滑動軸承-機(jī)械設(shè)計-課件-12

1、第四篇第四篇 軸系零部件軸系零部件軸系：軸、軸承（滑動軸承、滾動軸承）、軸系：軸、軸承（滑動軸承、滾動軸承）、 聯(lián)軸器及離合器聯(lián)軸器及離合器12-1 12-1 摩擦學(xué)概述摩擦學(xué)概述摩擦學(xué)：摩擦學(xué)：即研究摩擦、磨損及潤滑的科學(xué)。即研究摩擦、磨損及潤滑的科學(xué)。摩擦、磨損及潤滑三者之間的關(guān)系：摩擦、磨損及潤滑三者之間的關(guān)系： 作相對運動的兩物體接觸面間必然產(chǎn)生作相對運動的兩物體接觸面間必然產(chǎn)生摩擦；摩擦的結(jié)果必然產(chǎn)生磨損；而減少摩摩擦；摩擦的結(jié)果必然產(chǎn)生磨損；而減少摩擦、磨損的有效措施是潤滑。擦、磨損的有效措施是潤滑。一、一、 摩擦摩擦（一）（一） 摩擦表面的摩擦狀態(tài)摩擦表面的摩擦狀態(tài)1. 1. 干

2、摩擦：兩摩擦表面直接接觸，干摩擦：兩摩擦表面直接接觸，不加入任何摩擦劑的摩擦。不加入任何摩擦劑的摩擦。 干摩擦的摩擦阻力最大，磨損最嚴(yán)重，使用干摩擦的摩擦阻力最大，磨損最嚴(yán)重，使用 壽命最短，必須避免。壽命最短，必須避免。2. 2. 邊界摩擦：摩擦表面間存在潤滑油，金屬表邊界摩擦：摩擦表面間存在潤滑油，金屬表面與潤滑油作用形成面與潤滑油作用形成 一層很薄的邊界膜（一層很薄的邊界膜（1 1 m)m)，保護(hù)金屬，這種摩擦稱為邊界摩擦。保護(hù)金屬，這種摩擦稱為邊界摩擦。 邊界摩擦不能完全避免金屬的邊界摩擦不能完全避免金屬的直接接觸，因此仍有磨損產(chǎn)生。直接接觸，因此仍有磨損產(chǎn)生。 邊界膜分為：邊界膜分為

3、： 物理吸附膜：利用油中的極性分子牢固的物理吸附膜：利用油中的極性分子牢固的吸附在金屬表面形成表面吸附膜（分子間的吸附在金屬表面形成表面吸附膜（分子間的吸附力）；吸附力）； 化學(xué)吸附膜：利用化學(xué)鍵力形成金屬皂膜化學(xué)吸附膜：利用化學(xué)鍵力形成金屬皂膜（吸附在金屬表面原子間的吸附力）；（吸附在金屬表面原子間的吸附力）； 化學(xué)反應(yīng)膜：油中的化學(xué)反應(yīng)膜：油中的S S、P P、clcl 元素與金元素與金屬表面在（屬表面在（150150 200C200C）形成化合物。）形成化合物。前兩種吸附膜構(gòu)成潤滑油的前兩種吸附膜構(gòu)成潤滑油的油性油性油性的好壞取決于油中所含活性物質(zhì)：油性的好壞取決于油中所含活性物質(zhì)： 動

4、物油動物油 植物油植物油 礦物油礦物油后一種膜構(gòu)成潤滑油的后一種膜構(gòu)成潤滑油的極壓性極壓性3. 3. 混合摩擦：隨著摩擦面油膜厚度的增大，混合摩擦：隨著摩擦面油膜厚度的增大，表面不平度凸峰接觸數(shù)量在縮小，形成的油膜表面不平度凸峰接觸數(shù)量在縮小，形成的油膜 比重增加。比重增加。膜厚比：膜厚比：a2a1minRRh 最小油膜厚度最小油膜厚度表面輪廓表面輪廓算術(shù)平均值算術(shù)平均值表面粗糙度均方根值表面粗糙度均方根值h hminminR Ra1a1R Ra2a21 邊界摩擦邊界摩擦 =1=1 5 5 混合摩擦混合摩擦 增加，油膜厚度增加增加，油膜厚度增加 5 5 液體摩擦液體摩擦混合摩擦?xí)r，仍不能避免金

5、屬的直接接觸，混合摩擦?xí)r，仍不能避免金屬的直接接觸，仍存在摩擦，但比邊界磨損小得多。仍存在摩擦，但比邊界磨損小得多。4. 4. 液體摩擦：摩擦面間的油膜液體摩擦：摩擦面間的油膜厚度大到將兩表面的不平度凸峰厚度大到將兩表面的不平度凸峰完全分開完全分開, ,即為完全液體摩擦。即為完全液體摩擦。非液體摩擦：混合摩擦，邊界摩擦，干摩擦。非液體摩擦：混合摩擦，邊界摩擦，干摩擦。( (二）磨損二）磨損磨損曲線：機(jī)械零件的磨損過程分為三個磨損曲線：機(jī)械零件的磨損過程分為三個 階段。階段。時間時間磨損量磨損量I IIIIIIIIIII1. 1. 跑合磨損階（跑合磨損階（I I）：由于表面粗糙度，致使）：由于表

6、面粗糙度，致使接觸面積小，單位面積上的載荷大，因此磨損接觸面積小，單位面積上的載荷大，因此磨損速度很快。速度很快。2. 2. 穩(wěn)定（正常）磨損階段（穩(wěn)定（正常）磨損階段（IIII）：磨損過程）：磨損過程平穩(wěn)而又緩慢，標(biāo)志零件的耐磨壽命。平穩(wěn)而又緩慢，標(biāo)志零件的耐磨壽命。3. 3. 劇烈（崩潰）磨損階段（劇烈（崩潰）磨損階段（IIIIII）：磨損速度）：磨損速度急劇增長，間隙增大，振動、噪聲增大，精度急劇增長，間隙增大，振動、噪聲增大，精度下降，以致報廢。下降，以致報廢。設(shè)計時要盡量縮短跑合期，延長穩(wěn)定磨損期，設(shè)計時要盡量縮短跑合期，延長穩(wěn)定磨損期，推遲劇烈磨損期的到來。推遲劇烈磨損期的到來。（

