第16章滑動(dòng)軸承

1、第第16章章 滑動(dòng)軸承滑動(dòng)軸承16-1 滑動(dòng)軸承的摩擦狀態(tài)及應(yīng)用特點(diǎn)滑動(dòng)軸承的摩擦狀態(tài)及應(yīng)用特點(diǎn)16-2 滑動(dòng)軸承的結(jié)構(gòu)及材料滑動(dòng)軸承的結(jié)構(gòu)及材料16-3 邊界和混合磨擦滑動(dòng)軸承的計(jì)算邊界和混合磨擦滑動(dòng)軸承的計(jì)算16-4 潤滑劑和潤滑裝置潤滑劑和潤滑裝置16-5 動(dòng)壓潤滑的基本原理動(dòng)壓潤滑的基本原理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)軸與支承之間的摩擦和磨損分類：分類：滾動(dòng)軸承滾動(dòng)軸承軸承的功用：軸承的功用：滑動(dòng)軸承滑動(dòng)軸承應(yīng)用實(shí)例：應(yīng)用實(shí)例：汽輪機(jī)、離心式壓縮機(jī)、內(nèi)燃機(jī)、大型電汽輪機(jī)、離心式壓縮機(jī)、內(nèi)燃機(jī)

2、、大型電機(jī)、水泥攪拌機(jī)、滾筒清砂機(jī)、破碎機(jī)等機(jī)械常采用機(jī)、水泥攪拌機(jī)、滾筒清砂機(jī)、破碎機(jī)等機(jī)械常采用滑動(dòng)軸承?；瑒?dòng)軸承。優(yōu)點(diǎn)多，應(yīng)用廣優(yōu)點(diǎn)多，應(yīng)用廣用于高速、高精度、重載、結(jié)用于高速、高精度、重載、結(jié)構(gòu)上要求剖分等場合。構(gòu)上要求剖分等場合。設(shè)計(jì)：潘存云設(shè)計(jì)：潘存云設(shè)計(jì)：潘存云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 不允許出現(xiàn)干摩擦！不允許出現(xiàn)干摩擦！2. 邊界摩擦邊界摩擦16-1 滑動(dòng)軸承的摩擦狀態(tài)及應(yīng)用特點(diǎn)滑動(dòng)軸承的摩擦狀態(tài)及應(yīng)用特點(diǎn) 功耗功耗 磨損磨損 溫度溫度 燒毀軸瓦燒毀軸瓦 運(yùn)動(dòng)副表面有一層厚度運(yùn)動(dòng)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

3、，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 0.3v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 0.005 0.01 vv vfn/p o在一般機(jī)器中，處于邊界摩擦和流體摩擦的混合狀態(tài)。在一般機(jī)器中，處于邊界摩擦和流體摩擦的混合狀態(tài)。邊界摩擦邊界摩擦混合摩擦混合摩擦流體摩擦流體摩擦摩擦特性曲線摩擦特性曲線稱無量綱參數(shù)稱無量綱參數(shù)n/p為軸承為軸承特性數(shù)。特性數(shù)。-動(dòng)力粘度動(dòng)力粘度 p-壓強(qiáng)壓強(qiáng)

4、 n-轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)速二、滑動(dòng)軸承的特點(diǎn)及應(yīng)用二、滑動(dòng)軸承的特點(diǎn)及應(yīng)用 滾動(dòng)軸承絕大多數(shù)都已標(biāo)準(zhǔn)化，故得到廣泛的應(yīng)滾動(dòng)軸承絕大多數(shù)都已標(biāo)準(zhǔn)化，故得到廣泛的應(yīng)用（汽車、摩托車、拖拉機(jī)輪的軸承）。但是滑動(dòng)軸用（汽車、摩托車、拖拉機(jī)輪的軸承）。但是滑動(dòng)軸承具有一些滾動(dòng)軸承不能代替的特點(diǎn)：承具有一些滾動(dòng)軸承不能代替的特點(diǎn)：1.1.結(jié)構(gòu)簡單，制造、裝拆方便。結(jié)構(gòu)簡單，制造、裝拆方便。2.2.有良好的耐沖擊性和吸振性，運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)，旋轉(zhuǎn)精有良好的耐沖擊性和吸振性，運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)，旋轉(zhuǎn)精度高。度高。3.3.壽命長。壽命長。缺點(diǎn)：缺點(diǎn)：維護(hù)復(fù)雜，對(duì)潤滑條件要求高；邊界潤滑軸承維護(hù)復(fù)雜，對(duì)潤滑條件要求高；邊界潤滑軸承的摩擦損耗較

