第12章滑動軸承

1、第第12章章 滑動軸承滑動軸承12-1 滑動軸承概述滑動軸承概述12-2 滑動軸承的典型結構滑動軸承的典型結構12-3 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12-4 滑動軸承軸瓦結構滑動軸承軸瓦結構 12-5 滑動軸承潤滑劑的選擇滑動軸承潤滑劑的選擇12-6 不完全液體潤滑滑動軸承的設計計算不完全液體潤滑滑動軸承的設計計算12-7 液體動力潤滑徑向滑動軸承的設計計算液體動力潤滑徑向滑動軸承的設計計算12-8 其它形式滑動軸承簡介其它形式滑動軸承簡介分分類類滾動軸承滾動軸承軸承的功用：軸承的功用：用來用來支承軸及軸上零件支承軸及軸上零件 。 滑動軸承滑動軸承優(yōu)點多，應用廣優(yōu)點

2、多，應用廣用于高速、高精度、重載、用于高速、高精度、重載、結構上要求剖分等場合。結構上要求剖分等場合。12-1 滑動軸承概述滑動軸承概述 1能承擔一定的載荷，具有一定的強度和剛度。能承擔一定的載荷，具有一定的強度和剛度。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 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潤滑按潤滑狀態(tài)分狀態(tài)分向心推力(徑向止推)軸承向心(徑向)軸承 推力(止推)軸承不完全液體潤滑

3、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不完全液體潤滑滑動軸承三、滑動軸承的應用領域三、滑動軸承的應用領域 1.1.工作轉(zhuǎn)速特高的軸承，工作轉(zhuǎn)速特高的軸承，汽輪發(fā)電機汽輪發(fā)電機； 2.2.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，如精密磨床如精密磨床； 3.3.特重型的軸承特重型的軸承，如水輪發(fā)電機，如水輪發(fā)電機； 4.4.承受巨大沖擊和振動載荷的軸承承受巨大沖擊和振動載荷的軸承，如，如破碎機破碎機； 5.5.根據(jù)裝配要求必須做成剖分式的軸承根據(jù)裝配要求必須做成剖分式的軸承，如曲軸軸承，如曲軸軸承； 6.6.在特殊條件下（如水中、或腐蝕介質(zhì)）工作的軸承，在

4、特殊條件下（如水中、或腐蝕介質(zhì)）工作的軸承， 如艦艇螺旋槳推進器的軸承如艦艇螺旋槳推進器的軸承； 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、滑動軸承的設計內(nèi)容四、滑動軸承的設計內(nèi)容 軸承的型式和結構選擇；軸瓦的結構和材料選擇；軸承的型式和結構選擇；軸瓦的結構和材料選擇；軸承的結構參數(shù)設計潤滑劑及其供應量的確定；軸承軸承的結構參數(shù)設計潤滑劑及其供應量的確定；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。12-2 滑動軸承

5、的結構型式滑動軸承的結構型式油杯孔油杯孔軸承軸承1)1) 結構簡單，成本低廉。結構簡單，成本低廉。應用：應用： 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。1) 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，兩部分用聯(lián)接螺栓。造，兩部分用聯(lián)接螺栓。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2) 剖分式向心滑動軸承剖分式向心滑動軸承 特點

6、：特點：結構復雜，可以結構復雜，可以調(diào)整因磨損而造成的間調(diào)整因磨損而造成的間隙，安裝方便。隙，安裝方便。應用場合：應用場合：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。榫口榫口潘存云教授研制潘存云教授研制作用：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 結構形式：結構形式：潘存云教授研制21F1F2F21F21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，結構簡單，潤滑利用軸頸的環(huán)形端面止推，結構簡單，潤滑 方便，廣泛用于低速、輕載的場合。

7、方便，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)式低各環(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%。 潘存云教授研制潘存云教授研制潘存云教授研制結構特點：結構特點： 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快。其數(shù)量在止推環(huán)形面上，分布有若干有楔角的扇形快。其數(shù)量一般為一般為612。-傾角固定，頂部預留平臺傾角固定，頂部預留平臺， 類型類型固定式固定式可傾式可傾式

