重慶科創(chuàng)職業(yè)學(xué)院師 滑動軸承

1、第12章 滑動軸承 第12章 滑動軸承 12.1 摩擦、摩擦、 磨損與潤滑基礎(chǔ)知識磨損與潤滑基礎(chǔ)知識 12.2 滑動軸承的特點(diǎn)、類型和典型結(jié)構(gòu)滑動軸承的特點(diǎn)、類型和典型結(jié)構(gòu) 12.3 軸瓦的材料和軸瓦結(jié)構(gòu)軸瓦的材料和軸瓦結(jié)構(gòu) 12.4 滑動軸承的潤滑滑動軸承的潤滑 12.5 不完全油膜滑動軸承的設(shè)計(jì)計(jì)算不完全油膜滑動軸承的設(shè)計(jì)計(jì)算 習(xí)習(xí) 題題 第12章 滑動軸承 12.1 摩擦、磨損與潤滑基礎(chǔ)知識摩擦、磨損與潤滑基礎(chǔ)知識 12.1.1 摩擦狀態(tài)摩擦狀態(tài) 圖12-1 滑動軸承的摩擦狀態(tài) 第12章 滑動軸承 12.1.2 磨損磨損 1. 典型磨損過程典型磨損過程 圖12-2 一般的磨損過程 第12

2、章 滑動軸承 （1） 跑合磨損階段。在磨損初期， 由于新的摩擦副表面較粗糙， 真實(shí)接觸面積小，比壓較大， 在開始的較短時(shí)間內(nèi)磨損量較大。經(jīng)跑合后，表面凸峰高度降低，接觸面積增大，磨損速度減緩并趨向穩(wěn)定。 初期跑合是一種有益的磨損， 可利用它來改善表面性能，提高使用壽命。 （2） 穩(wěn)定磨損階段。 零件經(jīng)過跑合后磨損速度趨緩， 處于穩(wěn)定狀態(tài)， 這一階段的時(shí)間即為零件的使用壽命。 （3） 劇烈磨損階段。 磨損量加大， 潤滑狀態(tài)惡化， 導(dǎo)致零件迅速報(bào)廢。 第12章 滑動軸承 2. 磨損的分類磨損的分類 （1） 粘著磨損：由于兩摩擦表面間產(chǎn)生粘著現(xiàn)象使材料由一個(gè)表面轉(zhuǎn)移到另一個(gè)表面而造成的磨損，稱為粘著

3、磨損。膠合是粘著磨損中最嚴(yán)重的形式，會造成大片金屬被撕脫或表面間完全“咬死”，是齒輪、蝸桿等傳動的失效形式之一。 （2） 磨粒磨損：硬質(zhì)顆?；蚰Σ帘砻嫔系挠操|(zhì)突出物，在摩擦過程中引起脫落的現(xiàn)象，稱為磨粒磨損。在開式傳動中， 許多零件與礦石或泥沙等直接接觸，磨粒磨損就是其主要的磨損形式。實(shí)驗(yàn)表明，當(dāng)金屬材料的硬度比磨粒的硬度大30時(shí)， 被磨表面的磨損量就非常小。 第12章 滑動軸承 （3） 疲勞磨損：這種形式的磨損常出現(xiàn)在滾動軸承、齒輪等高副中。當(dāng)接觸表面受到很大的循環(huán)變化接觸應(yīng)力，經(jīng)過一定工作循環(huán)次數(shù)以后，可能在局部表面形成小塊的甚至是片狀的麻點(diǎn)或凹坑，進(jìn)而導(dǎo)致零件失效。這種失效形式稱為表面疲

4、勞磨損，簡稱點(diǎn)蝕。由此建立的接觸疲勞強(qiáng)度準(zhǔn)則是機(jī)械傳動設(shè)計(jì)的重要的計(jì)算方法。 第12章 滑動軸承 12.1.3 潤滑劑潤滑劑 1. 液體潤滑劑液體潤滑劑 液體潤滑劑通常也稱潤滑油。常用的液體潤滑劑有：機(jī)油， 如動植物油；礦物油，主要是石油產(chǎn)品； 化學(xué)合成油。潤滑油的性能指標(biāo)主要有粘度、凝點(diǎn)、閃點(diǎn)和油性等。最重要的指標(biāo)是粘度。 第12章 滑動軸承 2. 潤滑油的粘度潤滑油的粘度 1) 動力粘度動力粘度 圖12-3所示是兩塊相距為h的平行平板， 中間充滿了不可壓縮的潤滑油。當(dāng)一塊平板固定，另一塊平板以速度u沿x軸方向運(yùn)動時(shí)，在層流條件下，沿y坐標(biāo)的油層將以不同速度u沿x方向移動。根據(jù)牛頓提出的粘性