5、大。的摩擦損耗較大。1、 徑向滑動(dòng)軸承徑向滑動(dòng)軸承組成：組成：軸承座、軸套或軸瓦、聯(lián)接螺栓等。軸承座、軸套或軸瓦、聯(lián)接螺栓等。16-2 滑動(dòng)軸承的結(jié)構(gòu)及材料滑動(dòng)軸承的結(jié)構(gòu)及材料整體式徑向滑動(dòng)軸承整體式徑向滑動(dòng)軸承剖分式徑向滑動(dòng)軸承剖分式徑向滑動(dòng)軸承榫口榫口螺紋孔螺紋孔軸承座軸承座軸套軸套軸承座軸承座軸承蓋軸承蓋聯(lián)接螺栓聯(lián)接螺栓剖分軸瓦剖分軸瓦一、一、 滑動(dòng)軸承的結(jié)構(gòu)滑動(dòng)軸承的結(jié)構(gòu)薄壁軸薄壁軸瓦瓦軸瓦非承載區(qū)內(nèi)表面開有進(jìn)油口和油溝，以利于潤滑油均勻分軸瓦非承載區(qū)內(nèi)表面開有進(jìn)油口和油溝，以利于潤滑油均勻分布在整個(gè)軸徑上。布在整個(gè)軸徑上。進(jìn)油孔進(jìn)油孔油溝油溝F厚壁軸厚壁軸瓦瓦整體軸套整體軸套卷制軸套

6、卷制軸套設(shè)計(jì)：潘存云作用：作用：用來承受軸向載荷用來承受軸向載荷 二、二、 推力滑動(dòng)軸承推力滑動(dòng)軸承 FaFaFaFa空心式單環(huán)式多環(huán)式 空心式：軸頸接觸面上壓力分布較均勻，潤滑條件較實(shí)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，廣泛用于低速、輕載的場合。 多環(huán)式：不僅能承受較大的軸向載荷，有時(shí)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%。 二、滑動(dòng)軸承的失效形式二、滑動(dòng)軸承的失效形式汽車用滑動(dòng)軸承故障原因的平均比率汽車用滑動(dòng)軸承故障原因的平均比率軸承表面的磨粒磨損、膠合、疲勞破壞、軸承襯脫軸承表面的磨粒磨損、膠合、疲勞破壞、軸承襯脫

7、落和腐蝕。落和腐蝕?；瑒?dòng)軸承還可能出現(xiàn)氣蝕、電侵蝕、流體侵蝕和微動(dòng)滑動(dòng)軸承還可能出現(xiàn)氣蝕、電侵蝕、流體侵蝕和微動(dòng)磨損等失效形式。磨損等失效形式。故障原因不干凈潤滑油不足安裝誤差對(duì)中不良超載比率38.311.115.98.16.0故障原因腐蝕制造精度低氣蝕其它比率5.65.52.86.7材料要求：材料要求：三、滑動(dòng)軸承的材料三、滑動(dòng)軸承的材料1）摩擦系數(shù)小；）摩擦系數(shù)小；2）導(dǎo)熱性好，熱膨脹系數(shù)?。唬?dǎo)熱性好，熱膨脹系數(shù)?。?）耐磨、耐腐蝕、抗膠合能力強(qiáng)；）耐磨、耐腐蝕、抗膠合能力強(qiáng)；4）有足夠的機(jī)械強(qiáng)度和塑性。）有足夠的機(jī)械強(qiáng)度和塑性。能同時(shí)滿足這些要求的材料是難找的，但應(yīng)根據(jù)具體情況主要的使

8、用要求。工程上常用澆鑄或壓合的方法將兩種不同工程上常用澆鑄或壓合的方法將兩種不同的金屬組合在一起，性能上取長補(bǔ)短。的金屬組合在一起，性能上取長補(bǔ)短。軸承襯軸承襯1、軸承合金（白合金、巴氏合金）、軸承合金（白合金、巴氏合金）優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)： f 小，抗膠合性能好、對(duì)油的吸附性強(qiáng)、耐腐小，抗膠合性能好、對(duì)油的吸附性強(qiáng)、耐腐蝕性好、容易跑合、是優(yōu)良的軸承材料，常用于高速、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。重載的軸承。2、青銅、青銅缺點(diǎn)：缺點(diǎn)：價(jià)格貴、機(jī)械強(qiáng)度較差；價(jià)格貴、機(jī)械強(qiáng)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、或青銅軸瓦上