8、用來承受停車后的載荷。-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巴氏合金巴氏合金繞此邊線自繞此邊線自行傾斜行傾斜F12-3 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-進入軸承間隙的硬顆粒有的隨軸一起轉(zhuǎn)動，進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。對軸承表面起研磨作用。刮傷刮傷-進入軸承間隙的硬顆粒或軸徑表面粗糙的微觀進入軸承間隙的硬顆?；蜉S徑表面粗糙的微觀輪廓尖峰，在軸承表面劃出線狀傷痕。輪廓尖峰，在軸承表面劃出線狀傷痕。膠合膠合-當瞬時溫升過高，載荷過大，油膜

9、破裂時或供當瞬時溫升過高，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，造成軸承油不足時，軸承表面材料發(fā)生粘附和遷移，造成軸承損傷。損傷。疲勞剝落疲勞剝落-在載荷的反復作用下，軸承表面出現(xiàn)與滑在載荷的反復作用下，軸承表面出現(xiàn)與滑動方向垂直的疲勞裂紋，擴展后造成軸承材料剝落。動方向垂直的疲勞裂紋，擴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，所生成的酸性物質(zhì)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。對軸承材料有腐蝕，材料腐蝕易形成點狀剝落。潘存云教授研制微動磨損微動磨損-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，

10、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-電化學或電離作用引起的機械磨損；電化學或電離作用引起的機械磨損； 軸瓦失效實例軸瓦失效實例:潘存云教授研制疲勞點蝕疲勞點蝕 潘存云教授研制表面劃傷表面劃傷 潘存云教授研制軸瓦磨損軸瓦磨損潘存云教授研制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

11、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( (一一) )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) 摩擦順應性摩擦

12、順應性-材料通過表層彈塑性變形來補償軸承滑動表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。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，從而減輕軸承滑動表面材料容納硬質(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。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構中直接參與摩擦部分的材料，如軸瓦和軸承襯的材料。 工程上常用澆鑄或壓合的方法將兩種不同的金屬組工程上常用澆鑄或壓合的

13、方法將兩種不同的金屬組合在一起，性能上取長補短。合在一起，性能上取長補短。軸承襯軸承襯 此外還應有足夠的強度和抗腐蝕能力、良好的導熱此外還應有足夠的強度和抗腐蝕能力、良好的導熱性、工藝性和經(jīng)濟性。性、工藝性和經(jīng)濟性。能同時滿足這些要求的材料是難找的，但應根據(jù)具體情況主要的使用要求?；瑒觿虞S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( (二二) )常用軸承材料常用軸承材料潘存云教授研制潘存云教授研制1) 軸承合金（白合金、巴氏合金）軸承合金（白合金

14、、巴氏合金）是錫、鉛、銻、銅等金屬的合金，是錫、鉛、銻、銅等金屬的合金， 錫或鉛為基體。錫或鉛為基體。 優(yōu)點：優(yōu)點： f 小，抗膠合性能好、對油的吸附性強、耐腐小，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、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。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：t120 由于巴式合金熔點低2）銅合金）銅合金 優(yōu)點：優(yōu)點：青銅強度高、承載能力大、耐磨性和導熱性青銅強度高、

15、承載能力大、耐磨性和導熱性 都優(yōu)于軸承合金。工作溫度高達都優(yōu)于軸承合金。工作溫度高達250 。缺點：缺點：可塑性差、不易跑合、與之相配的軸徑必須淬硬?？伤苄圆?、不易跑合、與之相配的軸徑必須淬硬。 青銅可以單獨制成軸瓦，也可以作為軸承襯澆注在鋼青銅可以單獨制成軸瓦，也可以作為軸承襯澆注在鋼或鑄鐵軸瓦上?；蜩T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）鋁基合金）鋁基合金 鋁錫合金：鋁錫合金： 有相當好的耐腐蝕合和較高的疲勞強度，有相當好的耐腐蝕合和較高的疲勞強度，摩擦性能也較好。在部分領域取代了較貴的軸承合摩擦性能也較好。在部分領域取代了較貴