5、流體的摩擦定律，即：各油層間的切應(yīng)力與其速度梯度成正比。以公式表示為 yu（12-1）第12章 滑動軸承 式中：流體層單位面積上的剪切阻力，即切應(yīng)力； u任一流體層上的液體速度； 比例常數(shù)，即流體的動力粘度，動力粘度的單位為Ns/m2或Pas(帕秒)。 第12章 滑動軸承 圖12-3 粘性流體流動模型 第12章 滑動軸承 2） 運(yùn)動粘度流體的動力粘度與同溫度下的密度的比值，稱為運(yùn)動粘度 v（12-2） 運(yùn)動粘度的單位為：m2/s，也常用St或cSt表示，換算關(guān)系為：1 m2/s=104 St=106 cSt。 第12章 滑動軸承 3. 潤滑油的選擇潤滑油的選擇 表表12-1 工業(yè)用全損耗通用潤

6、滑油粘度牌號工業(yè)用全損耗通用潤滑油粘度牌號 第12章 滑動軸承 表表12-2 常用潤滑油的牌號、常用潤滑油的牌號、 性能及應(yīng)用性能及應(yīng)用 第12章 滑動軸承 續(xù)表 第12章 滑動軸承 4. 潤滑脂的性能指標(biāo)潤滑脂的性能指標(biāo) 對于軸頸圓周速度小于2m/s的難以經(jīng)常供油或擺動工作的非液體摩擦軸承，可以采用潤滑脂潤滑。與選用潤滑脂有關(guān)的性能指標(biāo)是錐入度和滴點(diǎn)。 (1) 錐入度：是衡量潤滑脂粘稠程度的指標(biāo)。將一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)錐體置于25的潤滑脂表面，經(jīng)5 s后，該錐體沉入脂內(nèi)的深度(以0.1 mm為單位)值稱為該潤滑脂的錐入度。 錐入度的數(shù)值越大， 表明潤滑脂的流動性越大。 第12章 滑動軸承 (2) 滴點(diǎn)：

7、在規(guī)定的條件下，將潤滑脂加熱至從容器口中滴下第一滴時(shí)的溫度，稱為該潤滑脂的滴點(diǎn)。選擇潤滑脂的滴點(diǎn)應(yīng)比工作溫度高2030。 潤滑劑的種類、牌號及性能可參閱機(jī)械工程手冊或潤滑工程手冊。 第12章 滑動軸承 12.2 滑動軸承的特點(diǎn)、類型和典型結(jié)構(gòu)滑動軸承的特點(diǎn)、類型和典型結(jié)構(gòu) 1. 徑向滑動軸承徑向滑動軸承 常用的徑向滑動軸承的結(jié)構(gòu)形式可分為整體式(如圖12-4(a)和剖分式(如圖12-4(b)。 軸承座的材料常用鑄鐵制造，受力很大時(shí)可用鑄鋼件，用螺栓固定在機(jī)架上。整體式滑動軸承構(gòu)造簡單，常用于低速、 載荷較小的間歇工作機(jī)器上，而且軸只能從軸的端部裝入。剖分式滑動軸承的軸瓦一般是對開式，當(dāng)它的軸瓦

8、磨損后可以通過適當(dāng)?shù)卣{(diào)整墊片或?qū)ζ淦史置孢M(jìn)行刮削、研磨來調(diào)整軸與孔的間隙，應(yīng)用較廣。 第12章 滑動軸承 圖12-4 徑向滑動軸承的結(jié)構(gòu) 第12章 滑動軸承 2. 普通止推滑動軸承的結(jié)構(gòu)普通止推滑動軸承的結(jié)構(gòu) 圖12-5 普通止推滑動軸承的結(jié)構(gòu) 第12章 滑動軸承 表表12-3 普通止推滑動軸承軸頸基本尺寸的計(jì)算公式普通止推滑動軸承軸頸基本尺寸的計(jì)算公式 第12章 滑動軸承 3. 調(diào)心式滑動軸承調(diào)心式滑動軸承 當(dāng)軸承寬度B與軸頸直徑d之比Bd1.5時(shí)， 軸的變形可能會使軸瓦端部和軸頸出現(xiàn)邊緣接觸，導(dǎo)致軸承過早被損壞。 為防止這種情況發(fā)生，可將軸瓦與軸承座配合表面做成球面， 使其自動適應(yīng)軸或機(jī)架