9、。工作溫度：工作溫度：t120 由于巴式合金熔點(diǎn)低優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：青銅強(qiáng)度高、承載能力大、耐磨性和導(dǎo)熱性青銅強(qiáng)度高、承載能力大、耐磨性和導(dǎo)熱性 都優(yōu)于軸承合金。工作溫度高達(dá)都優(yōu)于軸承合金。工作溫度高達(dá)250 。缺點(diǎn)：缺點(diǎn)：可塑性差、不易跑合、與之相配的軸徑必須淬硬。可塑性差、不易跑合、與之相配的軸徑必須淬硬。青銅可以單獨(dú)制成軸瓦，也可以作為軸承襯澆注在鋼或青銅可以單獨(dú)制成軸瓦，也可以作為軸承襯澆注在鋼或鑄鐵軸瓦上。鑄鐵軸瓦上。鋁青銅鋁青銅鉛青銅鉛青銅錫青銅錫青銅 中速重載中速重載中速中載中速中載低速重載低速重載3）具有特殊性能的軸承材料）具有特殊性能的軸承材料含油軸承：含油軸承： 用粉末冶金法制作

10、的軸承，具有多孔組用粉末冶金法制作的軸承，具有多孔組織，可存儲(chǔ)潤滑油?？捎糜诩佑筒环奖愕膱龊稀？棧纱鎯?chǔ)潤滑油。可用于加油不方便的場合。橡膠軸承：橡膠軸承：具有較大的彈性，能減輕振動(dòng)使運(yùn)轉(zhuǎn)平具有較大的彈性，能減輕振動(dòng)使運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)，可用水潤滑。常用于潛水泵、沙石清洗機(jī)、鉆穩(wěn)，可用水潤滑。常用于潛水泵、沙石清洗機(jī)、鉆機(jī)等有泥沙的場合。機(jī)等有泥沙的場合。塑料軸承：塑料軸承：具有摩擦系數(shù)低、可塑性、跑合性良好、具有摩擦系數(shù)低、可塑性、跑合性良好、耐磨、耐腐蝕、可用水、油及化學(xué)溶液等潤滑的優(yōu)點(diǎn)。耐磨、耐腐蝕、可用水、油及化學(xué)溶液等潤滑的優(yōu)點(diǎn)。運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)軸瓦溫度升高，由于油的膨脹系數(shù)比金屬大， 油自動(dòng)進(jìn)入摩擦表

11、面起到潤滑作用。含油軸承加一次油，可使用較長時(shí)間。鑄鐵：鑄鐵：用于不重要、低速輕載軸承。用于不重要、低速輕載軸承。缺點(diǎn)：缺點(diǎn)：導(dǎo)熱性差、膨脹系數(shù)大、容易變形。為改善此導(dǎo)熱性差、膨脹系數(shù)大、容易變形。為改善此 缺陷，可作為軸承襯粘復(fù)在金屬軸瓦上使用。缺陷，可作為軸承襯粘復(fù)在金屬軸瓦上使用。表表16-2 常用軸瓦及軸承襯材料的性能常用軸瓦及軸承襯材料的性能材料及其代號(hào)材料及其代號(hào)鑄錫銻軸承合金鑄錫銻軸承合金ZSnSb11Cu6鑄鉛銻軸承合金鑄鉛銻軸承合金ZPbSb16Sn16Cu2鑄錫青銅鑄錫青銅ZCuSn10P1鑄錫青銅鑄錫青銅ZCuSn5Pb5Zn5鑄鋁青銅鑄鋁青銅ZCuAl10Fe3pMpa

12、pvMpa.m/s平穩(wěn)平穩(wěn)沖擊沖擊25202015HBS金屬型金屬型 砂型砂型最高工作最高工作溫度溫度軸徑硬度軸徑硬度150HBS150HBS150HBS150HBS45HBC45HBC45HBC45HBC45HBC45HBC150150150150280280280280280280272730309090808065656060110110100100151515158 815151010151515151212一、一、 徑向軸承徑向軸承在在油、脂油、脂中加入少量中加入少量石墨石墨或或二流化鉬二流化鉬粉末，形成邊界油粉末，形成邊界油膜，填平粗糙表面而減少磨損。不能完全排除磨損。膜，填平粗糙