16、的軸承合金與青銅。金與青銅。4) 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。含油軸承：含油軸承： 用粉末冶金法制作的軸承，具有多孔組用粉末冶金法制作的軸承，具有多孔組織，可存儲潤滑油?？捎糜诩佑筒环奖愕膱龊稀？?，可存儲潤滑油?？捎糜诩佑筒环奖愕膱龊?。運轉(zhuǎn)時軸瓦溫度升高，由于油的膨脹系數(shù)比金屬大， 油自動進入摩擦表面起到潤滑作用。含油軸承加一次油，可使用較長時間。5) 多孔質(zhì)金屬材料多孔質(zhì)金屬材料 橡膠軸承：橡膠軸承：具有較大的彈性，能減輕振動使運轉(zhuǎn)平具有較大的彈性，能減輕振動使運轉(zhuǎn)平穩(wěn)，可用水潤滑。常用于潛水泵、沙石清洗機、鉆穩(wěn)，可用水潤滑。常用于潛水泵、沙石清洗機、鉆機

17、等有泥沙的場合。機等有泥沙的場合。工程塑料：工程塑料：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、油及化學溶液等潤滑的優(yōu)點。耐磨、耐腐蝕、可用水、油及化學溶液等潤滑的優(yōu)點。缺點：缺點：導熱性差、膨脹系數(shù)大、容易變形。為改善此導熱性差、膨脹系數(shù)大、容易變形。為改善此 缺陷，可作為軸承襯粘復在金屬軸瓦上使用。缺陷，可作為軸承襯粘復在金屬軸瓦上使用。6) 非金屬材料非金屬材料 碳碳-石墨：石墨：是電機電刷常用材料，具有自潤滑性，用于是電機電刷常用材料，具有自潤滑性，用于不良環(huán)境中。不良環(huán)境中。木材：木材：具有多孔結構，可在灰塵極多的環(huán)境中使用。具有多

18、孔結構，可在灰塵極多的環(huán)境中使用。表表12-1 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續(xù)表續(xù)表12-1 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12-4 滑動軸承軸瓦結構滑動軸承軸瓦結構 一、軸瓦的形式和結構一、軸瓦的形式和結構 按構造按構造分類分類整體式整體式對開式對開式按加工按加工分類分類按尺寸按尺寸分類分類按材料按材料分類分類需從軸端安裝和拆需從軸端安裝和拆卸，可修復性差。卸，可修復性差。 可以直接從軸的中可以直接從軸的中部安裝和拆卸，可部安裝和拆卸，可修復。修復。 軸軸瓦瓦的的類類型型整體軸套整體軸套對開式軸瓦對開式軸瓦 12-4 滑動軸承軸瓦結構滑動軸承軸瓦

19、結構 一、軸瓦的形式和結構一、軸瓦的形式和結構 按構造按構造分類分類按加工按加工分類分類按尺寸按尺寸分類分類按材料按材料分類分類軸軸瓦瓦的的類類型型厚壁厚壁 薄壁薄壁 潘存云教授研制薄壁軸瓦薄壁軸瓦潘存云教授研制厚壁軸瓦厚壁軸瓦整體式整體式對開式對開式節(jié)省材料，但剛度不節(jié)省材料，但剛度不足，故對軸承座孔的足，故對軸承座孔的加工精度要求高加工精度要求高 。 具有足夠的強度和剛具有足夠的強度和剛度，可降低對軸承座度，可降低對軸承座孔的加工精度要求?？椎募庸ぞ纫?。 12-4 滑動軸承軸瓦結構滑動軸承軸瓦結構 一、軸瓦的形式和結構一、軸瓦的形式和結構 按構造按構造分類分類按加工按加工分類分類按尺寸

20、按尺寸分類分類按材料按材料分類分類軸軸瓦瓦的的類類型型單材料單材料多材料多材料單一材料單一材料 潘存云教授研制兩種材料兩種材料 強度足夠的材料可強度足夠的材料可以直接作成軸瓦，以直接作成軸瓦，如黃銅，灰鑄鐵。如黃銅，灰鑄鐵。軸瓦襯強度不足，軸瓦襯強度不足，故采用多材料制作故采用多材料制作軸瓦。軸瓦。厚壁厚壁 薄壁薄壁 整體式整體式對開式對開式潘存云教授研制12-4 滑動軸承軸瓦結構滑動軸承軸瓦結構 一、軸瓦的形式和結構一、軸瓦的形式和結構 按構造按構造分類分類按加工按加工分類分類按尺寸按尺寸分類分類按材料按材料分類分類軸軸瓦瓦的的類類型型鑄造軸瓦鑄造軸瓦 卷制軸套卷制軸套 鑄造鑄造 軋制軋制