7、三）（三） 潤滑潤滑1. 1. 潤滑的目的：能降低摩擦、減少磨損，還能潤滑的目的：能降低摩擦、減少磨損，還能防銹、防塵、冷卻、緩沖吸振。防銹、防塵、冷卻、緩沖吸振。2. 2. 潤滑劑及其選擇：潤滑劑及其選擇：潤滑劑：液體（油、水、液態(tài)金屬）潤滑劑：液體（油、水、液態(tài)金屬） 氣體（空氣等）氣體（空氣等） 半固體（潤滑脂）半固體（潤滑脂） 固體（石墨、二硫化鉬、聚四氟乙烯）固體（石墨、二硫化鉬、聚四氟乙烯）(1) (1) 潤滑油：潤滑油：三大類：有機(jī)油、礦物油、合成油。三大類：有機(jī)油、礦物油、合成油。主要性能指標(biāo)：主要性能指標(biāo)： 粘度：流體抵抗變形的能力（流體內(nèi)摩擦粘度：流體抵抗變形的能力（流體內(nèi)

8、摩擦力阻力的大?。┝ψ枇Φ拇笮。﹥善叫衅桨彘g充滿潤滑油，拖動上平板兩平行平板間充滿潤滑油，拖動上平板A A，且潤滑，且潤滑油作層流流動，油層間的剪應(yīng)力與速度梯度（速油作層流流動，油層間的剪應(yīng)力與速度梯度（速度變化率）成正比。度變化率）成正比。 粘性定律粘性定律0yvydydxBAxFv表達(dá)式：表達(dá)式：dydv式中：式中：“-”-”表示油層速度表示油層速度v v隨隨y y的增大而減小。的增大而減小。 比例常數(shù)，即流體的動力粘度。比例常數(shù)，即流體的動力粘度。牛頓液體：服從粘性定律的液體。牛頓液體：服從粘性定律的液體。 a) a) 動力粘度（絕對粘度）動力粘度（絕對粘度） 單位：單位：國際單位制（國

9、際單位制（SISI） PaPa S S絕對單位制（絕對單位制（C.G.S) C.G.S) P=100cP P=100cP 換算：換算： 1Pa1PaS=10P=1000cPS=10P=1000cPV=1m/sV=1m/sF=1NF=1N1m1m1m1m1m1mb) b) 運動粘度運動粘度 ：動力粘度：動力粘度 與同溫度下該與同溫度下該液體的密度液體的密度 的比值。的比值。 國際單位制（國際單位制（SISI） m m/s/s絕對單位制（絕對單位制（C.G.S)C.G.S) St 1St=100cStSt 1St=100cSt我國的石油產(chǎn)品是用運動粘度來標(biāo)定的。我國的石油產(chǎn)品是用運動粘度來標(biāo)定的。

10、換算：換算： 1m1m/s=10/s=104 4St=10St=106 6cStcSt c) c) 相對粘度（條件粘度）相對粘度（條件粘度）單位：我國采用恩氏度單位：我國采用恩氏度 Et 當(dāng)當(dāng)200ml200ml待測油在規(guī)定溫度待測油在規(guī)定溫度t t)EEc100c50t(10050 和和表示為表示為或或一般一般流過恩氏粘度計所需時間與同體積蒸餾水在流過恩氏粘度計所需時間與同體積蒸餾水在20c20c時流過粘度計所需時間之比。時流過粘度計所需時間之比。tttcStE4E.2 . 3EcStE64. 8E82 . 3E35. 1E 時時當(dāng)當(dāng)時時當(dāng)當(dāng)換換算算： 例例 ：求：求50c50c時時5050

11、號機(jī)械油的動力粘度。號機(jī)械油的動力粘度。 =50 cSt=50 cSt =900 kg/m 1cSt=10 =900 kg/m 1cSt=10-6-6m m/s /s = = = 50 = 501010-6-6900=0.045 Pa900=0.045 Pa s s粘度的性質(zhì)：粘度的性質(zhì)：粘粘溫性：粘度隨溫度升高而顯著降低。溫性：粘度隨溫度升高而顯著降低。( (圖圖4 49)9) 其他性質(zhì)：其他性質(zhì)： 油性與極壓性；氧化穩(wěn)定性；閃點；凝固點。油性與極壓性；氧化穩(wěn)定性；閃點；凝固點。潤滑油的選擇潤滑油的選擇 ： 轉(zhuǎn)速高，比壓小時，選轉(zhuǎn)速高，比壓小時，選 低的油；轉(zhuǎn)速低，比壓低的油；轉(zhuǎn)速低，比壓

12、大時選大時選 高的油。高的油。 高溫時選粘度高些的油。高溫時選粘度高些的油。具體選擇時按圖表選取。具體選擇時按圖表選取。粘粘壓性：粘度隨壓力升高而增高，但一般壓性：粘度隨壓力升高而增高，但一般(100MPa)(100MPa)時變化很小，忽略不計。對于高副時變化很小，忽略不計。對于高副接觸時（齒輪嚙合處壓力達(dá)接觸時（齒輪嚙合處壓力達(dá)4000MPa)4000MPa)不可忽略。不可忽略。 鈣基脂：抗水性好，耐熱性差。鈣基脂：抗水性好，耐熱性差。 工作溫度不超過工作溫度不超過5555 65 c65 c 鈉基脂：耐熱性好，抗水性差。鈉基脂：耐熱性好，抗水性差。 工作溫度可達(dá)工作溫度可達(dá)120 c120

