第17章滑動軸承

1、 軸承，是所有機器的基礎(chǔ)，是現(xiàn)代社會中不軸承，是所有機器的基礎(chǔ)，是現(xiàn)代社會中不可缺少的可缺少的 產(chǎn)品，素有產(chǎn)品，素有“機械產(chǎn)業(yè)的糧食機械產(chǎn)業(yè)的糧食”之美稱，之美稱，它確保所有產(chǎn)品的質(zhì)量和設(shè)備的正常運轉(zhuǎn)。它確保所有產(chǎn)品的質(zhì)量和設(shè)備的正常運轉(zhuǎn)。第第1717章滑動軸承章滑動軸承17.117.1滑動軸承概述滑動軸承概述17.217.2徑向滑動軸承的主要類型徑向滑動軸承的主要類型17.317.3滑動軸承的材料滑動軸承的材料17.417.4軸瓦結(jié)構(gòu)軸瓦結(jié)構(gòu) 17.5 17.5 軸承潤滑材料軸承潤滑材料17.717.7滑動軸承的條件性計算滑動軸承的條件性計算17.817.8液體動力潤滑的基本方程式液體動力潤

2、滑的基本方程式17.917.9液體動力潤滑軸承的計算液體動力潤滑軸承的計算軸承的功用：用來支承軸及軸上零件。軸承的功用：用來支承軸及軸上零件。 12-112-1滑動軸承概述滑動軸承概述 1 1能承擔(dān)一定的載荷，具有一定的強度和剛度。能承擔(dān)一定的載荷，具有一定的強度和剛度。2 2具有小的摩擦力矩，使回轉(zhuǎn)件轉(zhuǎn)動靈活。具有小的摩擦力矩，使回轉(zhuǎn)件轉(zhuǎn)動靈活。3 3具有一定的支承精度，保證被支承零件的回轉(zhuǎn)精度。具有一定的支承精度，保證被支承零件的回轉(zhuǎn)精度。一、軸承的基本要求一、軸承的基本要求 分分類類滾動軸承滾動軸承滑動軸承滑動軸承優(yōu)點多，應(yīng)用廣優(yōu)點多，應(yīng)用廣用于高速、高精度、重載、用于高速、高精度、重載

3、、結(jié)構(gòu)上要求剖分等場合。結(jié)構(gòu)上要求剖分等場合。12-112-1滑動軸承概述滑動軸承概述 二、軸承的分類二、軸承的分類 按摩擦按摩擦性質(zhì)分性質(zhì)分按受載按受載方向分方向分按滑動表按滑動表面間潤滑面間潤滑狀態(tài)分狀態(tài)分向心推力向心推力( (徑向止推徑向止推) )軸承軸承向心向心( (徑向徑向) )軸承軸承 推力推力( (止推止推) )軸承軸承液體潤滑滑動軸承液體潤滑滑動軸承不完全液體潤滑滑動軸承不完全液體潤滑滑動軸承（邊界潤滑混合潤滑狀態(tài)）（邊界潤滑混合潤滑狀態(tài)）按液體潤按液體潤滑承載機滑承載機理分理分自潤滑自潤滑液體動力潤滑滑動軸承液體動力潤滑滑動軸承液體靜壓潤滑滑動軸承液體靜壓潤滑滑動軸承三、滑動

4、軸承的應(yīng)用領(lǐng)域三、滑動軸承的應(yīng)用領(lǐng)域 1.1.工作轉(zhuǎn)速特高的軸承，汽輪發(fā)電機；工作轉(zhuǎn)速特高的軸承，汽輪發(fā)電機； 2.2.要求對軸的支承位置特別精確的軸承，如精密磨床；要求對軸的支承位置特別精確的軸承，如精密磨床； 3.3.特重型的軸承，如水輪發(fā)電機；特重型的軸承，如水輪發(fā)電機； 4.4.承受巨大沖擊和振動載荷的軸承，如破碎機；承受巨大沖擊和振動載荷的軸承，如破碎機； 6.6.根據(jù)裝配要求必須做成剖分式的軸承，如曲軸軸承；根據(jù)裝配要求必須做成剖分式的軸承，如曲軸軸承； 5.5.在特殊條件下（如水中、或腐蝕介質(zhì)）工作的軸承在特殊條件下（如水中、或腐蝕介質(zhì)）工作的軸承, , 如艦艇螺旋槳推進(jìn)器的軸承

5、；如艦艇螺旋槳推進(jìn)器的軸承； 7.7.軸承處徑向尺寸受到限制時，可采用滑動軸承。軸承處徑向尺寸受到限制時，可采用滑動軸承。 如多輥軋鋼機。如多輥軋鋼機。 四、滑動軸承的設(shè)計內(nèi)容四、滑動軸承的設(shè)計內(nèi)容 軸承的型式和結(jié)構(gòu)選擇；軸瓦的結(jié)構(gòu)和材料選擇；軸承的型式和結(jié)構(gòu)選擇；軸瓦的結(jié)構(gòu)和材料選擇；軸承的結(jié)構(gòu)參數(shù)設(shè)計潤滑劑及其供應(yīng)量的確定；軸承軸承的結(jié)構(gòu)參數(shù)設(shè)計潤滑劑及其供應(yīng)量的確定；軸承工作能力及熱平衡計算。工作能力及熱平衡計算。一、一、 向心滑動軸承向心滑動軸承組成：組成：軸承座、軸套或軸瓦等。軸承座、軸套或軸瓦等。12-212-2滑動軸承的結(jié)構(gòu)型式滑動軸承的結(jié)構(gòu)型式油杯孔油杯孔軸承軸承(1)(1)

