第12章滑動軸承(1) (精品)

1、滑動軸承第四篇第四篇 軸系零部件軸系零部件第十二章第十二章 滑動軸承滑動軸承一、概述一、概述1 1、分類、分類 按摩擦性質(zhì)分按摩擦性質(zhì)分滑動軸承滑動軸承相對運動為相對運動為滑動的軸承滑動的軸承 柴油機(jī)曲軸柴油機(jī)曲軸汽輪機(jī)軸汽輪機(jī)軸凸輪軸等凸輪軸等液體靜壓軸承液體靜壓軸承流體動壓軸承流體動壓軸承滾動軸承滾動軸承相對運動為相對運動為滾動的軸承滾動的軸承 機(jī)床機(jī)床汽車汽車機(jī)車等用機(jī)車等用 滑動軸承 按承受載荷的方向分按承受載荷的方向分向心軸承向心軸承主要承受徑向載荷和不大的軸向載荷主要承受徑向載荷和不大的軸向載荷推力軸承推力軸承只能承受軸向載荷只能承受軸向載荷向心推力軸承向心推力軸承既承受徑向載荷又

2、承受軸向載荷既承受徑向載荷又承受軸向載荷滑動軸承2 2、應(yīng)用、應(yīng)用工作轉(zhuǎn)速特別高的軸承工作轉(zhuǎn)速特別高的軸承高速情況下滾高速情況下滾動軸承的壽命動軸承的壽命大為降低大為降低 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滑動軸承影響精滑動軸承影響精度的零件數(shù)少度的零件數(shù)少 特重型的軸承特重型的軸承單件生產(chǎn)，用滾單件生產(chǎn)，用滾動軸承成本高動軸承成本高承受巨大沖擊振動載荷的軸承承受巨大沖擊振動載荷的軸承油層的阻尼油層的阻尼和吸振作用和吸振作用根據(jù)使用要求必須做成剖分式的軸承根據(jù)使用要求必須做成剖分式的軸承徑向尺寸較小的軸承徑向尺寸較小的軸承特殊工作條件下工作的軸承特殊工作條件下工作

3、的軸承滑動軸承3 3、特點、特點工作平穩(wěn)，可靠，無噪音，如能保證液體摩擦工作平穩(wěn)，可靠，無噪音，如能保證液體摩擦可大大減少摩擦損失和表面磨損，有一定的吸可大大減少摩擦損失和表面磨損，有一定的吸振能力，但起動摩擦阻力大。振能力，但起動摩擦阻力大。 4 4、軸承設(shè)計應(yīng)解決的問題、軸承設(shè)計應(yīng)解決的問題決定軸承的結(jié)構(gòu)和型式；決定軸承的結(jié)構(gòu)和型式；選擇軸瓦和軸承襯的結(jié)構(gòu)和材料；選擇軸瓦和軸承襯的結(jié)構(gòu)和材料；軸承強(qiáng)度和剛度的計算；軸承強(qiáng)度和剛度的計算；潤滑劑和潤滑方式的選擇；潤滑劑和潤滑方式的選擇；保證潤滑而考慮的溫度、壓力分布、軸承間隙；保證潤滑而考慮的溫度、壓力分布、軸承間隙；軸承的熱平衡計算。軸承的

4、熱平衡計算?；瑒虞S承二、滑動軸承的結(jié)構(gòu)二、滑動軸承的結(jié)構(gòu)1 1、徑向滑動軸承的結(jié)構(gòu)、徑向滑動軸承的結(jié)構(gòu) 對開式滑動軸承對開式滑動軸承 整體式向心軸承整體式向心軸承 帶錐形表面軸套的軸承帶錐形表面軸套的軸承 橢圓軸承和多油楔軸承橢圓軸承和多油楔軸承滑動軸承2 2、止推滑動軸承的結(jié)構(gòu)、止推滑動軸承的結(jié)構(gòu) 固定式推力軸承固定式推力軸承 可傾扇面推力軸承可傾扇面推力軸承滑動軸承三、軸瓦材料和結(jié)構(gòu)三、軸瓦材料和結(jié)構(gòu)1 1、對軸瓦材料的要求、對軸瓦材料的要求摩擦副間摩擦系數(shù)小、耐磨摩擦副間摩擦系數(shù)小、耐磨抗粘著性抗粘著性P、n、間隙小、間隙小、表面粗糙、潤滑表面粗糙、潤滑不良不良 適應(yīng)性適應(yīng)性硬度低、塑性