13、表面而減少磨損。不能完全排除磨損。1. 軸承的壓強(qiáng)軸承的壓強(qiáng)pF-徑向載荷，徑向載荷，B-軸瓦寬度，軸瓦寬度，d-軸徑，軸徑，p-許用壓強(qiáng)。許用壓強(qiáng)。16-3 邊界和混合摩擦滑動(dòng)軸承的計(jì)算邊界和混合摩擦滑動(dòng)軸承的計(jì)算限制軸承壓強(qiáng)p，以保證潤滑油不被過大的壓力擠出，從而避免軸瓦產(chǎn)生過渡的磨損。 p= pFBd表表16-2 常用軸瓦及軸承襯材料的性能常用軸瓦及軸承襯材料的性能材料及其代號(hào)材料及其代號(hào)鑄錫銻軸承合金鑄錫銻軸承合金ZSnSb11Cu6鑄鉛銻軸承合金鑄鉛銻軸承合金ZPbSb16Sn16Cu2鑄錫青銅鑄錫青銅ZCuSn10P1pMpapvMpa.m/s平穩(wěn)平穩(wěn)沖擊沖擊25202015HBS

14、金屬型金屬型 砂型砂型最高工作最高工作溫度溫度軸徑硬度軸徑硬度150HBS150HBS150HBS150HBS45HBC45HBC15015015015028028027273030909080801515151510101515pv與功耗成正比，它表征了軸承的發(fā)熱因素，pv越大，溫升越高，越容易引起油膜的破裂2. 軸承的軸承的pv值值n-轉(zhuǎn)速，轉(zhuǎn)速，pv-許用值。許用值。 pv = FBddn60 1000pv二、二、 推力軸承推力軸承 z-軸環(huán)數(shù)軸環(huán)數(shù), pvm pvzddFp)(42122p考慮承載的不均勻性，考慮承載的不均勻性， p、pv應(yīng)降低應(yīng)降低2040%Fd1d2Fd1d2設(shè)計(jì)：

15、潘存云16-4 潤滑劑和潤滑裝置潤滑劑和潤滑裝置一、一、 潤滑劑潤滑劑作用：作用：降低摩擦功耗、減少磨損、冷卻、吸振、防銹等。降低摩擦功耗、減少磨損、冷卻、吸振、防銹等。分類分類液體液體潤滑劑潤滑劑-潤滑油潤滑油半固體半固體潤滑劑潤滑劑-潤滑脂潤滑脂固體固體潤滑劑潤滑劑1. 潤滑油潤滑油在用的大部分潤滑油為礦物油（石油）粘度粘度-重要參數(shù)重要參數(shù) 在軸承中，潤滑油最重要的物理參數(shù)是粘度，它是選擇潤滑油的主要依據(jù)。粘度表征液體流動(dòng)的內(nèi)摩擦特性。A、B兩板之間充滿了液體，B板靜止，A板水平移動(dòng)速度為v。由于液體與金屬表面的吸附作用，A板表面的液體速度為v，而B板表面的液體速度為0。兩板之間的速度呈

16、線性分布。液體層與層之間摩擦切應(yīng)力：液體層與層之間摩擦切應(yīng)力：=dudy- 牛頓液體流動(dòng)定律牛頓液體流動(dòng)定律 -液體的液體的動(dòng)力粘度，動(dòng)力粘度，簡稱簡稱粘度粘度單位：單位：N s /m/m2 (Pa s s)運(yùn)動(dòng)粘度：運(yùn)動(dòng)粘度：= 單位：單位： m m2 / / s 或斯或斯St：cmcm2 / /s 或厘斯或厘斯cSt：1St=100 cSt1St=100 cSt實(shí)驗(yàn)結(jié)果：實(shí)驗(yàn)結(jié)果： oxyydydu分析位置y處薄層的受力 AB我國石油產(chǎn)品是用運(yùn)動(dòng)粘度標(biāo)定的 表表16-3 常用潤滑油的主要性質(zhì)常用潤滑油的主要性質(zhì)名名 稱稱全損耗全損耗系統(tǒng)用油系統(tǒng)用油GB443-89汽輪機(jī)油汽輪機(jī)油GB111