13、c 鋰基脂：既抗水又耐高溫鋰基脂：既抗水又耐高溫(145 c) (145 c) 為多用途潤滑脂。為多用途潤滑脂。 鋁基脂：抗水性好，吸附能力強(qiáng)，鋁基脂：抗水性好，吸附能力強(qiáng)， 防銹作用好。防銹作用好。(2) (2) 潤滑脂：潤滑脂： 潤滑油與稠化劑（如鈣、鋰、鈉的金屬皂）潤滑油與稠化劑（如鈣、鋰、鈉的金屬皂） 的膏狀混合物。的膏狀混合物。類型：類型：主要性能指標(biāo)：主要性能指標(biāo)： 針入度及稠度：重針入度及稠度：重1.5N1.5N的標(biāo)準(zhǔn)錐體，在的標(biāo)準(zhǔn)錐體，在25c25c下，下，5 5秒秒刺入潤滑脂的深度。針入度小刺入潤滑脂的深度。針入度小, ,不易從摩擦面擠出，承不易從摩擦面擠出，承載能力強(qiáng)，密封

14、性好，但摩擦阻力大，填充性差。載能力強(qiáng)，密封性好，但摩擦阻力大，填充性差。潤滑脂的選擇：潤滑脂的選擇： 單位壓力高、滑動速度低時，選擇針入度小的品種；單位壓力高、滑動速度低時，選擇針入度小的品種； 反之反之, ,選擇針入度大的品種。選擇針入度大的品種。 滴點：潤滑脂從標(biāo)準(zhǔn)測量杯的孔里滴下第一滴時的滴點：潤滑脂從標(biāo)準(zhǔn)測量杯的孔里滴下第一滴時的溫度。標(biāo)志其耐高溫性能。溫度。標(biāo)志其耐高溫性能。 所用潤滑脂所用潤滑脂 的滴點應(yīng)高于軸承工作溫度的滴點應(yīng)高于軸承工作溫度2020 30c30c。 在水淋及潮濕的環(huán)境下，選用鈣基脂及鋁基脂；在在水淋及潮濕的環(huán)境下，選用鈣基脂及鋁基脂；在 溫度較高處選用鈉基、鋰

15、基或復(fù)合鈣基脂。溫度較高處選用鈉基、鋰基或復(fù)合鈣基脂。 具體選擇時可參考表。具體選擇時可參考表。(3) (3) 添加劑：添加劑：改善潤滑油及潤滑脂的性能，以適應(yīng)改善潤滑油及潤滑脂的性能，以適應(yīng)惡劣的工作條件：惡劣的工作條件： 高溫、低溫、重載、真空等。高溫、低溫、重載、真空等。 分散凈化劑：使內(nèi)燃機(jī)汽缸、曲軸箱中因氧化生分散凈化劑：使內(nèi)燃機(jī)汽缸、曲軸箱中因氧化生成的膠狀物分散，避免其粘著、卡死或過度磨損。成的膠狀物分散，避免其粘著、卡死或過度磨損。 降凝劑：嚴(yán)寒地區(qū)或低溫機(jī)械（冷凍機(jī)）。降凝劑：嚴(yán)寒地區(qū)或低溫機(jī)械（冷凍機(jī)）。 抗氧化劑：防止?jié)櫥脱趸冑|(zhì)，腐蝕零件?？寡趸瘎悍乐?jié)櫥脱趸冑|(zhì)

16、，腐蝕零件。 油性添加劑：提高油膜強(qiáng)度，保證邊界潤滑狀態(tài)。油性添加劑：提高油膜強(qiáng)度，保證邊界潤滑狀態(tài)。 極壓及抗磨添加劑：在金屬表面形成一層熔點高，極壓及抗磨添加劑：在金屬表面形成一層熔點高，剪切強(qiáng)度低的保護(hù)膜，以減輕磨損。剪切強(qiáng)度低的保護(hù)膜，以減輕磨損。 增粘劑：改善粘增粘劑：改善粘溫特性，使油高溫不變稀溫特性，使油高溫不變稀, ,低低溫不致過稠。溫不致過稠。3. 3. 潤滑方法潤滑方法(1) (1) 油潤滑方法：分散潤滑及集中潤滑油潤滑方法：分散潤滑及集中潤滑 a) a) 分散潤滑：連續(xù)的或間歇的，有壓的或無壓的分散潤滑：連續(xù)的或間歇的，有壓的或無壓的 手工加油潤滑：油孔，自動關(guān)閉式鉸鏈油

17、杯，手工加油潤滑：油孔，自動關(guān)閉式鉸鏈油杯，旋套式油杯，壓注油杯旋套式油杯，壓注油杯 手動式滴油油杯潤滑：作為重要軸承的輔助潤滑手動式滴油油杯潤滑：作為重要軸承的輔助潤滑 油芯式油杯潤滑油芯式油杯潤滑 針閥式油杯潤滑針閥式油杯潤滑 帶油潤滑：油鏈、油輪（水平軸，直徑為帶油潤滑：油鏈、油輪（水平軸，直徑為2525 50mm50mm） 油浴潤滑及飛濺潤滑：油浴潤滑及飛濺潤滑：5m/sv125m/sv12v12 15m/s15m/s 油霧潤滑：油霧器油霧潤滑：油霧器(2) (2) 潤滑脂潤滑脂 手工涂抹潤手工涂抹潤滑滑 預(yù)填油脂潤滑預(yù)填油脂潤滑 潤滑脂杯潤滑潤滑脂杯潤滑 連續(xù)壓注油杯潤滑連續(xù)壓注油杯

