機械設計基礎第15章滑動軸承(1)

1、第15章 滑動軸承 15-1 摩擦狀態(tài)摩擦狀態(tài) 15-2 滑動軸承的結(jié)構(gòu)型式滑動軸承的結(jié)構(gòu)型式 15-3 軸瓦及軸承襯材料軸瓦及軸承襯材料 15-5 非液體摩擦滑動軸承的計算非液體摩擦滑動軸承的計算 15-4 潤滑劑和潤滑裝置潤滑劑和潤滑裝置 15-6 動壓潤滑的基本原理動壓潤滑的基本原理 15-8 靜壓軸承與空氣軸承簡介靜壓軸承與空氣軸承簡介 15-7 液體動壓多油楔軸承簡介液體動壓多油楔軸承簡介 軸承軸承 滑動軸承滑動軸承 滾動軸承滾動軸承 l 軸承的功用軸承的功用 1、支承軸及軸上零件，并保持軸的旋轉(zhuǎn)精度、支承軸及軸上零件，并保持軸的旋轉(zhuǎn)精度 2、減少轉(zhuǎn)軸與支承之間的摩擦和磨損、減少轉(zhuǎn)軸

2、與支承之間的摩擦和磨損 l軸承的分類軸承的分類 用于特殊用于特殊場合，如場合，如：高速、高精度、：高速、高精度、 重載、結(jié)構(gòu)上要求剖分等場合。重載、結(jié)構(gòu)上要求剖分等場合。 已標準化，優(yōu)點多，應用廣已標準化，優(yōu)點多，應用廣 1. 干摩擦干摩擦 固體表面直接接觸，因而固體表面直接接觸，因而 不用許出現(xiàn)干摩擦！不用許出現(xiàn)干摩擦！ 2. 邊界摩擦邊界摩擦 15-1 15-1 摩擦狀態(tài)摩擦狀態(tài) 功耗功耗 磨損磨損 溫度溫度 燒毀軸瓦燒毀軸瓦 運動副表面有一層厚度運動副表面有一層厚度1 m的薄油的薄油 膜，不足以將兩金屬表面分開，其表膜，不足以將兩金屬表面分開，其表 面微觀高峰部分仍將相互搓削。面微觀高峰

3、部分仍將相互搓削。 比干摩擦的磨損輕，比干摩擦的磨損輕，f 0.1 0.3 v 有一層壓力油膜將兩金屬表面隔開，有一層壓力油膜將兩金屬表面隔開， 彼此不直接接觸。彼此不直接接觸。 3. 液體摩擦液體摩擦 摩擦和磨損極輕，摩擦和磨損極輕，f 0.001 0.01 v v 1. 干摩擦干摩擦 固體表面直接接觸，因而固體表面直接接觸，因而 不用許出現(xiàn)干摩擦！不用許出現(xiàn)干摩擦！ 2. 邊界摩擦邊界摩擦 15-1 15-1 摩擦狀態(tài)摩擦狀態(tài) 功耗功耗 磨損磨損 溫度溫度 燒毀軸瓦燒毀軸瓦 運動副表面有一層厚度運動副表面有一層厚度1 m的薄油的薄油 膜，不足以將兩金屬表面分開，其表膜，不足以將兩金屬表面分

4、開，其表 面微觀高峰部分仍將相互搓削。面微觀高峰部分仍將相互搓削。 比干摩擦的磨損輕，比干摩擦的磨損輕，f 0.1 0.3 v 有一層壓力油膜將兩金屬表面隔開，有一層壓力油膜將兩金屬表面隔開， 彼此不直接接觸。彼此不直接接觸。 3. 液體摩擦液體摩擦 摩擦和磨損極輕，摩擦和磨損極輕，f 0.001 0.01 v v 在一般機器中，處于以上三種情況的混合狀態(tài)。在一般機器中，處于以上三種情況的混合狀態(tài)。 15-1 15-1 摩擦狀態(tài)摩擦狀態(tài) f n/p o 邊界摩擦邊界摩擦 混合摩擦混合摩擦 液體摩擦液體摩擦 摩擦特性曲線摩擦特性曲線 無量綱參數(shù)無量綱參數(shù)n/ /p稱為軸承稱為軸承特性數(shù)特性數(shù)。

5、動力粘度，p壓強 ，n 每秒轉(zhuǎn)數(shù) 152 152 滑動軸承滑動軸承的結(jié)構(gòu)形式的結(jié)構(gòu)形式 一、向心滑動軸承一、向心滑動軸承 根據(jù)能承受載荷的方向 根據(jù)潤滑狀態(tài) 軸承座(座體、蓋、螺栓或螺柱) 、軸套(或軸瓦) 液體動壓滑動軸承 液體靜壓滑動軸承 不完全液體潤滑滑動軸承 完全液體潤滑滑動軸承 向心軸承 推力軸承 (止推軸承） (徑向軸承) 組成：組成： (虛擬演示) 對開式軸承(整體軸套) 整體式徑向滑動軸承整體式徑向滑動軸承 對開（剖分）式徑向滑動軸承對開（剖分）式徑向滑動軸承 zc調(diào)心滑動軸承調(diào)心滑動軸承。 薄壁軸瓦薄壁軸瓦 厚壁軸瓦厚壁軸瓦 整體軸套整體軸套卷制軸套卷制軸套 152 152