6、結(jié)構(gòu)簡單，成本低廉。結(jié)構(gòu)簡單，成本低廉。應(yīng)用：應(yīng)用：低速、輕載或間歇性工作的機器中。低速、輕載或間歇性工作的機器中。(2)(2) 因磨損而造成的間隙無法調(diào)整。因磨損而造成的間隙無法調(diào)整。(3)(3) 只能從沿軸向裝入或拆。只能從沿軸向裝入或拆。整體式向心滑動軸承整體式向心滑動軸承 軸承座軸承座特點：特點：將軸承座或軸瓦分離制將軸承座或軸瓦分離制造，兩部分用螺栓聯(lián)接。造，兩部分用螺栓聯(lián)接。剖分式向心滑動軸承剖分式向心滑動軸承螺紋孔螺紋孔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剖分式向心滑動軸承剖分式向心滑動軸承 特點：特點：結(jié)構(gòu)復(fù)雜，可以結(jié)構(gòu)復(fù)雜，可以調(diào)整因磨損而造成的間調(diào)整因磨

7、損而造成的間隙，安裝方便。隙，安裝方便。應(yīng)用場合：應(yīng)用場合：低速、輕載或間歇性工作的機器。低速、輕載或間歇性工作的機器。榫口榫口作用：作用：用來承受軸向載荷用來承受軸向載荷 二、二、 推力滑動軸承推力滑動軸承 結(jié)構(gòu)形式：結(jié)構(gòu)形式：21F F1F F2F F21F F21空心式空心式軸頸接觸面上壓力分布較均勻，潤滑條件比軸頸接觸面上壓力分布較均勻，潤滑條件比 實心式要好。實心式要好。單環(huán)式單環(huán)式利用軸頸的環(huán)形端面止推，結(jié)構(gòu)簡單，潤利用軸頸的環(huán)形端面止推，結(jié)構(gòu)簡單，潤 滑便，廣泛用于低速、輕載的場合?；?，廣泛用于低速、輕載的場合。多環(huán)式多環(huán)式不僅能承受較大的軸向載荷，有時還可承受不僅能承受較大的

8、軸向載荷，有時還可承受 雙向軸向載荷。雙向軸向載荷。各環(huán)間載荷分布不均，其單位面積的承載能力比單環(huán)各環(huán)間載荷分布不均，其單位面積的承載能力比單環(huán)式低式低50%50%。 結(jié)構(gòu)特點：結(jié)構(gòu)特點： 在軸的端面、軸肩或安裝圓盤做成止推面。在軸的端面、軸肩或安裝圓盤做成止推面。在止推環(huán)形面上，分布有若干有楔角的扇形塊。其數(shù)量在止推環(huán)形面上，分布有若干有楔角的扇形塊。其數(shù)量一般為一般為6 61212。傾角固定，頂部預(yù)留平臺傾角固定，頂部預(yù)留平臺 類型類型固定式固定式可傾式可傾式用來承受停用來承受停車后的載荷。車后的載荷。傾角隨載荷、轉(zhuǎn)速自行傾角隨載荷、轉(zhuǎn)速自行 調(diào)整，性能好調(diào)整，性能好 FF巴氏合金巴氏合金

9、繞此邊線自繞此邊線自行傾斜行傾斜F12-312-3滑動軸承的失效形式及常用材料滑動軸承的失效形式及常用材料一、滑動軸承常見失效形式一、滑動軸承常見失效形式磨粒磨損磨粒磨損進(jìn)入軸承間隙的硬顆粒有的隨軸一起轉(zhuǎn)進(jìn)入軸承間隙的硬顆粒有的隨軸一起轉(zhuǎn)動，對軸承表面起研磨作用。動，對軸承表面起研磨作用。刮傷刮傷進(jìn)入軸承間隙的硬顆?；蜉S徑表面粗糙的微進(jìn)入軸承間隙的硬顆粒或軸徑表面粗糙的微觀輪廓尖峰，在軸承表面劃出線狀傷痕。觀輪廓尖峰，在軸承表面劃出線狀傷痕。膠合膠合當(dāng)瞬時溫升過高，載荷過大，油膜破裂時或當(dāng)瞬時溫升過高，載荷過大，油膜破裂時或供油不足時，軸承表面材料發(fā)生粘附和遷移，造成軸供油不足時，軸承表面材料

10、發(fā)生粘附和遷移，造成軸承損傷。承損傷。疲勞剝落疲勞剝落在載荷得反復(fù)作用下，軸承表面出現(xiàn)與滑在載荷得反復(fù)作用下，軸承表面出現(xiàn)與滑動方向垂直的疲勞裂紋，擴(kuò)展后造成軸承材料剝落。動方向垂直的疲勞裂紋，擴(kuò)展后造成軸承材料剝落。腐蝕腐蝕潤滑劑在使用中不斷氧化，所生成的酸性物潤滑劑在使用中不斷氧化，所生成的酸性物質(zhì)對軸承材料有腐蝕，材料腐蝕易形成點狀剝落。質(zhì)對軸承材料有腐蝕，材料腐蝕易形成點狀剝落。微動磨損微動磨損發(fā)生在名義上相對靜止，實際上存在循環(huán)發(fā)生在名義上相對靜止，實際上存在循環(huán)的微幅相對運動的兩個緊密接觸的表面上。的微幅相對運動的兩個緊密接觸的表面上。其它失效形式其它失效形式: :氣蝕氣蝕氣流沖蝕

