第7章滑動軸承.ppt

1、滑動軸承,概述 徑向滑動軸承的主要結(jié)構(gòu)型式 軸瓦的材料和結(jié)構(gòu) 滑動軸承潤滑劑的選擇 不完全液體潤滑滑動軸承設(shè)計計算 液體動力潤滑徑向滑動軸承設(shè)計計算 其它型式滑動軸承簡介,1 概述,一、軸承的功用和分類 1功用：用于支承軸，并且實現(xiàn)軸的旋轉(zhuǎn)運動（承受載荷和相對運動） 2根據(jù)摩擦性質(zhì)分為：滑動摩擦軸承（滑動軸承）和滾動摩擦軸承（滾動軸承）。 二、滑動軸承的分類 1根據(jù)承受載荷分 徑向軸承：承受徑向載荷，例如直齒輪軸承（Fr）； 止推軸承：承受軸向載荷，例如斜齒輪軸承（Fa）。 2根據(jù)滑動表面的潤滑狀態(tài) 液體潤滑軸承： 非液體潤滑軸承（邊界潤滑或混合潤滑狀態(tài)）： 無潤滑軸承：,3根據(jù)液體潤滑承載機(jī)

2、理 液體動潤滑軸承（液體動壓軸承）： 液體靜壓潤滑軸承： 本章主要討論液體動壓潤滑軸承，工程中一般設(shè)計成或。 三、滑動軸承的特點和應(yīng)用 1優(yōu)點： 軸頸與軸瓦靠面接觸，可用于承受載荷特殊的情況（重載、振動載荷、沖擊載荷等）：內(nèi)燃機(jī)、汽輪機(jī)等； 用于支承剛度要求高的情況：機(jī)床； 用于旋轉(zhuǎn)運動精度高的場合：儀表； 用于轉(zhuǎn)速特別高的場合：電機(jī)； 用于徑向尺寸受到限制的場合：（曲軸的軸承）,2缺點： 液體動壓軸承，設(shè)計復(fù)雜，結(jié)構(gòu)較繁，在起動和止動時存在非液體摩擦； 非液體潤滑軸承，磨損嚴(yán)重，易出現(xiàn)膠合； 軸向尺寸較大。 四、設(shè)計內(nèi)容 1）軸承的型式和結(jié)構(gòu)； 2）軸瓦的結(jié)構(gòu)和材料選擇； 3）軸承的結(jié)構(gòu)參數(shù)

3、； 4）潤滑劑的選擇和供應(yīng)； 5）軸承的工作能力及熱平衡計算。,2 徑向滑動軸承的主要結(jié)構(gòu)型式,（1）整體式徑向滑動軸承 組成 優(yōu)點 缺點 用途,（2）剖分式徑向滑動軸承 組成、特點與用途,（3）自動調(diào)心式徑向滑動軸承 組成 特點 用途,（4）間隙可調(diào)式徑向滑動軸承 組成 特點 用途,3 軸瓦材料和結(jié)構(gòu),3.1 軸瓦的材料 滑動軸承的失效形式 磨料磨損 膠合：重載、油膜破裂或潤滑不良，產(chǎn)生粘附和遷移； 點蝕（疲勞剝落） 腐蝕,磨 粒 磨 損,咬粘（膠合）,疲勞剝落,腐蝕,氣蝕、流體侵蝕、電侵蝕和微動磨損,對軸承材料的要求 良好的減摩性（摩擦系數(shù)低）、耐磨性（抗磨損）和抗咬粘性（耐熱性和抗粘附）

4、； 良好的摩擦順應(yīng)性、嵌入性和磨合性； 足夠的強(qiáng)度和抗腐蝕能力； 良好的導(dǎo)熱性、工藝性、經(jīng)濟(jì)性等。 常用軸承材料 （1）軸承合金（巴氏合金，以錫或鉛為基體） 滿足要求，價格貴，多用于重載、中高速； （2）銅合金 廣泛應(yīng)用，滿足要求，對用于高、中速，中等、重載； （3）鋁合金 滿足要求，要求軸頸淬火； （4）灰鑄鐵及耐磨鑄鐵 用于輕載、低速，不受沖擊載荷的場合； （5）粉末冶金 （6）非金屬材料：塑料、石墨等。,3.2 軸瓦的結(jié)構(gòu) 一、軸瓦的型式和構(gòu)造 整體式：,剖分式軸瓦：厚壁軸瓦和薄壁軸瓦,二、軸瓦的定位,三、油孔及油槽 目的及原則 對液體動壓徑向軸承 軸向油槽（適用于軸頸單向旋轉(zhuǎn)、載荷變化