21、鑄造工藝性好，鑄造工藝性好，單件、大批生產(chǎn)單件、大批生產(chǎn)均可，適用于厚均可，適用于厚壁軸瓦。壁軸瓦。只適用于薄壁軸只適用于薄壁軸瓦，具有很高的瓦，具有很高的生產(chǎn)率。生產(chǎn)率。單材料單材料多材料多材料厚壁厚壁 薄壁薄壁 整體式整體式對開式對開式潘存云教授研制-將軸瓦一端或兩端做凸緣。將軸瓦一端或兩端做凸緣。凸緣定位凸緣定位 二、軸瓦的定位方法二、軸瓦的定位方法 軸向軸向定位定位凸耳凸耳(定位唇定位唇)定位定位 凸耳凸緣目的：目的：防止軸瓦與軸承座之間產(chǎn)生軸向和周向的相防止軸瓦與軸承座之間產(chǎn)生軸向和周向的相 對移動。對移動。潘存云教授研制潘存云教授研制潘存云教授研制潘存云教授研制緊定螺釘緊定螺釘 周

22、向定位周向定位銷釘銷釘 三、軸瓦的油孔和油槽三、軸瓦的油孔和油槽 作用：作用：把潤滑油導入軸頸和軸承所構成的運動副表面。把潤滑油導入軸頸和軸承所構成的運動副表面。進油孔進油孔油槽油槽F潘存云教授研制潘存云教授研制潘存云教授研制潘存云教授研制開孔原則：開孔原則：形式：形式：按油槽走向分按油槽走向分沿軸向、繞周向、斜向、螺沿軸向、繞周向、斜向、螺旋線等。旋線等。F2)軸向油槽不能開通至軸承端部，應留有適當?shù)挠头饷?。軸向油槽不能開通至軸承端部，應留有適當?shù)挠头饷妗?)盡量開在非承載區(qū)，盡量不要降低或少降低承載區(qū)盡量開在非承載區(qū)，盡量不要降低或少降低承載區(qū)油膜的承載能力；油膜的承載能力；雙軸向油槽開在

23、雙軸向油槽開在軸承剖分面上軸承剖分面上單軸向油槽在最單軸向油槽在最大油膜厚度處大油膜厚度處a潘存云教授研制潘存云教授研制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)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 軸承中分面常布置成與載荷垂直或接近垂直。軸承中分面常布置成與載荷垂直或接近垂直。載荷傾斜時結構如圖大型液體滑動軸承常設計成兩邊供油的形式，既有利大型液體滑動軸承常設計成兩邊供油的形式，既有利于形成動壓油膜，又起冷卻作用。于形成動壓油膜，又起冷卻作用。Bd12-

24、5 滑動軸承潤滑劑的選擇滑動軸承潤滑劑的選擇 一、一、 概述概述 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二、潤滑脂及其選擇二、潤滑脂及其選擇 特點：特點：無流動性，可在滑動表面形成一層薄膜。無流動性，可在滑動表面形成一層薄膜。適用場合適用場合 ：要求不高、難以經(jīng)常供油，或者低速重載要求不高、難以經(jīng)常供油，或者低速重載以及作擺動運動的軸承中。以及作擺動運動的軸承中。當壓力高和滑動速度低時，選擇針入度小一些的當壓力高和滑動速度低時，選擇針

25、入度小一些的品種；反之，選擇針入度大一些的品種。品種；反之，選擇針入度大一些的品種。選擇原則：選擇原則：所用潤滑脂的滴點，一般應較軸承的工作溫度高所用潤滑脂的滴點，一般應較軸承的工作溫度高約約2030，以免工作時潤滑脂過多地流失。，以免工作時潤滑脂過多地流失。在有水淋或潮濕的環(huán)境下，應選擇防水性能強的在有水淋或潮濕的環(huán)境下，應選擇防水性能強的鈣基或鋁基潤滑脂。在溫度較高處應選用鈉基或復合鈣基或鋁基潤滑脂。在溫度較高處應選用鈉基或復合鈣基潤滑脂。鈣基潤滑脂。表表12-4 滑動軸承潤滑脂的選擇滑動軸承潤滑脂的選擇 潘存云教授研制但但p 10 Mpa時可忽略。時可忽略。變化很小0.080.080.0