18、潤滑(3) (3) 潤滑方法的選擇潤滑方法的選擇滑動軸承的潤滑方法可以根據(jù)系數(shù)滑動軸承的潤滑方法可以根據(jù)系數(shù) k k選定。選定。3pvk 式中：式中：p=F/dB p=F/dB 平均壓強(qiáng)（平均壓強(qiáng)（N/mmN/mm） v v軸頸線速度（軸頸線速度（m/sm/s） k k 2 2 用潤滑脂，油杯潤滑；用潤滑脂，油杯潤滑； k2k2 16 16 針閥式油杯潤滑；針閥式油杯潤滑； k16k16 32 32 油鏈或油輪潤滑；油鏈或油輪潤滑； k32 k32 壓力潤滑。壓力潤滑。b) b) 集中潤滑：一臺機(jī)器的許多潤滑點由一個潤集中潤滑：一臺機(jī)器的許多潤滑點由一個潤滑系統(tǒng)來同時潤滑?；到y(tǒng)來同時潤滑。1

19、2-2 12-2 滑動軸承概述滑動軸承概述滑動軸承是支承軸的零件?；瑒虞S承是支承軸的零件。一、類型一、類型1. 1. 按摩擦性質(zhì)分：滑動摩擦軸承、滾動摩擦軸承。按摩擦性質(zhì)分：滑動摩擦軸承、滾動摩擦軸承。2. 2. 按承受載荷的方向分：按承受載荷的方向分： 向心軸承（承受徑向載荷）向心軸承（承受徑向載荷） 推力軸承（承受軸向載荷）推力軸承（承受軸向載荷） 向心推力軸承（同時承受徑向和軸向載荷）向心推力軸承（同時承受徑向和軸向載荷）二、特點及應(yīng)用二、特點及應(yīng)用注意：注意：一般盡量采用滾動軸承；某些特殊一般盡量采用滾動軸承；某些特殊場合（高速、重載、沖擊、精密及一些不場合（高速、重載、沖擊、精密及一

20、些不太重要的場合）采用滑動軸承。太重要的場合）采用滑動軸承。 工作轉(zhuǎn)速特高的軸承；工作轉(zhuǎn)速特高的軸承； 要求對軸的支承位置特別精確的軸承；要求對軸的支承位置特別精確的軸承； 特重型軸承；特重型軸承； 承受巨大的沖擊和振動載荷的軸承；承受巨大的沖擊和振動載荷的軸承； 要求制成剖分式的軸承；要求制成剖分式的軸承； 要求徑向尺寸較小的軸承；要求徑向尺寸較小的軸承； 特殊工作條件下（水、腐蝕性介質(zhì)）工作的特殊工作條件下（水、腐蝕性介質(zhì)）工作的軸承；軸承；三、滑動軸承設(shè)計三、滑動軸承設(shè)計1.1.軸承型式和結(jié)構(gòu)的確定；軸承型式和結(jié)構(gòu)的確定；2.2.軸瓦結(jié)構(gòu)和材料的選擇；軸瓦結(jié)構(gòu)和材料的選擇；3.3.潤滑劑

21、及潤滑方法的選擇；潤滑劑及潤滑方法的選擇；4.4.軸承的工作能力計算。軸承的工作能力計算。12-3 12-3 滑動軸承的典型結(jié)構(gòu)滑動軸承的典型結(jié)構(gòu)（一）向心滑動軸承的結(jié)構(gòu)（一）向心滑動軸承的結(jié)構(gòu) 特點：結(jié)構(gòu)簡單；拆裝不便；磨損后間隙無法調(diào)整；特點：結(jié)構(gòu)簡單；拆裝不便；磨損后間隙無法調(diào)整； 應(yīng)用：低速輕載或間歇工作。應(yīng)用：低速輕載或間歇工作。 1. 1. 整體式：整體式：2. 2. 對開式：（剖分式）對開式：（剖分式）特點：拆裝方便；間隙可通過加減墊片調(diào)整特點：拆裝方便；間隙可通過加減墊片調(diào)整應(yīng)用：廣泛。應(yīng)用：廣泛。3. 3. 橢圓軸承，多油楔軸承，可傾瓦軸承橢圓軸承，多油楔軸承，可傾瓦軸承雙油

22、楔橢圓軸承和雙油楔錯位軸承示意圖：雙油楔橢圓軸承和雙油楔錯位軸承示意圖：三油楔和四油楔軸承示意圖三油楔和四油楔軸承示意圖：特點：由幾個承載油楔共同作用，維持軸較穩(wěn)定運轉(zhuǎn)。特點：由幾個承載油楔共同作用，維持軸較穩(wěn)定運轉(zhuǎn)。應(yīng)用：液體摩擦滑動軸承應(yīng)用：液體摩擦滑動軸承( (重要重要) ) 可傾瓦多油楔徑向軸承示意圖：可傾瓦多油楔徑向軸承示意圖：（二）推力滑動軸承的結(jié)構(gòu)（二）推力滑動軸承的結(jié)構(gòu)1. 1. 固定式：實心式，單環(huán)式，空心式，多環(huán)式固定式：實心式，單環(huán)式，空心式，多環(huán)式2. 2. 多油楔式，可傾扇面式多油楔式，可傾扇面式 易形成液體潤滑易形成液體潤滑可傾瓦止推軸承示意圖：可傾瓦止推軸承示意圖

23、：12-4 12-4 軸瓦的材料和結(jié)構(gòu)軸瓦的材料和結(jié)構(gòu)軸瓦是軸承上直接與軸頸接觸的零件。軸瓦表軸瓦是軸承上直接與軸頸接觸的零件。軸瓦表面既承受載荷又是摩擦面，因此軸瓦是軸承的面既承受載荷又是摩擦面，因此軸瓦是軸承的重要組成部分。重要組成部分。（一）軸瓦的材料（一）軸瓦的材料1. 1. 對軸瓦材料的主要要求對軸瓦材料的主要要求 摩擦系數(shù)小，磨損?。荒Σ料禂?shù)小，磨損?。?抗粘著性好；抗粘著性好； 適應(yīng)性好：硬度低適應(yīng)性好：硬度低, ,塑性好塑性好, ,彈性系數(shù)低的材料彈性系數(shù)低的材料 適應(yīng)性好；適應(yīng)性好； 容納異物的能力；容納異物的能力； 抗疲勞性好；減薄軸承合金的厚度，制成軸承襯；抗疲勞性好；減

