)發(fā)生污染。因而在要求高速、高溫、低溫、摩擦小以及有放射線存在的場(chǎng)合，空氣潤(rùn)滑軸承顯示了它的特殊功能。典型習(xí)題

【答】：

1)非液體摩擦滑動(dòng)軸承得特點(diǎn)是：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低、摩擦大、磨損大、效率低，適用于低速、輕載、不重要的機(jī)械。如手動(dòng)機(jī)械、農(nóng)業(yè)機(jī)械等。

2)液體摩擦滑動(dòng)軸承得特點(diǎn)是：摩擦小、效率高、工作平穩(wěn)、可減振緩沖，適用于高速、重載、高精度的機(jī)械。如水輪機(jī)、汽輪機(jī)、大中型發(fā)電機(jī)、內(nèi)燃機(jī)、軋鋼機(jī)等。但設(shè)計(jì)制造、調(diào)整、維護(hù)成本高。

例1：滑動(dòng)軸承有何特點(diǎn)，它適用于何種場(chǎng)合？例2：非液體摩擦滑動(dòng)軸承怎樣計(jì)算？

【答】：非液體摩擦滑動(dòng)軸承目前尚沒有精確的算法。當(dāng)前只能按條件性的算法進(jìn)行計(jì)算。

1、磨損計(jì)算(限制壓強(qiáng))。為防止軸承工作面上被過度損壞，以減輕磨損，常限制工作投影面上的平均壓強(qiáng)。2、發(fā)熱計(jì)算(限制

值)。對(duì)長(zhǎng)期運(yùn)轉(zhuǎn)的軸承驗(yàn)算其發(fā)熱，發(fā)熱來自摩擦功，它正比于因而限制值。

3、驗(yàn)算速度。對(duì)于長(zhǎng)跨距的軸及可能較小，但軸的誤