11、零件表面引起的機械磨損；氣流沖蝕零件表面引起的機械磨損； 流體侵蝕流體侵蝕流體沖蝕零件表面引起的機械磨損；流體沖蝕零件表面引起的機械磨損； 電侵蝕電侵蝕電化學(xué)或電離作用引起的機械磨損；電化學(xué)或電離作用引起的機械磨損； 軸瓦失效實例軸瓦失效實例: :疲勞點蝕疲勞點蝕 表面劃傷表面劃傷 軸瓦磨損軸瓦磨損汽車用滑動軸承故障原因的平均比率汽車用滑動軸承故障原因的平均比率其它其它氣蝕氣蝕制造精度低制造精度低腐蝕腐蝕故障原因故障原因6.06.08.18.115.915.911.111.138.338.3比率比率( () )6.76.72.82.85.55.55.65.6比率比率( () )超載超載對中不良

12、對中不良安裝誤差安裝誤差潤滑油不足潤滑油不足不干凈不干凈故障原因故障原因二、滑動軸承的材料二、滑動軸承的材料軸承材料性能的要求軸承材料性能的要求(1)(1) 減摩性減摩性材料副具有較低的摩擦系數(shù)。材料副具有較低的摩擦系數(shù)。(2)(2) 耐磨性耐磨性材料的抗磨性能，通常以磨損率表示。材料的抗磨性能，通常以磨損率表示。(3)(3) 抗膠合抗膠合材料的耐熱性與抗粘附性。材料的耐熱性與抗粘附性。(4)(4) 摩擦順應(yīng)性摩擦順應(yīng)性材料通過表層彈塑性變形來補償軸承滑動材料通過表層彈塑性變形來補償軸承滑動表面初始配合不良的能力。表面初始配合不良的能力。(5)(5) 嵌入性嵌入性材料容納硬質(zhì)顆粒嵌入，從而減輕

13、軸承滑動表材料容納硬質(zhì)顆粒嵌入，從而減輕軸承滑動表面發(fā)生刮傷或磨粒磨損的性能。面發(fā)生刮傷或磨粒磨損的性能。(6)(6) 磨合性磨合性軸瓦與軸頸表面經(jīng)短期輕載運行后，形成相互吻軸瓦與軸頸表面經(jīng)短期輕載運行后，形成相互吻合的表面形狀和粗糙度的能力。合的表面形狀和粗糙度的能力。軸承材料是指在軸承結(jié)構(gòu)中直接參與摩擦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，如軸瓦和軸承襯的材料。部分的材料，如軸瓦和軸承襯的材料。 此外還應(yīng)有足夠的強度和抗腐蝕能力、良好的導(dǎo)此外還應(yīng)有足夠的強度和抗腐蝕能力、良好的導(dǎo)熱性、工藝性和經(jīng)濟(jì)性。熱性、工藝性和經(jīng)濟(jì)性。能同時滿足這些要求的材料是難找的，但應(yīng)根據(jù)具能同時滿足這些

14、要求的材料是難找的，但應(yīng)根據(jù)具體情況主要的使用要求。體情況主要的使用要求。工程上常用工程上常用澆鑄或壓合的方法澆鑄或壓合的方法將兩種不同的金屬將兩種不同的金屬組合在一起，性能上取長補短。組合在一起，性能上取長補短。軸承襯軸承襯滑滑動動軸軸承承材材料料 金屬材料金屬材料 非金屬材料非金屬材料 軸承合金軸承合金銅合金銅合金鋁基軸承合金鋁基軸承合金鑄鐵鑄鐵多孔質(zhì)金屬材料多孔質(zhì)金屬材料 工程塑料工程塑料碳碳- -石墨石墨橡膠橡膠木材木材常用軸承材料常用軸承材料（1 1） 軸承合金（白合金、巴氏合金）軸承合金（白合金、巴氏合金）錫錫SnSn、鉛、鉛PbPb、銻、銻SbSb、銅、銅CuCu等金屬的合金，等

15、金屬的合金， 錫或鉛為基體。錫或鉛為基體。 優(yōu)點：優(yōu)點： f f 小，抗膠合性能好、對油的吸附性強、耐小，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。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、或青銅軸瓦上。工作溫度：工作溫度：t t1206.5 0.5 60 26.5 0.5 60 2號壓延機脂號壓延機脂注：注：(1)在潮濕環(huán)境，溫度在在潮濕環(huán)境，溫度在75 120的條件下，應(yīng)考慮選用鈣的

16、條件下，應(yīng)考慮選用鈣-鈉基潤滑鈉基潤滑 脂；脂； (2)在潮濕環(huán)境，溫度在在潮濕環(huán)境，溫度在75以下，沒有以下，沒有3號鈣基脂時也可以用鋁基脂；號鈣基脂時也可以用鋁基脂； (3)工作溫度在工作溫度在110 120可選用鋰基脂或鋇基脂；可選用鋰基脂或鋇基脂； (4)集中潤滑時，稠度要小些。集中潤滑時，稠度要小些。但但p p 10MPa 10MPa時可忽略。時可忽略。變化很小0.080.080.070.070.060.060.050.050.040.040.030.030.020.020.010.013030 4040 50506060 7070 8080 9090潤滑油的特性：潤滑油的特性：（1