24、薄軸承合金的厚度，制成軸承襯； 強(qiáng)度：抗壓強(qiáng)度，疲勞強(qiáng)度，抗沖擊能力；強(qiáng)度：抗壓強(qiáng)度，疲勞強(qiáng)度，抗沖擊能力； 抗腐蝕性；抗腐蝕性； 價格及來源。價格及來源。2. 2. 常用的軸瓦材料常用的軸瓦材料1) 1) 軸承合金（巴氏合金）軸承合金（巴氏合金）軸承襯材料軸承襯材料錫基：以錫為基本成分加入錫基：以錫為基本成分加入適量銻、銅。適量銻、銅。 如：如：ZChSnSb10ZChSnSb106 6鉛基：以鉛為基本成分加入鉛基：以鉛為基本成分加入適量錫、銻。適量錫、銻。 如：如：ZChPbSn16ZChPbSn1616162 2均為優(yōu)良的軸承材料，但錫基抗腐蝕性、抗粘著均為優(yōu)良的軸承材料，但錫基抗腐蝕性

25、、抗粘著性好；而鉛基抗腐蝕性較差。性好；而鉛基抗腐蝕性較差。軟基體軟基體硬顆粒硬顆粒2) 2) 銅合金銅合金常用軸瓦材料常用軸瓦材料 鑄造錫磷青銅鑄造錫磷青銅 如：如：ZCuSn10P1 ZCuSn10P1 性能最好的銅合金。性能最好的銅合金。 鑄造錫鋅鉛青銅鑄造錫鋅鉛青銅 如如ZCuSn5Pb5Zn5ZCuSn5Pb5Zn5 鑄造鉛青銅鑄造鉛青銅 如如 ZCuPb30 ZCuPb30 用于雙金屬或三金屬軸瓦。用于雙金屬或三金屬軸瓦。 鑄造鋁青銅鑄造鋁青銅 如如 ZCu10Fe3 ZCu10Fe3 強(qiáng)度高，硬度高，強(qiáng)度高，硬度高， 與淬硬且表面光潔度高的軸頸配用。與淬硬且表面光潔度高的軸頸配用

26、。 鑄造黃銅鑄造黃銅 如如ZCuZn16Si4ZCuZn16Si4或或ZCuZn40Mn2 ZCuZn40Mn2 用于滑動速度不高的軸瓦。用于滑動速度不高的軸瓦。 3) 3) 鋁合金鋁合金雙金屬軸瓦雙金屬軸瓦 如如2%2%鋁錫合金強(qiáng)度高，耐腐蝕，導(dǎo)熱性好；鋁錫合金強(qiáng)度高，耐腐蝕，導(dǎo)熱性好； 軸頸表面必須具有高硬度、高表面光潔度。軸頸表面必須具有高硬度、高表面光潔度。4) 4) 鑄鐵：耐磨鑄鐵，球墨鑄鐵。鑄鐵：耐磨鑄鐵，球墨鑄鐵。 輕載、低速軸承的軸瓦材料。輕載、低速軸承的軸瓦材料。5) 5) 多孔質(zhì)金屬材料（含油軸承）多孔質(zhì)金屬材料（含油軸承）多孔質(zhì)結(jié)構(gòu)，多孔質(zhì)結(jié)構(gòu)， 具有自潤滑作用。具有自潤

27、滑作用。 用于平穩(wěn)無沖擊載荷，中、小速度下。用于平穩(wěn)無沖擊載荷，中、小速度下。6) 6) 其他非金屬材料其他非金屬材料 如石墨、橡膠、酚醛膠布、尼龍如石墨、橡膠、酚醛膠布、尼龍見表見表12122 (2 (金屬材料）金屬材料） 表表12123 (3 (非金屬材料）非金屬材料）（二）軸瓦的結(jié)構(gòu)（二）軸瓦的結(jié)構(gòu) 已標(biāo)準(zhǔn)化，可直接由手冊中查出（自學(xué)）已標(biāo)準(zhǔn)化，可直接由手冊中查出（自學(xué)）要點：要點： 1. 1. 軸瓦的形式和結(jié)構(gòu)軸瓦的形式和結(jié)構(gòu) 常用的軸瓦有整體式和對開式兩種結(jié)構(gòu)。常用的軸瓦有整體式和對開式兩種結(jié)構(gòu)。2. 2. 軸瓦的定位軸瓦的定位 軸向定位軸向定位兩端凸緣；兩端凸緣； 周向定位周向定位

28、緊定螺釘、銷釘。緊定螺釘、銷釘。3. 3. 油孔及油槽：使油可靠地流到摩擦面。油孔及油槽：使油可靠地流到摩擦面。 軸向油槽軸向油槽單軸向油槽、雙軸向油槽單軸向油槽、雙軸向油槽 周向油槽周向油槽寬度一定時，設(shè)有周向油槽軸承寬度一定時，設(shè)有周向油槽軸承 的承載能力低于設(shè)有軸向油槽的軸承。的承載能力低于設(shè)有軸向油槽的軸承。12-5 12-5 不完全液體潤滑滑動軸承的設(shè)計計算不完全液體潤滑滑動軸承的設(shè)計計算（三）設(shè)計計算（三）設(shè)計計算已知條件：已知條件：d(d(軸頸直徑軸頸直徑) )、n (n (轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)速) )、P(P(軸承載荷軸承載荷) )不完全液體潤滑滑動軸承用于：速度較低、載不完全液體潤滑滑動軸