9、工作時(shí)的變形造成軸頸與軸瓦不同軸的情況，避免出現(xiàn)邊緣接觸。這種軸承稱為調(diào)心軸承，如圖12-6所示。 第12章 滑動軸承 圖12-6 軸頸邊緣接觸與調(diào)心式滑動軸承 第12章 滑動軸承 4. 可調(diào)間隙式軸承可調(diào)間隙式軸承 圖12-7 間隙可調(diào)式滑動軸承軸承 第12章 滑動軸承 12.3 軸瓦的材料和軸瓦結(jié)構(gòu)軸瓦的材料和軸瓦結(jié)構(gòu)12.3.1 軸瓦的材料軸瓦的材料 根據(jù)軸瓦失效形式及工作時(shí)軸瓦不損傷軸頸的原則， 軸瓦材料應(yīng)滿足下列要求： 良好的減摩性、 耐磨性和磨合性； 足夠的強(qiáng)度； 良好的順應(yīng)性和嵌藏性； 耐腐蝕性； 良好的導(dǎo)熱性； 良好的工藝性。其中順應(yīng)性是指軸瓦材料補(bǔ)償對中誤差和其他幾何誤差的能

10、力。嵌藏性是指軸瓦材料容納污物和外來微粒， 防止刮傷和磨損的能力。 第12章 滑動軸承 1. 金屬材料金屬材料 （1） 軸承合金(巴氏合金、白合金)：它是錫、鉛、銻、銅的合金，又分為錫銻軸承合金和鉛銻軸承合金兩類。它們各以較軟的錫或鉛作基體，懸浮以銻錫和銅錫的硬晶粒，常用作軸承襯。 (2) 銅合金：銅合金是傳統(tǒng)的軸瓦材料，品種很多，可分為青銅和黃銅兩類。青銅的性能僅次于軸承合金的軸瓦材料，應(yīng)用較多。黃銅為銅鋅合金，減摩性不及青銅，但易于鑄造及機(jī)加工。 可作為低速、 中載下青銅的代用品。 第12章 滑動軸承 （3） 鋁合金：這種軸瓦材料強(qiáng)度高， 耐腐蝕， 導(dǎo)熱性良好，但順應(yīng)性、嵌藏性、磨合性較差

11、，要求軸頸表面硬度高、 粗糙度低以及配合間隙較大。它一般作為軸承襯材料。 （4) 鑄鐵：有普通灰鑄鐵、耐磨鑄鐵或球墨鑄鐵，所含石墨具有潤滑作用。耐磨鑄鐵表面經(jīng)磷化處理可形成一多孔性薄層， 有利于提高耐磨性。 第12章 滑動軸承 2. 粉末冶金材料粉末冶金材料 粉末冶金材料是由銅、鐵、石墨等粉末經(jīng)壓制， 燒結(jié)而成的多孔隙(約占總體積的1035)軸瓦材料。常用的粉末冶金材料有多孔鐵、 多孔青銅、 多孔鋁等。 第12章 滑動軸承 3. 非金屬材料非金屬材料 表表12-4 常用金屬軸瓦材料的性能常用金屬軸瓦材料的性能 第12章 滑動軸承 表表12-4 常用金屬軸瓦材料的性能常用金屬軸瓦材料的性能 第1

12、2章 滑動軸承 12.3.2 軸瓦的結(jié)構(gòu)軸瓦的結(jié)構(gòu) 圖12-8 整體式軸套 第12章 滑動軸承 圖12-9 剖分式軸瓦 第12章 滑動軸承 圖12-10 軸承襯背上的溝槽形式 第12章 滑動軸承 圖12-11 常用的油溝形式 第12章 滑動軸承 12.4 滑動軸承的潤滑滑動軸承的潤滑 12.4.1 滑動軸承的潤滑劑及其選擇滑動軸承的潤滑劑及其選擇 1. 潤滑油的選擇潤滑油的選擇 表表12-5 滑動軸承常用潤滑油牌號選擇滑動軸承常用潤滑油牌號選擇 第12章 滑動軸承 表表12-6 滑動軸承潤滑脂選擇滑動軸承潤滑脂選擇 第12章 滑動軸承 2. 潤滑方法和潤滑裝置潤滑方法和潤滑裝置 圖12-12

13、常用油杯形式(a) 壓注式壓注油杯； (b) 旋套式注油杯； (c) 針閥式注油杯； (d) 油芯式注油杯 第12章 滑動軸承 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根據(jù)由經(jīng)驗(yàn)公式求得的k值選擇。 3pvk （12-3） 式中： p軸承壓強(qiáng)，單位為MPa； v軸頸圓周速度， 單位為ms。 當(dāng)k2時(shí)，用潤滑脂潤滑；2k15，用潤滑油潤滑(可用針閥式滴油油杯等)； 15k30，用油環(huán)潤滑或飛濺潤滑；k30時(shí)，必須用壓力循環(huán)潤滑。 第12章 滑動軸承 12.5 不完全油膜滑動軸承的設(shè)計(jì)計(jì)算不完全油膜滑動軸承的設(shè)計(jì)計(jì)算 12.5.1 失效形式和計(jì)算準(zhǔn)則失效形式和計(jì)算準(zhǔn)則 不完全油膜滑動