17、 1）溫度溫度 t t （2 2）壓力壓力p p 選用原則：選用原則：(1)(1) 載荷大、轉(zhuǎn)速低的軸承，載荷大、轉(zhuǎn)速低的軸承，宜選用粘度大的油；宜選用粘度大的油；(2)(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； 粘粘溫圖溫圖 L-TSA32L-TSA32L-TSA32L-TSA32二、潤滑油及其選擇二、潤滑油及其選擇(3)(3)高溫時，粘度應(yīng)高一些；高溫時，粘度應(yīng)高一些；低溫時，粘度可低一些。低溫時，粘度可低一些。表表12-滑動軸承潤滑油的選擇滑動軸承潤滑油的選擇 0.1 L- -AN68、110、150 9.0 L- -AN7、10、15 軸徑

18、圓周速度軸徑圓周速度 平均壓力平均壓力 軸徑圓周速度軸徑圓周速度 平均壓力平均壓力 /(m/s) p 3 MPa /(m/s) p350 350 才開始氧化，可在水中工作。才開始氧化，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，使用溫度范圍廣 (-60(-60300 300 ) )，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)用日漸廣泛其應(yīng)

19、用日漸廣泛三、固體潤滑劑及其選擇三、固體潤滑劑及其選擇特點：特點：可在滑動表面形成固體膜?？稍诨瑒颖砻嫘纬晒腆w膜。12-612-6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)計計算一、失效形式與設(shè)計準(zhǔn)則一、失效形式與設(shè)計準(zhǔn)則 工作狀態(tài)：工作狀態(tài)：因采用潤滑脂、油繩或滴油潤滑，由于軸因采用潤滑脂、油繩或滴油潤滑，由于軸承得不到足夠的潤滑劑，故無法形成完全的承載油膜，承得不到足夠的潤滑劑，故無法形成完全的承載油膜，工作狀態(tài)為邊界潤滑或混合摩擦潤滑工作狀態(tài)為邊界潤滑或混合摩擦潤滑。失效形式：失效形式：邊界油膜破裂。邊界油膜破裂。設(shè)計準(zhǔn)則：設(shè)計準(zhǔn)則：保證邊界膜不破裂。保證邊界膜不破裂。因

20、邊界膜強度與溫度、軸承材料、因邊界膜強度與溫度、軸承材料、軸頸和軸承表面粗糙度、潤滑油軸頸和軸承表面粗糙度、潤滑油供給等有關(guān)，目前尚無精確的計供給等有關(guān)，目前尚無精確的計算方法，但一般可作條件性計算。算方法，但一般可作條件性計算。校核內(nèi)容：校核內(nèi)容：驗算驗算摩擦發(fā)熱摩擦發(fā)熱pvpvpvpv ；驗算驗算滑動速度滑動速度v vv v 。p p，pvpv的驗算都是平均值?？紤]到軸瓦不同的驗算都是平均值?？紤]到軸瓦不同心，受載時軸線彎曲及載荷變化等的因素，心，受載時軸線彎曲及載荷變化等的因素，局部的局部的p p或或pvpv可能不足，故應(yīng)校核滑動速度可能不足，故應(yīng)校核滑動速度v v 。 fpvfpv是摩

21、擦力，限制是摩擦力，限制pv pv 即間接限制摩擦發(fā)熱。即間接限制摩擦發(fā)熱。驗算驗算平均壓力平均壓力 p p p p ，以保證強度要求；，以保證強度要求；二、徑向滑動軸承的設(shè)計計算二、徑向滑動軸承的設(shè)計計算 已知條件：已知條件：外加徑向載荷外加徑向載荷F F (N)(N)、軸頸轉(zhuǎn)速、軸頸轉(zhuǎn)速n n(r/mm)(r/mm)及軸頸直徑及軸頸直徑d d (mm) (mm) 驗算及設(shè)計驗算及設(shè)計 ：. .驗算軸承的平均壓力驗算軸承的平均壓力p p . .驗算摩擦熱驗算摩擦熱 pvpvv v軸頸圓周速度，軸頸圓周速度，m/sm/s； B B 軸瓦寬度軸瓦寬度 p p 許用壓強。許用壓強。 p p= =

22、p pF FBdBdF Fd dn n pvpv 軸承材料許用值。軸承材料許用值。 pvpv = = F FBdBddndn6060 1000 1000pvpvn n軸速度，軸速度，m/sm/s；3.3.驗算滑動速度驗算滑動速度v v v v 材料的許用滑動速度材料的許用滑動速度見P280表12-2v v v v 選擇配合選擇配合一般可選一般可選: : H9/d9H9/d9或或H8/f7H8/f7、H7/f6H7/f6 表表12-2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材料 牌號牌號類別類別 （名稱）（名稱）錫基錫基軸承軸承合金合金鉛基鉛基軸承軸承合金合金ZSnSb11Cu6