5、好和硬度低、塑性好和彈性系數(shù)低的材料彈性系數(shù)低的材料具有良好的適應(yīng)性具有良好的適應(yīng)性 容納異物的能力容納異物的能力塵土、金屬磨屑能塵土、金屬磨屑能嵌入軸瓦材料中而嵌入軸瓦材料中而不外露的性能不外露的性能抗疲勞性抗疲勞性軸承合金，盡可能軸承合金，盡可能做得薄一些，有利做得薄一些，有利于提高疲勞壽命于提高疲勞壽命強(qiáng)度強(qiáng)度用雙金屬、三金用雙金屬、三金屬的軸瓦結(jié)構(gòu)可屬的軸瓦結(jié)構(gòu)可以提高強(qiáng)度以提高強(qiáng)度 抗腐蝕性抗腐蝕性含錫成分的材含錫成分的材料、鋁合金等料、鋁合金等可減輕腐蝕可減輕腐蝕能夠適應(yīng)軸的能夠適應(yīng)軸的彎曲和幾何形彎曲和幾何形狀誤差的能力狀誤差的能力 滑動軸承2 2、軸瓦材料、軸瓦材料 鑄鐵鑄鐵含

6、有片狀或球含有片狀或球狀石墨，可起狀石墨，可起潤滑作用潤滑作用用于低速輕用于低速輕載或開式傳載或開式傳動的軸承動的軸承 軸承合金（巴氏合金）軸承合金（巴氏合金）錫基軸承合金（錫基軸承合金（ZChSnSb116） 抗腐蝕性好，抗腐蝕性好，抗膠合能力強(qiáng)抗膠合能力強(qiáng)適用于高適用于高速重載速重載鉛基軸承合金（鉛基軸承合金（ZChPbSb16162）抗膠合能力差，抗膠合能力差，熱膨脹性差，脆熱膨脹性差，脆適于中速中載適于中速中載 銅合金銅合金 鑄造鉛青銅（鑄造鉛青銅（ZCuPb30）用于高速重載用于高速重載鑄造錫鋅鉛青銅（鑄造錫鋅鉛青銅（ZCuSn5Pb5Zn5）用作整體式用作整體式軸瓦及軸套軸瓦及軸套

7、鑄造錫磷青銅（鑄造錫磷青銅（ZCuSn10P1） 用作整體式用作整體式軸瓦及軸套軸瓦及軸套鑄造鋁青銅（鑄造鋁青銅（ZCuAl10Fe3）強(qiáng)度最高，硬度強(qiáng)度最高，硬度較高，但容納異較高，但容納異物和適應(yīng)性差物和適應(yīng)性差用于低速重載用于低速重載鑄造黃銅（鑄造黃銅（ZCuZn16Si4、ZCuZn40Mn2）用于滑動速度用于滑動速度不高的軸承不高的軸承滑動軸承 鋁合金鋁合金 粉末冶金粉末冶金強(qiáng)度高，耐腐蝕，強(qiáng)度高，耐腐蝕，導(dǎo)熱性好，但要求導(dǎo)熱性好，但要求軸頸有高硬度、低軸頸有高硬度、低表面粗糙度表面粗糙度 柴油機(jī)曲軸瓦用柴油機(jī)曲軸瓦用韌性小，抗沖韌性小，抗沖擊振動能力差擊振動能力差適用于載荷平適用于

8、載荷平穩(wěn)、中小速度穩(wěn)、中小速度或潤滑條件較或潤滑條件較差的場合差的場合自潤滑原理：自潤滑原理：軸頸轉(zhuǎn)動時的抽吸作用；軸頸轉(zhuǎn)動時的抽吸作用；軸和油的熱脹，把油擠入摩擦表面軸和油的熱脹，把油擠入摩擦表面。 非金屬材料非金屬材料 石墨石墨 橡膠橡膠 陶瓷陶瓷酚醛樹脂酚醛樹脂尼龍尼龍滑動軸承3 3、軸瓦的結(jié)構(gòu)、軸瓦的結(jié)構(gòu) 整體式整體式 整體鑄造整體鑄造單層、雙金屬或三金屬的卷制單層、雙金屬或三金屬的卷制 剖分式剖分式 厚壁軸瓦厚壁軸瓦用鑄造方式鑄用鑄造方式鑄造，內(nèi)表面可造，內(nèi)表面可附有軸承襯附有軸承襯 薄壁軸瓦薄壁軸瓦用雙金屬板軋用雙金屬板軋制等新工藝進(jìn)制等新工藝進(jìn)行大批量生產(chǎn)行大批量生產(chǎn)質(zhì)量穩(wěn)定，質(zhì)