26、70.070.060.060.050.050.040.040.030.030.020.020.010.013030 4040 50506060 7070 8080 9090Pa.s潤滑油的特性：潤滑油的特性：1）溫度）溫度 t 2）壓力）壓力p 選用原則：選用原則：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) 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-溫溫圖圖 L-TSA32L-TSA46L-AN46L-AN10L-EQC10W/30二、潤滑油及其選擇二、潤滑油及其選擇3)高溫時，粘度應高一些；高溫時，

27、粘度應高一些；低溫時，粘度可低一些。低溫時，粘度可低一些。潘存云教授研制表表12-5 12-5 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 p (37.5) Mpa 注：注： 1）表中潤滑油是以）表中潤滑油是以40時的運動粘度為基礎的牌號時的運動粘度為基礎的牌號 2）不完全液體潤滑，工作溫度）不完全液體潤滑，工作溫度350 才開始氧化，才開始氧化， 可在水中工作?？稍谒泄ぷ?。-摩擦系數(shù)低，使用溫度范

28、圍廣摩擦系數(shù)低，使用溫度范圍廣 (- -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、燒結在摩擦表面形成覆蓋膜；涂覆、燒結在摩擦表面形成覆蓋膜；3.3.混入金屬或塑料粉末中燒結成型?；烊虢饘倩蛩芰戏勰┲袩Y成型。其應用日漸廣泛三、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。12-6 不完全液體潤滑滑動軸承的設計計算不完全液體潤滑滑動軸承的設計計算一、一、失效形式與設計準則失效形式與設計準則 工作狀態(tài)工作狀態(tài)

29、：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，由于軸承的不到足夠的潤滑劑，故無法形成完全的承載油膜，承的不到足夠的潤滑劑，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。設計準則設計準則：保證邊界膜不破裂。保證邊界膜不破裂。因邊界膜強度與溫度、軸承材料、軸頸和軸承表面粗糙度、潤滑油供給等有關，目前尚無精確的計算方法，但一般可作條件性計算。校核內(nèi)容：校核內(nèi)容：驗算摩擦發(fā)熱驗算摩擦發(fā)熱pvpv；驗算滑動速度驗算滑動速度vv。，p，pv的驗算都是平均值?？紤]到軸瓦不同心，受載時軸線彎曲及

30、載荷變化等的因素，局部的p或pv可能不足，故應校核滑動速度v 。 fpv是摩擦力，限制pv 即間接限制摩擦發(fā)熱。驗算平均壓力驗算平均壓力 p p，以保證強度要求；，以保證強度要求；潘存云教授研制二、二、徑向滑動軸承的設計計算徑向滑動軸承的設計計算 已知條件：已知條件：外加徑向載荷外加徑向載荷F (N)、軸頸轉(zhuǎn)速、軸頸轉(zhuǎn)速n(r/mm)及及 軸頸直徑軸頸直徑d (mm) 驗算及設計驗算及設計 ：.驗算軸承的平均壓力驗算軸承的平均壓力p .驗算摩擦熱驗算摩擦熱v軸頸圓周速度，軸頸圓周速度，m/s；B-軸瓦寬度，軸瓦寬度， p-許用壓強。許用壓強。見下頁 p= pFBdFdn pv軸承材料的許用值。

31、軸承材料的許用值。見下頁 pv = FBddn60 1000pvn軸速度，軸速度，m/s；潘存云教授研制3.驗算滑動速度驗算滑動速度V 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及其代號材料及其代號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ZCuAl10Fe3pMpapvMpa.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150HBS150HBS150HB

32、S150HBS45HBC45HBC45HBC45HBC45HBC45HBC150150150150280280280280280280272730309090808065656060110110100100151515158 815151010151515151212 v材料的許用滑動速度材料的許用滑動速度v v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潘存云教授研制潘存云教授研制選擇配合選擇配合一般可選一般可選: H9/d9或或H8/f7、H7/f6 二、二、止推滑動軸承的計算止推滑動軸承的計算 zddFp)(42122p考慮承載的不均勻性，考慮承載的不均勻性， p、

33、pv應降低應降低50%。 Fd1d2Fd1d2已知條件：已知條件：外加徑向載荷外加徑向載荷F (N)、軸頸轉(zhuǎn)速、軸頸轉(zhuǎn)速n(r/mm) 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，選擇軸承結構尺寸和材料；選擇軸承結構尺寸和材料；2)驗算平均壓力；驗算平均壓力；3)驗算驗算pv值值 2100060)(21ddnv)(3000012pvddznFpvaz-軸環(huán)數(shù)軸環(huán)數(shù)表表12-7 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 1