6、滑動軸承滑動軸承的結(jié)構(gòu)形式的結(jié)構(gòu)形式 軸瓦：軸瓦： 油孔及油槽（油溝）油孔及油槽（油溝） 目的：把潤滑油導入軸頸和軸承所構(gòu)成的運動副表面。目的：把潤滑油導入軸頸和軸承所構(gòu)成的運動副表面。 形式：形式：按油槽數(shù)量分按油槽數(shù)量分單油槽、多油槽等。單油槽、多油槽等。 152 152 滑動軸承滑動軸承的結(jié)構(gòu)形式的結(jié)構(gòu)形式 軸瓦非承載區(qū)內(nèi)表面。軸瓦非承載區(qū)內(nèi)表面。 位置：位置： 軸承中分面常布置成與載荷垂直或接近垂直。載荷傾斜時結(jié)構(gòu)如圖軸承中分面常布置成與載荷垂直或接近垂直。載荷傾斜時結(jié)構(gòu)如圖 大型液體滑動軸承常設計成兩邊供油的形式，既有利于形成動大型液體滑動軸承常設計成兩邊供油的形式，既有利于形成動

7、壓油膜，又起冷卻作用。壓油膜，又起冷卻作用。 45 寬徑比寬徑比B/ /d-軸瓦寬度與軸徑直徑之比。軸瓦寬度與軸徑直徑之比。重要參數(shù)重要參數(shù) 液體潤滑摩擦的滑動軸承液體潤滑摩擦的滑動軸承: B/ /d=0.51 非液體潤滑摩擦的滑動軸承非液體潤滑摩擦的滑動軸承: B/ /d=0.81.5 152 152 滑動軸承滑動軸承的結(jié)構(gòu)形式的結(jié)構(gòu)形式 徑向滑動軸承的典型結(jié)構(gòu)3二、止推滑動軸承的結(jié)構(gòu) Fa Fa FaFa 止推滑動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，潤滑條件較實心式的改善。 單環(huán)式：利用軸頸的環(huán)形端面止推，結(jié)構(gòu)簡單，潤滑方便，廣泛用 于低

8、速、輕載的場合。 多環(huán)式：不僅能承受較大的軸向載荷，有時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 152 152 滑動軸承滑動軸承的結(jié)構(gòu)形式的結(jié)構(gòu)形式 軸承表面的磨粒磨損、刮傷、咬粘(膠合)、疲勞剝落和腐蝕。 一、滑動軸承常見失效形式有：一、滑動軸承常見失效形式有： 滑動軸承還可能出現(xiàn)氣蝕、電侵蝕、流體侵蝕和微動磨損等失 效形式。 153 軸瓦及軸承襯材料 二、滑動軸承的材料二、滑動軸承的材料 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，軸 承材料性能應滿足以下要求： 減摩性（材料副具有較低的摩擦系數(shù)） 耐磨、耐蝕性、抗膠合

9、能力強 導熱性好、熱膨脹系數(shù)小 具有足夠的機械強度和可塑性 粘附在軸瓦基體上的薄層材料軸承襯 (虛擬演示) 對開式軸承(整體軸套) 1、軸承合金（白合金、巴氏合金）、軸承合金（白合金、巴氏合金） 1）、錫銻軸承合金）、錫銻軸承合金 優(yōu)點：優(yōu)點： f 小，抗膠合性能好、對油的吸附性強、耐腐蝕性好、小，抗膠合性能好、對油的吸附性強、耐腐蝕性好、 容易跑合、是優(yōu)良的軸承材料，常用于高速、重載的軸承。容易跑合、是優(yōu)良的軸承材料，常用于高速、重載的軸承。 缺點：缺點：價格貴、機械強度較差；價格貴、機械強度較差； 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

10、上。 工作溫度：工作溫度：th0時， , 0 x p x， p ； 當h 100000r/min)、低摩擦損失、無污染、承載能力低。 應用：高速磨頭、高速離心分離機、原子反應堆等場合。 取微單元進行受力分析: Ax z y dydzdx x p p)( dxdz pdydz 0 x F0)()( dxdzdy y dydzdx x p pdxdzpdydz yx p 平衡條件 物理條件 y u 2 2 y u x p x p y u 1 2 2 積分兩次，可得油層速度分布： yhy x p yh h v u)( 2 1 )( 21 uu 雷諾方程 v dxdzdy y )( B vv 單位時間內(nèi)流經(jīng)任意截面上單位寬度面積的流量為： h udyq 0 h0 b b F x phvh 122 3 x p pmax 設在p=pmax處的油膜厚度為