9、量穩(wěn)定，成本低，但成本低，但軸瓦剛性小軸瓦剛性小三金屬三金屬在鋼背和軸瓦之間在鋼背和軸瓦之間再加一中間層，以再加一中間層，以提高表層強(qiáng)度提高表層強(qiáng)度 滑動軸承不同材料的組合，用于不同的工況：不同材料的組合，用于不同的工況：鋼背與鉛青銅或巴氏合金鋼背與鉛青銅或巴氏合金用于高壓力、高轉(zhuǎn)用于高壓力、高轉(zhuǎn)速和有沖擊載荷處速和有沖擊載荷處鋼背與紫銅鋼背與紫銅用于低轉(zhuǎn)速用于低轉(zhuǎn)速和有振動處和有振動處 青銅背與巴氏合金青銅背與巴氏合金用于壓力很大用于壓力很大及轉(zhuǎn)速很高處及轉(zhuǎn)速很高處鑄鐵背與巴氏合金鑄鐵背與巴氏合金用于承受平用于承受平穩(wěn)載荷處穩(wěn)載荷處鑄鋼背與巴氏合金鑄鋼背與巴氏合金 用于陡震和用于陡震和沖擊載

10、荷處沖擊載荷處 軸瓦的定位軸瓦的定位做出凸緣作軸向定位做出凸緣作軸向定位用緊定螺釘用緊定螺釘用銷釘用銷釘軸瓦剖分面上沖出定位唇軸瓦剖分面上沖出定位唇滑動軸承Bd 較大、可靠性要求高的軸承，應(yīng)開設(shè)油槽較大、可靠性要求高的軸承，應(yīng)開設(shè)油槽4、油孔和油溝、油孔和油溝Bd 較小的軸承，只需開一個油孔；較小的軸承，只需開一個油孔；油槽開在有利于供油槽開在有利于供油，免于降低軸承油，免于降低軸承承載能力的地方承載能力的地方開設(shè)油槽的原則：開設(shè)油槽的原則：縱向油槽縱向油槽徑向載荷相對軸承不轉(zhuǎn)時，開在軸承上徑向載荷相對軸承不轉(zhuǎn)時，開在軸承上徑向載荷相對軸承轉(zhuǎn)動時，開在軸上徑向載荷相對軸承轉(zhuǎn)動時，開在軸上油槽的

11、長度稍短于軸瓦的長度油槽的長度稍短于軸瓦的長度環(huán)形油槽環(huán)形油槽軸線水平的軸承，開在非承載區(qū)的半環(huán)軸線水平的軸承，開在非承載區(qū)的半環(huán)開設(shè)全環(huán)，宜開在靠近軸承的兩個端部開設(shè)全環(huán)，宜開在靠近軸承的兩個端部豎直放置的軸承豎直放置的軸承全環(huán)油槽宜開在軸承的上端全環(huán)油槽宜開在軸承的上端 由下向上吸油時，可開螺旋油槽由下向上吸油時，可開螺旋油槽油槽的剖面形狀，油槽的剖面形狀，應(yīng)避免邊緣有銳邊應(yīng)避免邊緣有銳邊及棱角及棱角滑動軸承四、不完全液體摩擦滑動軸承的設(shè)計計算四、不完全液體摩擦滑動軸承的設(shè)計計算1、失效形式和設(shè)計準(zhǔn)則、失效形式和設(shè)計準(zhǔn)則 磨損磨損(磨料磨損、粘著磨損、疲勞磨損磨料磨損、粘著磨損、疲勞磨損)