34、2.5 青銅青銅 7.58.0 淬火鋼淬火鋼 1215 Mpa.m/s Mpa軸環(huán)端面、凸緣軸環(huán)端面、凸緣 軸承軸承 潘存云教授研制潘存云教授研制潘存云教授研制FFFF先分析平行板的情況。板B靜止，板A以速度向左運動，板間充滿潤滑油，無載荷時， 液體各層的速度呈三角形分布，近油量與處油量相等，板A不會下沉。但若板A有載荷時，油向兩邊擠出，板A逐漸下沉，直到與B板接觸。如兩板不平行板。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， 當板A運動時，兩端速度若程虛線分布，則必然進油多而出油少。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，迫使進油端的速度往內(nèi)凹，而出油端的速度往外

35、鼓。進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 潘存云教授研制F v vvh1aah2ccvvh0bbF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！兩平形板之間不能形成壓力油膜！ 動壓油膜動壓油膜-因運動而產(chǎn)生的壓力油膜。12-7 液體動力潤滑徑向滑動軸承的設計計算液體動力潤滑徑向滑動軸承的設計計算形成動壓油膜的必要條件：形

36、成動壓油膜的必要條件：1.兩工件之間的間隙必須有楔形間隙；兩工件之間的間隙必須有楔形間隙；2.兩工件表面之間必須連續(xù)充滿潤滑油或其它液體兩工件表面之間必須連續(xù)充滿潤滑油或其它液體,潤滑油必須有一定的粘度；潤滑油必須有一定的粘度；3.兩工件表面必須有相對滑動速度。其運動芳方向必兩工件表面必須有相對滑動速度。其運動芳方向必須保證潤滑油從大截面流進，從小截面出來。須保證潤滑油從大截面流進，從小截面出來。潘存云教授研制二、二、流體動力潤滑基本方程的建立流體動力潤滑基本方程的建立 為了得到簡化形式的流體動力為了得到簡化形式的流體動力平衡方程（平衡方程（NavierStokes方方程），作如下假設：程），

37、作如下假設：流體的流動是層流流體的流動是層流; ; 忽略壓力對流體粘度的影響忽略壓力對流體粘度的影響; ; 略去慣性力及重力的影響，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； 流體是不可壓縮的；流體是不可壓縮的； 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)。 流體滿足牛頓定律，即流體滿足牛頓定律，即 ；=dud yB實際上粘度隨壓力的增高而增加； 即層與層之間沒有物質(zhì)和能量的交換； VAxzy潘存云教授研制取微單元進行受力分析取微單元

38、進行受力分析: +dp+dpppdydz+(+d)dxdz-(p+dp)dydz dxdz=0=dd ydxdpdydu=整理后得：整理后得：又有：又有：=dxdpd2ud y2得：得：任意一點的油膜壓力p沿x方向的變化率，與該點y向的速度梯度的導數(shù)有關。對對y積分得：積分得：u= y2+C1y+C2 21dxdp邊界條件：邊界條件：當當y=0時，時，u=- -vC2 = - -v當當y=h時，時，u=0 0 C1= h +h +21dxdphv代入得：代入得： u= (y2- - hy) +21dxdpv vhy- -hBAxzyV潘存云教授研制vvFaaccxzy212130hvhdxdp

39、udyqhx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，通過不同截面的流量是相等的021vhqxb- -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h0負號表示流速的方向與x方向相反，因流經(jīng)兩個截面的流量相等，故有：=6vdxdph0- -hh3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)在在b-b處：處：h=h0， p=pmax速度梯度速度梯度du/dy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。液體動壓潤滑的基本方程，它描述了油膜壓力p的變化與動力粘度、相對滑

40、動速度及油膜厚度h之間的關系。pmaxxph0bb潘存云教授研制 軸承的孔徑軸承的孔徑D和軸頸的直徑和軸頸的直徑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相平衡，在與相平衡，在與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和偏心距和偏心距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hlim，它與，它與、和和F等有關，等有關， 應保證應保證 hlimh。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