23、 ZSnSb8Cu4ZPbSb16Sn16Cu2ZCuSn10P1(10-1錫青銅錫青銅)ZPbSb15Sn56Cu3Cd2ZCuSn5Pb5Zn5(5-5-5錫青銅錫青銅)ZCuPb30(30鉛青銅鉛青銅)ZCuAl10Fe3(10-3鋁青銅鋁青銅)15 12 1015 4 1225 12 308 3 1515 10 155 8 520 60 1525 80 201 1 1 51 1 3 53 5 1 13 4 4 25 5 5 2錫青銅錫青銅鉛青銅鉛青銅鋁青銅鋁青銅最大許用值最大許用值 性能比較性能比較 平穩(wěn)載荷平穩(wěn)載荷用于高速、重載用于高速、重載下工作的重要軸下工作的重要軸承，變載荷下易

24、承，變載荷下易于疲勞，價貴。于疲勞，價貴。用于中速、中等用于中速、中等載荷作的軸承，載荷作的軸承，不宜受顯著沖擊。不宜受顯著沖擊。可作為錫銻軸承可作為錫銻軸承合金的代用品。合金的代用品。用于中速重載及用于中速重載及受變載荷的軸承受變載荷的軸承用于中速中載的用于中速中載的軸承軸承用于高速、重載用于高速、重載軸承，承受變載軸承，承受變載和沖擊和沖擊最宜用于潤滑充分最宜用于潤滑充分的低速重載軸承的低速重載軸承說說 明明 沖擊載荷沖擊載荷 p v pvMPa m/s MPa m/s 抗咬抗咬 順應(yīng)性順應(yīng)性 耐蝕耐蝕 疲勞疲勞粘性粘性 嵌入性嵌入性 性性 強度強度注：注：pvpv為不完全潤滑下的為不完全

25、潤滑下的許用值許用值 性能比較：性能比較：1 15 5 依次由佳到差依次由佳到差 有一徑向滑動軸承，其軸頸直徑有一徑向滑動軸承，其軸頸直徑d d=100mm=100mm，B B/ /d d=1.4=1.4， p p 8MPa8MPa， V V=3=3m/sm/s， pVpV=15MPa.m/s=15MPa.m/s，轉(zhuǎn)速，轉(zhuǎn)速n n=500r/min=500r/min，問此軸承允許最大工作載荷為多少？，問此軸承允許最大工作載荷為多少？1.41.4 100140 mmBd 100 140 8112000 NFdB p所以，允許最大工作載荷為所以，允許最大工作載荷為80150N80150N。152.

26、62pVp155.725 MPa2.62p 由此得由此得Vdn=x=xxx=pp/().6010001005006010002 62 m /sF= =dBp=dBp=xx=5 72510014080150.N解：解：F=112000F=112000N N二、止推滑動軸承的計算二、止推滑動軸承的計算 zddFp)(42122p pF Fd d1 1d d2 2F Fd d1 1d d2 2已知條件：已知條件：外加徑向載荷外加徑向載荷F F (N)(N)、軸頸轉(zhuǎn)速、軸頸轉(zhuǎn)速n n(r/mm) (r/mm) (1)(1) 根據(jù)軸向載荷和工作要求，根據(jù)軸向載荷和工作要求，選擇軸承結(jié)構(gòu)尺寸和材料；選擇軸

27、承結(jié)構(gòu)尺寸和材料；(2)(2) 驗算平均壓力驗算平均壓力 p p；z z軸環(huán)數(shù)軸環(huán)數(shù)表表12-7止推滑動軸承的止推滑動軸承的p、pv 未淬火鋼未淬火鋼 青銅青銅 4.05.0 12.5 鑄鐵鑄鐵 2.02.5 p pv軸承合金軸承合金 5.06.0 淬火鋼淬火鋼 軸承合金軸承合金 8.09.0 12.5 青銅青銅 7.58.0 淬火鋼淬火鋼 1215 MPam/s MPa軸環(huán)端面、凸緣軸環(huán)端面、凸緣 軸承軸承 P287表12-5考慮承載的不均勻性，考慮承載的不均勻性， 多環(huán)止推軸承多環(huán)止推軸承 p p 、 pvpv 應(yīng)降低應(yīng)降低50%50%3) 3) 驗算摩擦熱驗算摩擦熱 pvpv210006

28、0)(21ddnva2130000 ()nFpvpvz ddF FF FF FF F先分析平行板的情況。先分析平行板的情況。板板B B靜止，板靜止，板A A以速度以速度v v向左運動，板間充滿潤向左運動，板間充滿潤滑油，無載荷時，滑油，無載荷時， 液液體各層的速度呈三角形體各層的速度呈三角形分布，進(jìn)油量與出油量分布，進(jìn)油量與出油量相等，板相等，板A A不會下沉。不會下沉。但若板但若板A A有載荷時，油有載荷時，油向兩邊擠出，板向兩邊擠出，板A A逐漸逐漸下沉，直到與下沉，直到與B B板接觸。板接觸。 v v 一、動壓潤滑的形成原理和條件一、動壓潤滑的形成原理和條件 兩平形板之間不能形成壓力油膜