12、、腐蝕、腐蝕工作要求不高，速度較低，載工作要求不高，速度較低，載荷不大，難于維護(hù)的軸承荷不大，難于維護(hù)的軸承設(shè)計準(zhǔn)則：設(shè)計準(zhǔn)則： 保證兩摩擦面（軸頸和軸瓦）保證兩摩擦面（軸頸和軸瓦）間有一層邊界潤滑油膜間有一層邊界潤滑油膜2、徑向滑動軸承設(shè)計計算、徑向滑動軸承設(shè)計計算已知：在軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計中得到的軸徑已知：在軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計中得到的軸徑d，軸，軸頸轉(zhuǎn)速頸轉(zhuǎn)速n，軸頸載荷，軸頸載荷F 確定軸承的基本結(jié)構(gòu)確定軸承的基本結(jié)構(gòu) 根據(jù)工作條件和使用要求，確定軸承結(jié)構(gòu)形根據(jù)工作條件和使用要求，確定軸承結(jié)構(gòu)形式，選擇軸瓦材料，確定軸承的寬度。式，選擇軸瓦材料，確定軸承的寬度?；瑒虞S承 驗算軸承的平均壓力驗算軸承的

13、平均壓力ppFBdp驗算驗算p 解決解決什么問題？什么問題？ 保證油膜不被破壞，保保證油膜不被破壞，保證潤滑，減少磨損證潤滑，減少磨損 驗算軸承的驗算軸承的pv值值19100100060pvBFndnBdFpv驗算驗算p v 限制什么？限制什么？ 限制限制p v就是防就是防止油溫過高止油溫過高 驗算滑動速度驗算滑動速度vvv驗算驗算 v 限制什么？限制什么？ 滑動速度過高，滑動速度過高，也會加速磨損也會加速磨損而報廢而報廢 選擇軸承的配合選擇軸承的配合 保證一定的間隙，保證旋轉(zhuǎn)精度，一般選：保證一定的間隙，保證旋轉(zhuǎn)精度，一般選：d9H9f7H8f6H7滑動軸承3、止推滑動軸承設(shè)計計算、止推滑動

14、軸承設(shè)計計算 已知：軸向載荷已知：軸向載荷Fa，轉(zhuǎn)速，轉(zhuǎn)速n 根據(jù)載荷根據(jù)載荷Fa的大小、方向及空間尺寸等選擇的大小、方向及空間尺寸等選擇軸承結(jié)構(gòu)型式軸承結(jié)構(gòu)型式實心式、空心式實心式、空心式單環(huán)式、多環(huán)式單環(huán)式、多環(huán)式 根據(jù)軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計初定軸頸的基本尺寸根據(jù)軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計初定軸頸的基本尺寸 壓力壓力p 的驗算的驗算4)(2122pddzFAFpaa pvm的驗算的驗算)(300002100060)()(412212122pvddznFddnddzFpvaaFa軸向載荷軸向載荷z支承面數(shù)目環(huán)數(shù)支承面數(shù)目環(huán)數(shù)d1軸承孔直徑軸承孔直徑d2軸環(huán)直徑軸環(huán)直徑n軸頸轉(zhuǎn)速軸頸轉(zhuǎn)速p許用壓力許用壓力pvpv的許

15、用值的許用值滑動軸承五、流體動力潤滑徑向滑動軸承的設(shè)計五、流體動力潤滑徑向滑動軸承的設(shè)計1、流體動力潤滑理論的基本方程、流體動力潤滑理論的基本方程假設(shè)：流體流動具有層流性質(zhì)假設(shè)：流體流動具有層流性質(zhì)流體不可壓縮流體不可壓縮流體的重力、慣性力不計流體的重力、慣性力不計流體的粘度為常量，與壓力無關(guān)流體的粘度為常量，與壓力無關(guān)流體沿厚度（流體沿厚度（y）方向油壓為常數(shù)）方向油壓為常數(shù)運動表面為光滑表面運動表面為光滑表面流體與平板面間無限對滑動流體與平板面間無限對滑動滑動軸承左、右面的壓力左、右面的壓力 dxxpp和和p上、下面的剪切力上、下面的剪切力和和dyyx方向的平衡：方向的平衡：dydzdxx