41、的形成過程：靜止靜止 爬升爬升 將軸起抬將軸起抬轉(zhuǎn)速繼續(xù)升高質(zhì)心質(zhì)心左移左移穩(wěn)定運轉(zhuǎn)穩(wěn)定運轉(zhuǎn)達到工作轉(zhuǎn)速e -偏心距偏心距eahlim潘存云教授研制三、三、徑向滑動軸承的幾何關系和承載量系數(shù)徑向滑動軸承的幾何關系和承載量系數(shù)最小油膜厚度：最小油膜厚度： hmin= e r(1-) 定義定義: : e / e / 為偏心率為偏心率 直徑間隙：直徑間隙： D d 半徑間隙：半徑間隙： R R r r / / 2定義連心線定義連心線OO1為極坐標的極軸：為極坐標的極軸： 相對間隙相對間隙： / r / 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

42、外載荷的方向形成一偏位角， eah0設軸孔半徑為：設軸孔半徑為：R, r 直徑為：直徑為： D， d ，偏心距偏心距: : e 偏位角：偏位角：a在三角形在三角形 中有：中有：R2 e2+ （r+h)2 2e(r+h)cos v 22sin1cosReRehr解得：hDd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dx=rd, v=r，h0, h代入上式得：代入上式得：壓力最大處的油膜厚度：壓力最大處的油膜厚度： )cos1 (00h0為壓力最大處的極角。為壓力最大處的極角。 =6

43、vdxdph0- -hh3將一維雷諾方程：將一維雷諾方程： 改寫成極坐標的形式改寫成極坐標的形式 3002)cos1 ()cos(cos6ddp積分得：積分得： 13002)cos1 ()cos(cos6dp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： rdprdppayy)cos(2121ddra)cos()cos1 ()cos(cos62113002 理論上只要將理論上只要將py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

44、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。潘存云教授研制潘存云教授研制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/d有關。有關。FdD B B B B FdDB/d=1/4FdDB/d=1/3FdDB/d=1/2FdDB/d=1潘存云教授研制FdDB/d= 潘存云教授研制潘存云教授研制221BzCppyy油膜沿軸承寬度上的壓力分布表達式為

45、：油膜沿軸承寬度上的壓力分布表達式為： py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 pBByCdBdzpF22/2/1式中式中Cp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。dDFyz B B 或或vBFdBFCP222解釋這些參數(shù)的含義 表表12-8 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)Cp四、最小油膜厚度四、最小油膜厚度 動力潤滑軸承的設計應保證：動

46、力潤滑軸承的設計應保證：hminh其中：其中： h=S(Rz1+Rz2)S 安全系數(shù)，常取安全系數(shù)，常取S2。一般軸承可取為一般軸承可取為3.2m和和6.3m，1.6 m和和3.2m。重要軸承可取為重要軸承可取為0.8m和和1.6m，或或0.2m和和0.4m。Rz1、Rz2 分別為軸頸和軸承孔表面粗糙度十點高度。分別為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=Q1+Q2 其中，摩擦熱：其中，摩擦熱： Q=fv W 式中式中: q -潤滑油流量潤滑油流量m3

47、/s； -滑油密度滑油密度kg/m3；c -潤滑油的比熱容，潤滑油的比熱容，J/(kg. )；ti -油出口溫度油出口溫度 ；to -油入口溫度油入口溫度 ；3 -表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)表面?zhèn)鳠嵯禂?shù) W/(m2. )。滑油帶走的熱：滑油帶走的熱：Q1 = qc(to-ti) W軸承散發(fā)的熱：軸承散發(fā)的熱： Q2 =3dB (to-ti) W潘存云教授研制溫升公式：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 0.7 0.8 0.9 0.240.220.200.180.160.140.120.100.080.060.04qvB

48、d=0.4Bd 1.3 2.0 1.5 1.0 0.8 0.7 0.6 0.5 0.9 摩擦系數(shù)：摩擦系數(shù)： 55. 0pf系數(shù)系數(shù)與寬徑比有關，與寬徑比有關，若若B/d 3540時，表明軸承承載能力有冗余，可時，表明軸承承載能力有冗余，可采取如下措施：采取如下措施： 增大表面粗糙度，以降低成本；增大表面粗糙度，以降低成本； 減小間隙，提高旋轉(zhuǎn)精度；減小間隙，提高旋轉(zhuǎn)精度；加寬軸承，充分利用軸承的承載能力。加寬軸承，充分利用軸承的承載能力。潘存云教授研制潘存云教授研制 當當 t1 3540時，表明軸承的承載能力不足，時，表明軸承的承載能力不足，可采取如下措施：可采取如下措施：加散熱片，以增大散