14、軸承工作時(shí)，軸頸與軸瓦表面間處于邊界摩擦或混合摩擦狀態(tài)，其主要的失效形式是磨粒磨損和粘附磨損。因此，防止失效的關(guān)鍵是在軸頸與軸瓦表面之間形成一層邊界油膜，以避免軸瓦的過度磨粒磨損和因軸承溫度上升過高而引起粘附磨損。 目前對不完全油膜滑動軸承的設(shè)計(jì)計(jì)算主要是進(jìn)行軸承壓強(qiáng)p、軸承滑動速度v和pv值的驗(yàn)算，使它們不超過軸承材料的相應(yīng)許用值。 第12章 滑動軸承 12.5.2 不完全油膜滑動軸承的設(shè)計(jì)計(jì)算不完全油膜滑動軸承的設(shè)計(jì)計(jì)算 1. 設(shè)計(jì)步驟設(shè)計(jì)步驟 設(shè)計(jì)時(shí)，一般已知軸頸直徑d，軸的轉(zhuǎn)速n及徑向載荷Fr。 其設(shè)計(jì)計(jì)算步驟如下： (1) 根據(jù)軸承使用要求和工作條件， 確定軸承的結(jié)構(gòu)形式， 選擇軸承

15、材料； (2) 選定軸承寬徑比Bd， 一般取Bd0.71.3， 確定軸承寬度B； (3) 驗(yàn)算軸承的工作能力。 第12章 滑動軸承 2. 計(jì)算內(nèi)容計(jì)算內(nèi)容（1） 壓強(qiáng)p的驗(yàn)算。為防止過度磨損，應(yīng)限制軸承壓強(qiáng) pBdFpr（12-4） 式中：B軸承寬度，單位為mm； p軸承材料的許用壓強(qiáng)，單位為MPa，見表12-4。 對于低速(v0.1ms)或間歇工作的軸承，當(dāng)其工作時(shí)間不超過停歇時(shí)間時(shí)，僅需進(jìn)行軸承壓強(qiáng)的驗(yàn)算。 第12章 滑動軸承 （2） pv值的驗(yàn)算。軸承工作時(shí)摩擦發(fā)熱量大，溫升過高時(shí)， 易發(fā)生粘附磨損。軸承單位投影面積單位時(shí)間內(nèi)的發(fā)熱量與pv值成正比， 因此要限制pv。 100191000

16、60pvBnFdnBdFpvrr（12-5） 式中：pv軸承材料的許用壓強(qiáng)速度值， 單位為MPams， 見表12-4。 第12章 滑動軸承 （3） 滑動速度v的驗(yàn)算。 當(dāng)壓強(qiáng)p較小，p與pv值都在許用范圍內(nèi)時(shí)，也可能由于滑動速度過高而加速軸承磨損， 此時(shí)應(yīng)限制滑動速度v。 100060vdnv式中：v軸承材料的許用滑動速度，單位為ms，見表12-4。 （12-6） 第12章 滑動軸承 (4) 選擇軸承的配合。 表表12-7 滑動軸承的常用配合及其應(yīng)用滑動軸承的常用配合及其應(yīng)用 第12章 滑動軸承 【例12-1】 試設(shè)計(jì)一起重機(jī)卷筒軸的滑動軸承。已知軸承受徑向載荷Fr=150 000 N，軸頸直

17、徑d=100 mm，軸的工作轉(zhuǎn)速n=10 rmin。 解解 (1) 選擇軸承類型和軸承材料。 為裝拆方便，軸承采用對開式結(jié)構(gòu)。由于軸承載荷大、速度低，由表12-4JP2選取鑄造銅合金CuAl10Fe5Ni5作為軸承材料，其中p=15MPa，pv=12 MPams，v=4ms。 (2) 軸承寬徑比。 選取Bd=1.2，則B=1.2100=120 mm，取B=120 mm 第12章 滑動軸承 (3) 驗(yàn)算軸承工作能力。驗(yàn)算p 由式（12-4）得 5 .12120100000150pMPaMPaBdFpr驗(yàn)算pv值由式（12-5）得 /65. 0/120100191000015010019100060pvsmMPasmMPaBnFdnBdFpvrr第12章 滑動軸承 (4) 選擇軸承配合和表面粗糙度。 查表12-7， 選取軸承與軸頸的配合為H8f7，軸瓦滑動表面粗糙度為Ra=3.2 m，軸頸表面粗糙度為Ra=1.6m。 (5) 軸承潤滑劑、 潤滑方法和潤滑裝置等的選擇此處略去。 第12章 滑動軸承 習(xí)習(xí) 題題 12-1 滑動軸承適用于哪些場合? 滑動軸承的常用材料有哪些? 12-2 滑動軸承的潤滑狀態(tài)有哪幾種? 潤滑油的主要性能指標(biāo)是什么?滑動軸承常