29、承用于：速度較低、載荷不大、工作要求不高的場合。荷不大、工作要求不高的場合。一、一、 徑向滑動軸承的計算徑向滑動軸承的計算（一）主要失效形式：磨損（一）主要失效形式：磨損（二）設(shè)計準(zhǔn)則：保持邊界膜，防止過度磨損（二）設(shè)計準(zhǔn)則：保持邊界膜，防止過度磨損設(shè)計步驟：設(shè)計步驟：1.1.確定軸承類型，選擇軸瓦材料確定軸承類型，選擇軸瓦材料 表表12122 2、表、表12123 32.2.確定軸瓦寬度確定軸瓦寬度B B：選定：選定B/ dB/ d，根據(jù)已知，根據(jù)已知d d即可定即可定B B3. 3. 軸承工作能力驗算軸承工作能力驗算 比壓比壓p p的驗算：防止過度磨損的驗算：防止過度磨損)MPa(pdBF

30、p 式中：式中：pp軸瓦材料的許用比軸瓦材料的許用比壓。查表壓。查表12122 2、表、表12123 3 f pVf pV值驗算（值驗算（f f 為摩擦系數(shù)）：為摩擦系數(shù)）： 限制軸承表面發(fā)熱量，防止邊界膜破裂限制軸承表面發(fā)熱量，防止邊界膜破裂312212pVs/mMPapVB19100Fn100060dnBdFpv、表、表查表查表式中：式中： dnFB 軸頸圓周速度軸頸圓周速度V V的驗算：限制由于安裝誤差，使軸的驗算：限制由于安裝誤差，使軸承邊緣壓力增大，當(dāng)承邊緣壓力增大，當(dāng)V V過大時，造成軸承邊緣工作溫過大時，造成軸承邊緣工作溫度過高。度過高。312212VV100060dnV、表、表

31、表表式中式中 4. 4. 選擇軸承的配合選擇軸承的配合根據(jù)不同使用要求，保證一定的旋轉(zhuǎn)精度，根據(jù)不同使用要求，保證一定的旋轉(zhuǎn)精度，按表按表12124 4合理選擇軸承的配合，以保證一定合理選擇軸承的配合，以保證一定的間隙。的間隙。二、止推滑動軸承的計算二、止推滑動軸承的計算1. 1. 驗算軸承的平均壓力驗算軸承的平均壓力p)dd(4zFAFp2122aa F Fa a軸向載荷，軸向載荷，N Nz z環(huán)的數(shù)目環(huán)的數(shù)目pp許用壓力，許用壓力，MpaMpa見表見表12127 7s/m100060dnV MPadbzFpa s/mMPabz60000nFpVa 式中：式中：b b軸頸環(huán)形工作寬度，軸頸環(huán)

32、形工作寬度，mmmm n n軸頸的轉(zhuǎn)速，軸頸的轉(zhuǎn)速，r/minr/min V V軸頸的圓周速度，軸頸的圓周速度，m/sm/s pV pV pVpV 的許用值，的許用值，MPaMPa m/s m/s , , 見表見表12127 72. 2. 驗算軸承的驗算軸承的pVpV值值12-6 12-6 流體動力潤滑徑向滑動軸承設(shè)計計算流體動力潤滑徑向滑動軸承設(shè)計計算按摩擦表面間油膜形成原理分為：按摩擦表面間油膜形成原理分為：流體動力潤滑流體動力潤滑動壓軸承動壓軸承流體靜力潤滑流體靜力潤滑靜壓軸承靜壓軸承（一）流體動力潤滑的基本方程（雷諾方程）（一）流體動力潤滑的基本方程（雷諾方程）基本方程：建立流體動力潤

33、滑的條件；油膜壓基本方程：建立流體動力潤滑的條件；油膜壓力的分布情況。力的分布情況。兩平板被一層油膜完全隔開，兩平板被一層油膜完全隔開， 一定，一定，A A（動板），（動板），B B（定板），取一微單元體。（定板），取一微單元體。假定：假定： 層流層流 沿沿Z Z軸方向無流動軸方向無流動 流體不可壓縮流體不可壓縮 忽略流體的慣性力和重力忽略流體的慣性力和重力 粘度與壓力無關(guān)粘度與壓力無關(guān) 相對運動表面為理想光滑表面相對運動表面為理想光滑表面xyzvBAdxdzdypdydz dxdzdxdz)dyy( dydz)dxxpp( 沿沿x x方向的平衡條件：方向的平衡條件： x=0 x=0yvyxp

34、0dxdz)dyy(dxdzdydz)dxxpp(pdydz 由牛頓粘性液摩擦定律由牛頓粘性液摩擦定律整理后得整理后得xp2)yh(yh)yh(VvhVxp2hC0vhyVCVv0yCCCyCy)xp(21vvxyxp1yvyvxp12212122222 代入公式得：代入公式得：時，時，當(dāng)當(dāng)時，時，當(dāng)當(dāng)由邊界條件確定由邊界條件確定、積分常數(shù)積分常數(shù)方向油層的運動速度方向油層的運動速度積分兩次，求得沿積分兩次，求得沿對對或或代入：代入：根據(jù)無側(cè)漏條件及流量連續(xù)性定理，在單位根據(jù)無側(cè)漏條件及流量連續(xù)性定理，在單位時間內(nèi)流過各剖面的流量應(yīng)相等，任意剖面時間內(nèi)流過各剖面的流量應(yīng)相等，任意剖面上的流量為

35、上的流量為 h0vdyQ)xp12h(dxddxdh2V0)xp12h(dxddxdh2VdxdQxp12h2Vhdyxp2)yh(yh)yh(VQv333h0 ：雷諾方程的一般表達(dá)式雷諾方程的一般表達(dá)式代入積分：代入積分：將將沿油壓最大處沿油壓最大處方向呈線性分布方向呈線性分布該處油層速度沿該處油層速度沿的油膜厚度為的油膜厚度為即即y,h0 xppp0max )hh(hV6xpxp12h2Vh2VhQ0330 動壓軸承的基本方程：動壓軸承的基本方程： 為什麼收斂性楔形間隙能形成動壓油膜？平為什麼收斂性楔形間隙能形成動壓油膜？平行間隙、發(fā)散性楔形間隙呢？行間隙、發(fā)散性楔形間隙呢？P PP PQ