16、ppdxdzpdydz)(0)(dxdzdyyyxp油膜內(nèi)油膜內(nèi)沿沿x 軸的壓力變化率和軸的壓力變化率和沿沿y 軸的剪切力變化率軸的剪切力變化率相等相等滑動軸承代入牛頓粘性液體摩擦定律代入牛頓粘性液體摩擦定律流體動力潤滑理論的基本方程流體動力潤滑理論的基本方程dydu22yuxp 油層的速度分布油層的速度分布 對對y 兩次積分得兩次積分得212)(21CyCyxpu邊界條件：邊界條件：y0時，時，uv；yh（油膜厚度）時，（油膜厚度）時，u0C2vhvxphC)(21)(2)()(xpyhyhyhvu油層速度分布：油層速度分布：前一項呈線性分布，由板的運前一項呈線性分布，由板的運動引起的；動引

17、起的； 后一項呈拋物線分布，由油壓后一項呈拋物線分布，由油壓沿沿x方向的變化引起的。方向的變化引起的。滑動軸承 潤滑油的流量潤滑油的流量 無限長動壓軸承的基本方程無限長動壓軸承的基本方程 流體力學(xué)的無側(cè)漏條件和流量連續(xù)性定理流體力學(xué)的無側(cè)漏條件和流量連續(xù)性定理hhdyxpyhyhyhvudyq00)(2)()(xphvh12230)12(23xphdxddxdhvdxdq)12(23xphdxddxdhv滑動軸承在在ppmax剖面處油膜厚度為剖面處油膜厚度為h0，其沿，其沿y方向的速方向的速度變化呈線性分布，則流量為：度變化呈線性分布，則流量為：qvh02無限長動壓軸承的基本方程：無限長動壓軸

18、承的基本方程：xphvhvh12212130)(603hhhvxp滑動軸承 討論討論 若若hh 00 xp入口和出口壓力相等入口和出口壓力相等建立不起承載能力建立不起承載能力 沿沿x方向油膜厚度線性變化方向油膜厚度線性變化在在hh 0段（原點起）段（原點起）0 xp在在hh 0段段壓力逐漸增大壓力逐漸增大0 xp壓力逐漸減小壓力逐漸減小油膜沿油膜沿x方向各處的壓力都大于入口和出口方向各處的壓力都大于入口和出口壓力，能承受載荷壓力，能承受載荷滑動軸承速度分析：速度分析：入口段：入口段：0 xp022yuxpyu122凹形拋物線凹形拋物線出口段：出口段：0 xp022yu凸形拋物線凸形拋物線滑動軸

19、承油膜能承受外載荷的條件：油膜能承受外載荷的條件：相對運動表面必須形成收斂的楔形空間；相對運動表面必須形成收斂的楔形空間；兩表面必須有一定的相對滑動速度，且能把油兩表面必須有一定的相對滑動速度，且能把油從大口帶入小口；從大口帶入小口；潤滑油必須有一定的粘度，供油充分。潤滑油必須有一定的粘度，供油充分?；瑒虞S承2、徑向軸承動壓潤滑的建立、徑向軸承動壓潤滑的建立靜止時，軸頸處于軸承孔的最下方靜止時，軸頸處于軸承孔的最下方穩(wěn)定位置，自然形成一彎曲的楔形穩(wěn)定位置，自然形成一彎曲的楔形空間；空間；轉(zhuǎn)動開始，軸頸和軸承主要是金屬轉(zhuǎn)動開始，軸頸和軸承主要是金屬直接接觸，產(chǎn)生的摩擦力迫使軸頸直接接觸，產(chǎn)生的摩擦力迫使軸頸向摩擦力方向偏移；向摩擦力方向偏移；轉(zhuǎn)速的提高，帶入的油量增大，壓轉(zhuǎn)速的提高，帶入的油量增大，壓力也逐漸增大，推動軸頸向速度方力也逐漸增大，推動軸頸向速度方向偏移，并逐漸向上托起；向偏移，并逐漸向上托起；轉(zhuǎn)速的增大，使壓力繼續(xù)增大，進(jìn)轉(zhuǎn)速的增大，使壓力繼續(xù)增大，進(jìn)一步把軸頸推向軸承的中心，直到一步把軸頸推向軸承的中心，直到與外載荷平衡。與外載荷平衡。 軸頸中心與軸頸中心與孔的中心是孔的中心是否會重合？否會重合？ 滑動軸承3、承載能力與軸承的寬徑比、承載能力與軸承的寬徑比寬徑比大寬徑比大為什么是為什么是這個結(jié)果？這個