5、不大的場合，通常油槽寬度比軸承稍短，防止?jié)櫥蛷亩瞬看罅苛魇В?整體式徑向軸承：單軸向油槽，開在最大油膜厚度位置，以保證潤滑油從壓力最小的地方輸入軸承； 剖分式徑向軸承：雙軸向油槽，開在軸承剖分面上。,周向油槽：適用載荷方向變動范圍超過1800的場合，開在軸承寬度中部。,非液體潤滑徑向軸承：油孔可開在承載區(qū)； 油槽的寬度軸承寬度的80%，油槽尺寸可查手冊。,4 滑動軸承潤滑劑的選擇,4.1 滑動軸承潤滑劑的選擇 4.2 潤滑方式與供油裝置 潤滑方式的選擇 潤滑裝置,采用潤滑脂進(jìn)行潤滑時，一般使用黃油杯，杯內(nèi)貯滿潤滑脂，定時或隨時旋轉(zhuǎn)杯蓋，即可將潤滑脂擠入軸承。,低速和間歇工作的軸承，可以定期

6、用油槍向軸承的油孔內(nèi)注油。為防止污物進(jìn)入軸承，可以在油孔上加裝壓注油杯。,黃油杯,壓注油杯,(a)針閥式油杯 （b）油繩式油杯,中速中載的軸承：應(yīng)采用連續(xù)供油的潤滑方式。 對于高速重載或變載荷的滑動軸承：采用壓力循環(huán)潤滑。它是利用油泵經(jīng)油路系統(tǒng)將潤滑油壓到軸承表面，油泵的供油壓力通常為0.10.5MPa。,5 不完全液體潤滑滑動軸承設(shè)計計算,1、失效形式和設(shè)計準(zhǔn)則 1失效形式：磨損、膠合 2設(shè)計準(zhǔn)則：邊界油膜不破裂 通常采用條件性計算（驗算）：適用于可靠性要求不高的低速、重載或間歇工作的軸承。 2、徑向滑動軸承的計算 已知：軸承所受徑向載荷Fr、軸頸轉(zhuǎn)速n及軸頸直徑。 設(shè)計內(nèi)容：確定軸承結(jié)構(gòu)、

7、材料等，驗算工作能力。,設(shè)計步驟 根據(jù)工作條件和使用要求，確定軸承的結(jié)構(gòu)型式，選擇軸承材料； 確定寬徑比（B/d，B為軸承寬度）； B/d太?。河鸵讖膬啥肆魇?，使軸瓦過快磨損； B/d過大：散熱差，溫升高，易引起軸瓦邊緣的局部磨損。一般取B/d0.51.5。 根據(jù)寬徑比B/d和d，可確定軸承寬度B，在確定軸承寬度時，還應(yīng)考慮到機(jī)器結(jié)構(gòu)尺寸的限制。, 驗算軸承的工作能力 （1）平均壓力p的驗算 式中 p為軸瓦材料的許用壓力。 （2）pv的驗算 式中 v為軸頸圓周速度，pv軸承材料的pv許用值。 （3）滑動速度v的驗算：對壓力p較小的軸承 vv 式中 v許用滑動速度。,選擇軸承的配合：H9/d9、

8、H8/f7、H7/f6。 選擇潤滑劑和潤滑裝置 3、止推滑動軸承的結(jié)構(gòu)形式,a)實心式 b)空心式 c)單環(huán)式 d)多環(huán)式,4、止推滑動軸承的計算,6 液體動力潤滑徑向軸承設(shè)計計算,6.1 液體動力潤滑的承載機(jī)理,6.2 液體動力潤滑的基本方程 基本假設(shè),利用y=0和y=h（為所取單元體處的油膜厚度）處的速度邊界條件，即可求出油層的速度分布，進(jìn)而可得到 式中h0兩表面間油壓最大處的間隙； h任一載面處的間隙； 潤滑油粘度。 形成流體動力潤滑的必要條件 1.潤滑油有一定粘度，供油 要充分； 2.表面間有相對運動速度； 3.有收斂的油楔。,6.3 徑向滑動軸承形成液體動力潤滑的過程,a)靜止 b)