29、！兩平形板之間不能形成壓力油膜！ 12-712-7液體動力潤滑徑向滑動軸承的設(shè)計計算液體動力潤滑徑向滑動軸承的設(shè)計計算A AA AB BB B潘存云教授研制F F 如兩板不平行。板間間隙呈沿運動方向由大到小呈收斂楔形分布，且板A有載荷， 當(dāng)板A運動時，兩端速度若程虛線分布，則必然進(jìn)油多而出油少。由于液體實際上是不可壓縮的，必將在板內(nèi)擠壓而形成壓力，迫使進(jìn)油端的速度往內(nèi)凹，而出油端的速度往外鼓。進(jìn)油端間隙大而速度曲線內(nèi)凹，出油端間隙小而速度曲線外凸，進(jìn)出油量相等，同時間隙內(nèi)形成的壓力與外載荷平衡，板A不會下沉。這說明了在間隙內(nèi)形成了壓力油膜。這種因運動而產(chǎn)生的壓力油膜稱為動壓油膜。各截面的速度圖

30、不一樣，從凹三角形過渡到凸三角形，中間必有一個位置呈三角形分布。 v v v vv vh h1 1a aa ah h2 2c cc cv vv vh h0 0b bb bF F一、動壓潤滑的形成原理和條件一、動壓潤滑的形成原理和條件 動壓油膜動壓油膜因運動而產(chǎn)生的壓力油膜。12-712-7液體動力潤滑徑向滑動軸承的設(shè)計計算液體動力潤滑徑向滑動軸承的設(shè)計計算形成動壓油膜的必要條件：形成動壓油膜的必要條件：1.1.兩工件之間的間隙必須有兩工件之間的間隙必須有楔形間隙楔形間隙；2.2.兩工件表面之間必須兩工件表面之間必須連續(xù)充滿潤滑油連續(xù)充滿潤滑油或其它液體；或其它液體；3.3.兩工件表面必須兩工件

31、表面必須有相對滑動速度有相對滑動速度。其。其運動方向運動方向必須必須保證潤滑油從大截面流進(jìn)，從小截面出來。保證潤滑油從大截面流進(jìn)，從小截面出來。 v v v vv vh h1 1a aa ah h2 2c cc ch h0 0b bb bF F潘存云教授研制二、流體動力潤滑基本方程的建立二、流體動力潤滑基本方程的建立 為了得到簡化形式的流體為了得到簡化形式的流體動力平衡方程（動力平衡方程（NavierNavierStokesStokes方程），作如下假設(shè)：方程），作如下假設(shè)：2 2、流體的流動是層流流體的流動是層流 3 3、忽略壓力對流體粘度的影響忽略壓力對流體粘度的影響 4 4、略去慣性力及

32、重力的影響，故所研究的單元體為略去慣性力及重力的影響，故所研究的單元體為靜平衡狀態(tài)或勻速直線運動，且只有表面力作用靜平衡狀態(tài)或勻速直線運動，且只有表面力作用于單元體上于單元體上 5 5、流體是不可壓縮的流體是不可壓縮的 6 6、流體中的壓力在各流體層之間保持為常數(shù)流體中的壓力在各流體層之間保持為常數(shù) 1 1、流體滿足牛頓定律，流體滿足牛頓定律，= =du ud y yB實際上粘度隨壓力的增高而增加；實際上粘度隨壓力的增高而增加； 即層與層之間沒物即層與層之間沒物質(zhì)和能量的交換；質(zhì)和能量的交換； v vA Ax xz zy y取微單元進(jìn)行受力分析取微單元進(jìn)行受力分析: : +dp+dpppdyd

33、z+(+d)dxdz-(p+dp)dydz dxdz=0=dd ydxdpdydu=整理后得整理后得又有又有= =d dx xd dp pd d2 2u u d dy y2 2得得任意一點的油膜壓力任意一點的油膜壓力p p沿沿x x方向的變化率，與該點方向的變化率，與該點y y向的速度梯度的導(dǎo)數(shù)有關(guān)。向的速度梯度的導(dǎo)數(shù)有關(guān)。對對y y積分得積分得u= y2+C1y+C2 21dxdp邊界條件邊界條件當(dāng)當(dāng)y=0時時，u=- -vC2 = - -v當(dāng)當(dāng)y y= =h h時，時，u u=0=0C1= h h + +21dxdphv代入得代入得 u= (y2- - hy) +21dxdpv vhy-

34、-hB BAxzyvh h相應(yīng)于單元體相應(yīng)于單元體處的油膜厚度處的油膜厚度v vv vF Fa aa ac cc cx xz zy y2dd121d30hvhxpyuqhx任意截面內(nèi)的流量任意截面內(nèi)的流量依據(jù)流體的連續(xù)性原理，通過不依據(jù)流體的連續(xù)性原理，通過不同截面的流量是相等的同截面的流量是相等的021vhqxb bb b截面內(nèi)的流量截面內(nèi)的流量該處速度呈三角形分布，間隙厚度為該處速度呈三角形分布，間隙厚度為h h0 0負(fù)號表示流速的方向與負(fù)號表示流速的方向與x x方向相反，方向相反，因流經(jīng)兩個截面的流量相等，故有：因流經(jīng)兩個截面的流量相等，故有：=6=6v vd dx xd dp ph h

35、0 0-h-hh h3 3得：得：一維雷諾方程一維雷諾方程由上式可得壓力分布曲線由上式可得壓力分布曲線p=f(x)p=f(x)在在b bb b處處h h= =h h0 0， p=pp=pmaxmax速度梯度速度梯度d du u/d/dy y呈線性分布，其余呈線性分布，其余位置呈非線性分布位置呈非線性分布流量相等，陰影面積相等流量相等，陰影面積相等。液體動壓潤滑的基本方程液體動壓潤滑的基本方程它描述了油膜壓力它描述了油膜壓力p p的變化與的變化與動力粘度、相對滑動速度及油膜厚度動力粘度、相對滑動速度及油膜厚度h h之間的關(guān)系。之間的關(guān)系。p pmaxmaxx xp ph h0 0b bb b潘存