49、熱面積；加散熱片，以增大散熱面積；在保證承載能力的不下降的條件下，適當增大在保證承載能力的不下降的條件下，適當增大 軸承間隙；軸承間隙；提高軸和軸承的加工精度。提高軸和軸承的加工精度。油泵油泵冷冷卻卻器器冷冷卻卻水水風冷風冷增加增加冷卻裝置：冷卻裝置：加風扇、冷卻水管、循環(huán)油冷卻加風扇、冷卻水管、循環(huán)油冷卻 ；六、軸承參數(shù)的選擇六、軸承參數(shù)的選擇 取值范圍：取值范圍：B/d=0.31.5 影響效果：影響效果：B/d小，有利于提高穩(wěn)定性，增大端排泄量小，有利于提高穩(wěn)定性，增大端排泄量 以降低溫度；以降低溫度； B/d大，增大軸承的承載能力。大，增大軸承的承載能力。0.61.5-電動機、發(fā)電機、離

50、心機、電動機、發(fā)電機、離心機、 齒輪變速器齒輪變速器;1、寬徑比、寬徑比B/d 應用應用 : B/d= 0.31.0-汽輪機、鼓風機汽輪機、鼓風機; 0.81.2-機車、拖拉機機車、拖拉機; 0.60.9-軋鋼機。軋鋼機。 2、相對間隙、相對間隙 影響因素：影響因素：載荷和速度，軸徑尺寸，寬度載荷和速度，軸徑尺寸，寬度/直徑，調(diào)心直徑，調(diào)心 能力，加工精度。能力，加工精度。選取原則：選取原則： 1）速度高，速度高，取大值；取大值； 載荷小，載荷小，取小值；取小值； 2）直徑大，寬徑比小，調(diào)心性能好，加工精度高，）直徑大，寬徑比小，調(diào)心性能好，加工精度高， 取小值；反之，取小值；反之，取大值。取

51、大值。應用應用 : = 0.0010.0002-汽輪機、電動機、發(fā)汽輪機、電動機、發(fā) 電機、齒輪變速器電機、齒輪變速器; 0.00020.0015-軋鋼機鐵路機車輛；軋鋼機鐵路機車輛；0.00020.00125-機床、內(nèi)燃機。機床、內(nèi)燃機。 0.00020.00125-鼓風機、離心機。鼓風機、離心機。一般軸承，按如下經(jīng)驗公式計算：一般軸承，按如下經(jīng)驗公式計算： 9/319/410)60/(n3、潤滑油粘度潤滑油粘度 6/73/110)60/(n對承載能力，功耗、溫升都有影響；對承載能力，功耗、溫升都有影響； 根據(jù)平均溫度：根據(jù)平均溫度：tm = (ti + to )/2 決定潤滑油粘度；決定潤

52、滑油粘度； 設計時假設，設計時假設，tm=5075 ，計算所得應在：，計算所得應在： ti= 3540 ； 初始計算時，可取：初始計算時，可?。?七、液體七、液體動力潤滑徑向滑動軸承的設計過程動力潤滑徑向滑動軸承的設計過程 已知條件：外加徑向載荷已知條件：外加徑向載荷F(N)，軸頸轉(zhuǎn)速，軸頸轉(zhuǎn)速n(r/min) 及軸頸直徑及軸頸直徑d(mm)。設計及驗算設計及驗算 保證在平均油溫保證在平均油溫 tm下下 hmin ha) 選擇軸承材料，驗算選擇軸承材料，驗算 p、v、pv。b) 選擇軸承參數(shù)，如軸承寬度選擇軸承參數(shù)，如軸承寬度(B)、相對間隙、相對間隙() 和潤滑油和潤滑油() 。c) 計算承載量系數(shù)計算承載量系數(shù)(Cp)并查表確定偏心率并查表確定偏心率()。d) 計算最小油膜厚度計算最小油膜厚度(hmin)和許用油膜厚度和許用油膜厚度(h)。 極限工作能力校核極限工作能力校核a) 根據(jù)直徑間隙根據(jù)直徑間隙()，選擇配合。，