36、 Q木楔木楔P P水楔水楔油楔油楔 A Av vB BP P1. 1. 平行間隙平行間隙油層速度沿油層速度沿y y方向呈三角形分布，各截面流量、方向呈三角形分布，各截面流量、流速相同流速相同出出進(jìn)進(jìn)出出進(jìn)進(jìn)0PPQQ 沒有油壓，油膜不能承受載荷，接觸面直接沒有油壓，油膜不能承受載荷，接觸面直接接觸，無法實現(xiàn)液體摩擦。接觸，無法實現(xiàn)液體摩擦。v vx xo oP=0P=0A AB B2. 2. 收斂性楔形間隙收斂性楔形間隙油由大口進(jìn)小口出，因為油不油由大口進(jìn)小口出，因為油不可壓縮，流量守恒，所以油膜可壓縮，流量守恒，所以油膜建立起油壓，以保持流量守恒。建立起油壓，以保持流量守恒。油壓與外載荷油壓

37、與外載荷P P平衡。平衡。各截面油層速度分布各截面油層速度分布= =線性分布線性分布+ +拋物線分布拋物線分布Pvxyh0V=00 xPP0PPmax 中間偏前方中間偏前方出出進(jìn)進(jìn)該截面僅有速度流動沒有壓力流動，因此呈三角該截面僅有速度流動沒有壓力流動，因此呈三角形分布。形分布。同理可證：發(fā)散性楔形間隙，油膜亦不能建立油壓。同理可證：發(fā)散性楔形間隙，油膜亦不能建立油壓。結(jié)論：結(jié)論：收斂性楔形間隙收斂性楔形間隙可以建立流體動壓潤滑?？梢越⒘黧w動壓潤滑。建立流體動力潤滑的條件：建立流體動力潤滑的條件：1.1.相對運動兩表面間必須形成收斂性楔形間隙相對運動兩表面間必須形成收斂性楔形間隙. .)hh

38、0 （即（即2. 2. 相對運動兩表面必須有一定的潤滑速度相對運動兩表面必須有一定的潤滑速度V V xpV當(dāng)當(dāng)V V下降到一定程度，不足以承受外下降到一定程度，不足以承受外載荷時，失效。載荷時，失效。3. 3. 流體必須有一定粘度，供油量充足。流體必須有一定粘度，供油量充足。 承載能力承載能力xp（二）徑向滑動軸承形成流體動力潤滑的過程（二）徑向滑動軸承形成流體動力潤滑的過程向心軸承建立液體動壓潤滑的過程可分為三個階段：向心軸承建立液體動壓潤滑的過程可分為三個階段： 軸的啟動階段；軸的啟動階段； 不穩(wěn)定潤滑階段：不穩(wěn)定潤滑階段： 軸頸沿軸承內(nèi)壁上爬，不時發(fā)生表面接觸的摩擦；軸頸沿軸承內(nèi)壁上爬，

39、不時發(fā)生表面接觸的摩擦； 液體動壓潤滑運行階段：液體動壓潤滑運行階段： 這時由于轉(zhuǎn)速足夠高，帶入到摩擦面間的油量充這時由于轉(zhuǎn)速足夠高，帶入到摩擦面間的油量充 足，能形成楔形油膜，將軸抬起。足，能形成楔形油膜，將軸抬起。軸中心的位置將隨著轉(zhuǎn)速與載荷的不同而不斷地軸中心的位置將隨著轉(zhuǎn)速與載荷的不同而不斷地改變。改變。 則承載能力則承載能力在一般情況下在一般情況下P,n軸心軌跡n=0n00nn（三）徑向滑動軸承的幾何關(guān)系和承載量系數(shù)（三）徑向滑動軸承的幾何關(guān)系和承載量系數(shù)B/2B/2B/2B/2r rR Re eh h F Fz zw wo og g j jj j0 0j j2 2aj jaj j1

40、hmaxpmaxh0hmino11. 1. 向心軸承的幾何關(guān)系向心軸承的幾何關(guān)系用極坐標(biāo)表示比較方便，用極坐標(biāo)表示比較方便，oooo1 1極坐標(biāo)軸。極坐標(biāo)軸。軸承間隙：軸承間隙： =D-d=D-d， =R-r, =R-r, = = /d=/d= /r/r偏位角偏位角j ja a，液體動壓油膜起始角，液體動壓油膜起始角j j1 1，終止角，終止角j j2 2油膜厚度油膜厚度h h，最小油膜厚度，最小油膜厚度h hminmin，最大比壓處油，最大比壓處油膜厚度膜厚度h h0 0偏心距偏心距e e，相對偏心距，相對偏心距 e)1(r)1(erRh)cos1(h)cos1(coseoa)rR(hmin

41、00 j j j j j j 同理同理2. 2. 承載量系數(shù)承載量系數(shù)C Cp p雷諾方程用極坐標(biāo)表示：令雷諾方程用極坐標(biāo)表示：令dx=rddx=rdj j，V=rV=rw w，將，將h,hh,h0 0代入代入j jj j j j j j w w j jj j j j j j w w d)cos1()cos(cos6d)cos1()cos1()cos1(6dp302302j j j j j j j j w w j jj jj jj jd)cos1()cos(cos6p1302剖面處的作用力剖面處的作用力任意任意j j j jj jj jrdpprd 上的壓力：上的壓力：作用在微弧作用在微弧 j

42、 jj j j j j j j j j j j j w w j jj j j j j jj j j j j j j j j jj jj jj jj jj jj jj jj jj jj jj jj j2112121d)cos(d)cos1()cos(cosr6d)cos(rppprd)cos(p)(180cosppa302ayyaay：度上的垂直分力總和為度上的垂直分力總和為軸承橫剖面處，單位長軸承橫剖面處，單位長：在外載荷方向上的分力在外載荷方向上的分力油膜承載能力理論上油膜承載能力理論上p py y B B。但因側(cè)漏，沿。但因側(cè)漏，沿z z軸方軸方向的壓力呈拋物線分布。向的壓力呈拋物線分布。