36、云教授研制F Fy =F Fx 0 Fy =F Fx = 0徑向滑動軸承動壓油膜的形成過程：徑向滑動軸承動壓油膜的形成過程：靜止靜止 爬升爬升摩擦力摩擦力將軸抬起將軸抬起轉(zhuǎn)速繼續(xù)升高轉(zhuǎn)速繼續(xù)升高質(zhì)心左移質(zhì)心左移 穩(wěn)定運轉(zhuǎn)穩(wěn)定運轉(zhuǎn) 達(dá)到工作轉(zhuǎn)速達(dá)到工作轉(zhuǎn)速e e 偏心距偏心距eah lim 軸承的孔徑軸承的孔徑D D和軸頸的直徑和軸頸的直徑d d名義尺寸相等；直徑間名義尺寸相等；直徑間隙隙是公差形成的是公差形成的 軸頸上作用的液體壓力與軸頸上作用的液體壓力與F F相平衡，在與相平衡，在與F F垂直的方垂直的方 向，合力為零向，合力為零軸頸最終的平衡位置可用軸頸最終的平衡位置可用a a和偏心距和偏

37、心距e e來表示來表示 軸承工作能力取決于軸承工作能力取決于h hlimlim，它與，它與、和和F F等有等有關(guān)，應(yīng)保證關(guān)，應(yīng)保證 h hlimlimh h 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)定義定義 e/e/ 為偏心率為偏心率 直徑間隙直徑間隙 D D d d 半徑間隙半徑間隙R Rr r/ / 2 2相對間隙相對間隙/r/r/d/d hlim穩(wěn)定工作位置如圖所示穩(wěn)定工作位置如圖所示 ，連心線與外載荷的方向形成一偏位角，連心線與外載荷的方向形成一偏位角 eah0設(shè)軸孔半徑為設(shè)軸孔半徑為 R R, , r r 直徑為直徑為 D D， d d，偏心距偏心

38、距e e 偏位角偏位角a ahDd最小油膜厚度最小油膜厚度 h hminmin= =e e rr(1-(1-) ) 定義連心線定義連心線OOOO1 1為極坐標(biāo)的極軸為極坐標(biāo)的極軸 在三角形在三角形 中有中有R R2 2 e e2 2+ +（r+h)r+h)2 22e(r+h)2e(r+h)coscos 22sin1cosReRehr解得：略去二次微量略去二次微量 ，并取根號為正號，得，并取根號為正號，得22sinRe)cos1 ()cos1 (rh任意位置油膜厚度任意位置油膜厚度 將將d dx x= =r rd d, , v v= =rr，h h0 0, , h h 代入上式得代入上式得壓力最

39、大處的油膜厚度壓力最大處的油膜厚度 )cos1 (00h0 0為壓力最大處的極角。為壓力最大處的極角。 =6=6v vd dx xd dp ph h0 0-h-hh h3 3將一維雷諾方程將一維雷諾方程 改寫成極坐標(biāo)的形式改寫成極坐標(biāo)的形式 3002)cos1 ()cos(cos6ddp積分得積分得 1d)cos1 ()cos(cos63002p積分可得軸承單位寬度上的油膜承載力積分可得軸承單位寬度上的油膜承載力 )cos()(180cosaayppp在外載荷方向的分量在外載荷方向的分量 d)cos(da2121rprppyyd)cos(d)cos1 ()cos(cos6a3002211r 理

40、論上只要將理論上只要將p py y乘以軸承寬度就可得到油膜總承乘以軸承寬度就可得到油膜總承載能力，但在實際軸承中，由于油可能從軸承兩端泄載能力，但在實際軸承中，由于油可能從軸承兩端泄漏出來，考慮這一影響時，壓力沿軸向呈拋物線分布。漏出來，考慮這一影響時，壓力沿軸向呈拋物線分布。油膜壓力沿軸向的分布油膜壓力沿軸向的分布理論分布曲線理論分布曲線水平直線，各處壓力一樣；水平直線，各處壓力一樣；實際分布曲線實際分布曲線拋物線拋物線且曲線形狀與軸承的寬徑比且曲線形狀與軸承的寬徑比B B/ /d d有關(guān)。有關(guān)。FdD B B B B FdDB/d=1/4FdDB/d=1/3FdDB/d=1/2FdDB/d

41、=1潘存云教授研制FdDB/d= 2yy21BzCpp油膜沿軸承寬度上的壓力分布表達(dá)式為油膜沿軸承寬度上的壓力分布表達(dá)式為 p py y為無限寬度軸承沿軸向為無限寬度軸承沿軸向單位寬度上的油膜壓力；單位寬度上的油膜壓力；C C為取決于寬徑比和偏心為取決于寬徑比和偏心率的系數(shù)率的系數(shù); ; 對于有限寬度軸承，油膜的總承載能力為對于有限寬度軸承，油膜的總承載能力為 p22/2/ydd1CBzpFBB式中式中C Cp p為承載量系數(shù)，計算很困難，工程上可查表確定。為承載量系數(shù)，計算很困難，工程上可查表確定。d dD DF Fy yz z B B 或或vBFBFC2d22P解釋這些參數(shù)的含義解釋這些參