9、啟動 c)穩(wěn)定運轉(zhuǎn),6.4 徑向滑動軸承的幾何關(guān)系和承載量系數(shù),1.幾何關(guān)系 （1）建立坐標(biāo)系 o為極點，oo1為極軸 a： 1：h1： 2：h2： 0：h0 ：h,（2）基本概念 直徑間隙：=D-d 半徑間隙：=R-r=/2 相對間隙：=/d=/r 偏心距：e 偏心率：=e/ 任意極角的油膜厚度h： h=+ecos=(1+cos) 最小油膜厚度： hmin=-e=(1-)=r(1-) 壓力最大處的油膜厚度h0： h0=(1+cos0) 包角：入油口到出油口間所包軸頸的夾角。,2. 軸承的承載能力 有限長軸承油膜的總承載能力 F=dB/（2Cp） Cp軸承的承載量系數(shù) Cp(，B/d),不同寬

10、徑比時沿軸承周向和軸向的壓力分布圖,6.5 最小油膜厚度 hmin=-e=(1-)=r(1-) 若其他條件不變，hmin愈小則偏心率愈大，軸承的承載能力就愈大。 最小油膜厚度受到軸頸和軸承表面粗糙度、軸的剛性、以及軸承與軸頸的幾何形狀誤差等因素的限制。 為了保證軸承獲得完全液體摩擦，避免軸頸與軸瓦的直接接觸 hminRz1+Rz2=hmin 再綜合考慮到軸頸和軸瓦的制造和安裝誤差，以及軸的變形的影響，一般要使安全系數(shù) Shmin/（Rz1+Rz2）=23 校核：hminCp F=dB/（2Cp） 若F外載荷，合格。,6.6 軸承的熱平衡計算 1. 目的 2. 熱平衡條件 fFv=cQt+sAt

11、 式中 f液體摩擦系數(shù)；F軸承承載能力，即載荷（N）； v軸頸圓周速度（m/s）；c潤滑油比熱，一般為 1 680-2 100J/（kg.）；潤滑油密度，一般為 850-900g/m3；Q軸承耗油量（m3/s）；A軸承散熱 面積（m2），A=/dB；t潤滑油的出油溫度t2與進(jìn) 油溫度t1之差（溫升），t=t2-t1（）；s軸承 的散熱系數(shù)，依軸承結(jié)構(gòu)尺寸和通風(fēng)條件而定。輕型 軸承或散熱困難的環(huán)境，s=50J/（m2s）；重型軸 承或散熱條件良好時，s=140J/(m2s）。,3. 說明 潤滑油從入口至出口，溫度是逐漸升高的，因而各處油的粘度不等。計算軸承承載能力F=dB/（2Cp）時，用平均溫

12、度下的粘度。 平均溫度tm=t1+t/2 平均溫度一般不應(yīng)超過75。 設(shè)計時，先假定tm（5075）t校核入口溫度t1。 進(jìn)油溫度t1一般控制在35-45（t1太低，外部冷卻困難； 若t1 3540，則易于建立熱平衡，承載能力尚未用盡。）。,6.7 設(shè)計方法 （1）參數(shù)選擇 相對間隙：相對間隙是影響軸承工作性能的一個主要參數(shù)。 寬徑比B/d：寬徑比對軸承承載能力、耗油量和軸承溫升影響很大。 潤滑油粘度：粘度大，則軸承承載能力高，但摩擦功耗大，油流量小，軸承溫升高。 軸承表面粗糙度：軸承最小油膜厚度hmin受軸承表面粗糙度的限制。,（2）設(shè)計方法 1）初步確定設(shè)計方案 根據(jù)軸頸直徑d、轉(zhuǎn)速n及軸上外載荷F等工作條件，參考有關(guān)經(jīng)驗數(shù)據(jù)，初步確