43、有關(guān)有關(guān)及及修正系數(shù)，與修正系數(shù)，與式中：式中：表達(dá)式為：表達(dá)式為： d/BC)Bz2(1 Cpp2yy軸軸承承包包角角：（承承載載量量系系數(shù)數(shù)令令油油膜膜承承載載能能力力VB2FdBFC)360,180,120),d/B( fdz)Bz2(1 Cd)cos(d)cos1()cos(cos3CCdBCrB2dz)Bz2(1 Cd)cos(d)cos1()cos(cosr6dzpF22p22B2Ba30pp2p222B2Ba3022B2By211211 w w j jj j j j j j j j j j j j w w w w j jj j j j j j j j j j j j w w j

44、jj jj jj j j jj jj jj j 數(shù)值解。數(shù)值解。時的時的列出表格，書中給出列出表格，書中給出，有限元，差分法）求出有限元，差分法）求出利用計算機(jī)（數(shù)值解，利用計算機(jī)（數(shù)值解，ppC180C ( (四）最小油膜厚度四）最小油膜厚度h hminmin確定確定查表查表，根據(jù)根據(jù)其中其中812d/BC)1(rhpmin 、使用的影響。、使用的影響?？紤]結(jié)構(gòu)、制造、安裝考慮結(jié)構(gòu)、制造、安裝安全裕度安全裕度（不平度不平度軸頸及軸承表面平均軸頸及軸承表面平均臨界最小油膜厚度。臨界最小油膜厚度。式中式中式式液體摩擦狀態(tài)的判斷液體摩擦狀態(tài)的判斷有限制：有限制：對對。，隨隨)25 . 1hhh)2

45、5 . 1(hhhF2121cmincmincminminminmin （五）軸承的熱平衡計算（五）軸承的熱平衡計算防止軸承過熱防止軸承過熱熱平衡：發(fā)熱量熱平衡：發(fā)熱量= =散熱量散熱量 H = HH = H1 1 + H+ H2 2)tt (dB)tt ( cQfpVi0si0 式中：式中：Q Q耗油量，由耗油量系數(shù)求出。耗油量，由耗油量系數(shù)求出。(m(m3 3/s)/s) 油的密度。礦物油油的密度。礦物油 =850=850 900kg/m900kg/m3 3C C油的比熱。礦物油油的比熱。礦物油 c=1675c=1675 2090J/(kg2090J/(kgcc）t t0 0油的出口溫度（

46、油的出口溫度（cc）t ti i油的入口溫度（油的入口溫度（cc） t ti i 35 35 40 c40 c s s散熱系數(shù)，隨軸承結(jié)構(gòu)和散熱條件而定。散熱系數(shù)，隨軸承結(jié)構(gòu)和散熱條件而定。輕型結(jié)構(gòu)：周圍介質(zhì)溫度高，散熱困難（軋鋼機(jī)）：輕型結(jié)構(gòu)：周圍介質(zhì)溫度高，散熱困難（軋鋼機(jī)）： s s =50W/(m=50W/(mc)c)中型結(jié)構(gòu)：一般通風(fēng)條件：中型結(jié)構(gòu)：一般通風(fēng)條件： s s =80W/(m=80W/(mc)c)重型結(jié)構(gòu)：良好冷卻條件：重型結(jié)構(gòu)：良好冷卻條件： s s =140W/(m=140W/(mc)c)。單位為單位為為潤滑油的動力粘度，為潤滑油的動力粘度，；位為位為為軸承的平均壓力

47、，單為軸承的平均壓力，單的單位為的單位為、；為軸頸角速度，單位為為軸頸角速度，單位為時，時，（的軸承的軸承對于對于的系數(shù)，的系數(shù)，為隨軸承寬徑比而變化為隨軸承寬徑比而變化式中式中摩擦系數(shù)，摩擦系數(shù)，查出。查出。由圖由圖及偏心率及偏心率根據(jù)寬徑比根據(jù)寬徑比數(shù)，數(shù)，耗油量系數(shù)，無綱量耗油量系數(shù)，無綱量式中：式中：sPaPap;mmdBs/rad; 11d/B;)B/d1d/B55. 0pff1612d/BVBdQCV)VBdQ(cp)f(ttt5 . 1si0 w w ww 軸承由入口到出口溫度不斷升高，軸承中各點軸承由入口到出口溫度不斷升高，軸承中各點溫度不同，一般采用計算平均溫度來限制溫升溫度

48、不同，一般采用計算平均溫度來限制溫升不致過高。不致過高。；校核入口溫度校核入口溫度計算計算設(shè)計時先選定設(shè)計時先選定潤滑油平均溫度：潤滑油平均溫度：2ttttttC752tttmiimim 當(dāng)當(dāng)t ti i3535 40C40C，軸承易于建立熱平衡，承載能，軸承易于建立熱平衡，承載能力富裕，應(yīng)降低力富裕，應(yīng)降低t tm m并適當(dāng)降低軸瓦及軸頸表面光并適當(dāng)降低軸瓦及軸頸表面光潔度，再進(jìn)行計算。潔度，再進(jìn)行計算。當(dāng)當(dāng)t ti i3535 40C40C，軸承不易于建立熱平衡，需加，軸承不易于建立熱平衡，需加大間隙，適當(dāng)提高摩擦表面光潔度。大間隙，適當(dāng)提高摩擦表面光潔度。軸承冷卻方法：水套，加快循環(huán)。軸承冷卻方法：水套，加快循環(huán)。（六）參數(shù)選擇（六）參數(shù)選擇1. 1. 寬徑比寬徑