42、數(shù)的含義 表表12-7有限寬度滑動軸承的承載量系數(shù)有限寬度滑動軸承的承載量系數(shù)Cp0.3 0.4 0.5 0.6 0.65 0.7 0.75 0.80 0.85 0.90 0.925 0.95 0.975 0.99 0.3 0.052 0.0826 0.128 0.203 0.259 0.347 0.475 0.699 1.122 2.074 3.352 5.73 15.15 50.52 0.4 0.0893 0.141 0.216 0.339 0.431 0. 573 0.776 1.079 1.775 3.195 5.055 8.393 21.00 65.26 0.5 0.133 0.20

43、9 0.317 0.493 0.622 0. 819 1.098 1.572 2.428 4.261 6.615 10.706 25.62 75.86 0.6 0.182 0.283 0.427 0.655 0.819 1. 070 1.418 2.001 3.036 5.214 7.956 12.64 29.17 83.21 0.6 0.234 0.361 0.538 0.816 1.014 1.312 1.720 2.399 3.580 6.029 9.072 14.14 31.88 88.90 0.7 0.287 0.439 0.647 0.972 1.199 1.538 1.95 2.

44、754 4.053 6.721 9.992 15.37 33.99 92.89 0.8 0.339 0.515 0.754 1.118 1.371 1.745 2.248 3.067 4.459 7.294 10.753 16.37 35.66 96.35 0.9 0.391 0.589 0.853 1.253 1.528 1.929 2.469 3.372 4.808 7.772 11.38 17.18 37.00 98.95 1.0 0.440 0.658 0.947 1.377 1.669 2.097 2.664 3.580 5.106 8.186 11.91 17.86 38.12 1

45、01.15 1.1 0.487 0.723 1.033 1.489 1.796 2.247 2.838 3.787 5.364 8.533 12.35 18.43 39.04 102.90 1.2 0. 529 0.784 1.111 1.590 1.912 2.379 2.990 3.968 5.586 8.831 12.73 18.91 39.81 104.42 1.3 0. 610 0.891 1.248 1.763 2.099 2.600 3.242 4.266 5.947 9.304 13.34 19.68 41.07 106.84 1.4 0. 763 1.001 1.483 2.

46、070 2.446 2.981 3.671 4.778 6.54 10.091 14.34 20.97 43.11 110.79 承載量系數(shù)承載量系數(shù)Cp相對偏心率相對偏心率B/d四、最小油膜厚度四、最小油膜厚度 動力潤滑軸承的設(shè)計應(yīng)保證動力潤滑軸承的設(shè)計應(yīng)保證 h hminminh h 其中其中 h h=S S( (R Rz1z1+ +R Rz2z2) )SS 安全系數(shù)，常取安全系數(shù)，常取S S22。一般軸承可取為一般軸承可取為3.2m3.2m和和6.3m6.3m，或，或1.6 m1.6 m和和3.2m3.2m。重要軸承可取為重要軸承可取為0.8m0.8m和和1.6m1.6m，或，或0.2m

47、0.2m和和0.4m0.4m。R Rz1z1、R Rz2z2 軸頸和軸承孔表面粗糙度十點高度。軸頸和軸承孔表面粗糙度十點高度。考慮表面幾何形狀誤差和軸頸撓曲變形等考慮表面幾何形狀誤差和軸頸撓曲變形等加工方法、表面粗糙度及表面微觀不平度十點高度加工方法、表面粗糙度及表面微觀不平度十點高度R Ra a加工加工方法方法表面粗糙表面粗糙度代號度代號研磨、拋光、研磨、拋光、超精加工等超精加工等Ra / m 10 6.3 3.2 1.6 0.8 0.4 0.2 0.1 0.05鉆石刀鏜鉆石刀鏜頭、鏜磨頭、鏜磨鉸、精磨，鉸、精磨，刮刮(每平方厘每平方厘米米35個點個點)精車或精鏜，精車或精鏜，中等磨光，中等

48、磨光，刮刮(每平方厘每平方厘米米1.5個點個點)3.21.60.80.40.20.10.050.0250.012五、軸承的熱平衡計算五、軸承的熱平衡計算 熱平衡方程：產(chǎn)生的熱量熱平衡方程：產(chǎn)生的熱量= =散失的熱量散失的熱量 Q=QQ=Q1 1+Q+Q2 2 其中，摩擦熱其中，摩擦熱 Q=fvQ=fv W W 式中式中 q q 潤滑油流量潤滑油流量m m3 3/s/s； 滑油密度滑油密度kg/mkg/m3 3；c c 潤滑油的比熱容，潤滑油的比熱容，J/(kg )J/(kg )；t ti i 油出口溫度油出口溫度 ；t to o 油入口溫度油入口溫度 ；3 3 表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)表面?zhèn)鳠嵯禂?shù) W/(mW/(m2 2 ) )?；蛶ё叩臒峄蛶ё叩臒酫 Q1 1 = q = qc(tc(to o-t-ti i) W) W軸承散發(fā)的熱軸承散發(fā)的熱 Q Q2 2 = =3 3dB (tdB (to o-t-ti i) W) W溫升公式溫升公式 vvBdqcpfttt310vBdq其中其中 潤滑油流量系數(shù)潤滑油流量系數(shù) 0.3 0.4 0.5 0.6 0.