17、20-89代代 號(hào)號(hào)40 的粘度的粘度mm2/sL- -AN7 6.127.48 - -10 110凝點(diǎn)凝點(diǎn) C閃點(diǎn)閃點(diǎn)(開式開式) C用于高速底負(fù)荷機(jī)械、用于高速底負(fù)荷機(jī)械、精密機(jī)床、紡織紗錠的精密機(jī)床、紡織紗錠的潤滑和冷卻。潤滑和冷卻。普通機(jī)床的液壓油。普通機(jī)床的液壓油。用于一般滑動(dòng)軸承、用于一般滑動(dòng)軸承、齒輪、蝸輪的潤滑齒輪、蝸輪的潤滑用于重型機(jī)床導(dǎo)軌、用于重型機(jī)床導(dǎo)軌、礦山機(jī)械的潤滑。礦山機(jī)械的潤滑。用于汽輪機(jī)、發(fā)電機(jī)等用于汽輪機(jī)、發(fā)電機(jī)等高速高負(fù)荷軸承和各種高速高負(fù)荷軸承和各種小型液體潤滑軸承小型液體潤滑軸承L-AN100 90110 0 210L- -AN10 9.011.0 -

18、-10 125L- -AN15 13.516.5 - -10 165L- -AN32 28.832.2 - -10 170L- -AN46 41.450.6 - -10 180L- -AN68 61.274.8 - -10 190L-TSA32 28.835.2- -7 180L-TSA46 41.450.6主要用途主要用途設(shè)計(jì)：潘存云0.080.080.070.070.060.060.050.050.040.040.030.030.020.020.010.013030 4040 50506060 7070 808090902.2. 潤滑脂潤滑脂潤滑油的特性：潤滑油的特性：1）溫度）溫度 t

19、2）壓力）壓力p 選用原則：選用原則：1) 載荷大、溫度高的軸承，載荷大、溫度高的軸承，宜選用粘度大的油；宜選用粘度大的油；2) 載荷小、轉(zhuǎn)速高的軸承，載荷小、轉(zhuǎn)速高的軸承，宜選用粘度小的油；宜選用粘度小的油；-潤滑油與各種稠化劑潤滑油與各種稠化劑（鈣、鈉、鋁、鋰等金屬（鈣、鈉、鋁、鋰等金屬皂）混合稠化而成。皂）混合稠化而成。優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：密封簡單、不需要經(jīng)常密封簡單、不需要經(jīng)常添加、不易流失；對(duì)速度和溫添加、不易流失；對(duì)速度和溫度不敏感，適用范圍廣。度不敏感，適用范圍廣。 但但p 350 才開始氧化，才開始氧化， 可在水中工作。可在水中工作。-摩擦系數(shù)低，使用溫度范圍廣摩擦系數(shù)低，使用溫度范圍

20、廣 (- -60300 )，但遇水性能下降。，但遇水性能下降。-摩擦系數(shù)低，只有石墨的一半。摩擦系數(shù)低，只有石墨的一半。使用方式：使用方式：1.1.調(diào)和在潤滑油中；調(diào)和在潤滑油中；2.2.涂覆、燒結(jié)在摩擦表面形成覆蓋膜；涂覆、燒結(jié)在摩擦表面形成覆蓋膜；3.3.混入金屬或塑料粉末中燒結(jié)成型?；烊虢饘倩蛩芰戏勰┲袩Y(jié)成型。其應(yīng)用日漸廣泛設(shè)計(jì)：潘存云設(shè)計(jì)：潘存云設(shè)計(jì)：潘存云二、潤滑裝置二、潤滑裝置1. 油杯油杯 針閥針閥式油式油杯杯旋蓋式油杯旋蓋式油杯 脂用壓注式油杯壓注式油杯芯捻芯捻油杯油杯設(shè)計(jì)：潘存云設(shè)計(jì)：潘存云2. 油環(huán)油環(huán) 設(shè)計(jì)：潘存云設(shè)計(jì)：潘存云一、動(dòng)壓潤滑的形成的原理和條件一、動(dòng)壓潤滑的形成的原理和條件16-5 流體動(dòng)壓潤滑的基本原理流體動(dòng)壓潤滑的基本原理FFF設(shè)計(jì)：潘存云F先分析平行板的情況。板B靜止，板A以速度向左運(yùn)動(dòng)，板間充滿潤滑油，無載荷時(shí)， 液體各層的速度呈三角形分布，進(jìn)油量與出油量相等，板A不會(huì)下沉。但若板A有載荷時(shí)，油向兩邊擠出，板A逐漸下沉，直到與B板接觸。兩平形板之間不能形成壓力油膜！兩平形板之間不能形成壓力油膜！ v vvh1aah2cc如兩板不平行板。板間間隙呈沿運(yùn)動(dòng)方向由大到小呈收斂楔形分布