第13章滑動(dòng)軸承

1、第十三章第十三章 滑動(dòng)軸承滑動(dòng)軸承13.113.1概述概述分類分類1 1、根據(jù)軸承工作的、根據(jù)軸承工作的摩擦性質(zhì)摩擦性質(zhì)分分滑動(dòng)滑動(dòng)( (摩擦摩擦) )軸承軸承滾動(dòng)滾動(dòng)( (摩擦摩擦) )軸承軸承2 2、根據(jù)、根據(jù)承載方向承載方向分分徑向軸承徑向軸承推力軸承推力軸承3 3、滑動(dòng)軸承特點(diǎn)：平穩(wěn)、可靠、噪聲低、吸振、滑動(dòng)軸承特點(diǎn)：平穩(wěn)、可靠、噪聲低、吸振、 啟動(dòng)力矩大啟動(dòng)力矩大4 4、滑動(dòng)軸承設(shè)計(jì)：結(jié)構(gòu)形式、軸承材料、結(jié)構(gòu)參、滑動(dòng)軸承設(shè)計(jì)：結(jié)構(gòu)形式、軸承材料、結(jié)構(gòu)參 數(shù)數(shù)、潤(rùn)滑劑和潤(rùn)滑方法、計(jì)算工作能力潤(rùn)滑劑和潤(rùn)滑方法、計(jì)算工作能力13.2 13.2 徑向滑動(dòng)軸承的基本結(jié)構(gòu)徑向滑動(dòng)軸承的基本結(jié)構(gòu)1

2、3.2.113.2.1徑向滑動(dòng)軸承的基本結(jié)構(gòu)徑向滑動(dòng)軸承的基本結(jié)構(gòu)整體式：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、磨損后整體式：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、磨損后無(wú)法調(diào)整軸承間隙，裝拆不便。無(wú)法調(diào)整軸承間隙，裝拆不便。用于：低速、輕載的間歇工作場(chǎng)合，無(wú)法用于曲軸用于：低速、輕載的間歇工作場(chǎng)合，無(wú)法用于曲軸剖分式剖分式特點(diǎn)于整體式相反。特點(diǎn)于整體式相反。5 . 1dB（寬徑比寬徑比）時(shí)，）時(shí)， 采用。采用。自動(dòng)調(diào)心軸承自動(dòng)調(diào)心軸承13.2.213.2.2軸瓦、軸承襯、油孔、油溝和油室軸瓦、軸承襯、油孔、油溝和油室 按構(gòu)造按構(gòu)造分類分類整體式整體式剖分剖分式式減摩材料減摩材料軸瓦：軸瓦：按材料按材料分類分類單金屬單金屬多金屬多金屬 軸瓦上開(kāi)設(shè)軸

3、瓦上開(kāi)設(shè)油孔油孔和和油溝油溝油孔油孔：供應(yīng)潤(rùn)滑油；：供應(yīng)潤(rùn)滑油；油溝油溝：輸送和分布潤(rùn)滑油；：輸送和分布潤(rùn)滑油；6.36.36.33.23.23.23.225其余D(H8)D (K6)0油溝、油孔：油溝、油孔：，否則，否則，油溝長(zhǎng)度油溝長(zhǎng)度0.8B0.8B（軸瓦寬度），即（軸瓦寬度），即。13.3 13.3 滑動(dòng)軸承材料滑動(dòng)軸承材料軸承材料軸承材料軸瓦軸瓦和和軸承襯軸承襯材料材料主要失效：主要失效：磨損磨損，其次強(qiáng)度不足引起的，其次強(qiáng)度不足引起的疲勞破壞疲勞破壞等。等。13.3.113.3.1軸瓦的失效形式及軸瓦的失效形式及對(duì)材料的要求對(duì)材料的要求（1 1）足夠的疲勞強(qiáng)度；）足夠的疲勞強(qiáng)度；（

4、2 2）足夠的抗壓強(qiáng)度和抗沖擊強(qiáng)度；）足夠的抗壓強(qiáng)度和抗沖擊強(qiáng)度；（3 3）良好的減摩性和耐磨性；）良好的減摩性和耐磨性；（4 4）良好的抗膠合性；）良好的抗膠合性；（5 5）良好的順應(yīng)性和嵌藏性；）良好的順應(yīng)性和嵌藏性；（6 6）良好的潤(rùn)滑油吸附能力；）良好的潤(rùn)滑油吸附能力；（7 7）良好的導(dǎo)熱性，良好的經(jīng)濟(jì)性和加工性能）良好的導(dǎo)熱性，良好的經(jīng)濟(jì)性和加工性能。13.3.2 13.3.2 常用軸承材料及其性質(zhì)常用軸承材料及其性質(zhì)1 1、金屬材料：、金屬材料：（）、）、（2）軸承）軸承青銅；表青銅；表13.113.13 3、非金屬材料、非金屬材料塑性、橡膠等。塑性、橡膠等。強(qiáng)度低，僅用作強(qiáng)度低，

5、僅用作軸承襯軸承襯 2 2、多孔質(zhì)金屬：、多孔質(zhì)金屬：粉末冶金材料粉末冶金材料，低速重載，具有，低速重載，具有自潤(rùn)滑性能自潤(rùn)滑性能。（多孔結(jié)構(gòu)）（多孔結(jié)構(gòu)）13.413.4滑動(dòng)軸承的潤(rùn)滑材料滑動(dòng)軸承的潤(rùn)滑材料 潤(rùn)滑油和潤(rùn)滑脂潤(rùn)滑油和潤(rùn)滑脂 13.4.1 13.4.1 滑動(dòng)軸承潤(rùn)滑油選用原則滑動(dòng)軸承潤(rùn)滑油選用原則 粘度是最為重要的指標(biāo)粘度是最為重要的指標(biāo) v,pv,p時(shí)，粘度時(shí)，粘度 v,p v,p 時(shí)，粘度時(shí)，粘度 t t 時(shí)，粘度比通常時(shí)，粘度比通常 混合潤(rùn)滑滑動(dòng)軸承潤(rùn)滑油的選擇混合潤(rùn)滑滑動(dòng)軸承潤(rùn)滑油的選擇 P318P318表表13.413.4（表中潤(rùn)滑油是以（表中潤(rùn)滑油是以4040時(shí)運(yùn)動(dòng)時(shí)

6、運(yùn)動(dòng)粘度為基礎(chǔ)的牌號(hào)）粘度為基礎(chǔ)的牌號(hào)） 13.4.2 13.4.2 滑動(dòng)軸承潤(rùn)滑脂選用原則滑動(dòng)軸承潤(rùn)滑脂選用原則 軸徑速度小于軸徑速度小于2m/s2m/s滑動(dòng)軸承，一般很難形滑動(dòng)軸承，一般很難形成液體動(dòng)壓潤(rùn)滑，采用脂潤(rùn)滑。成液體動(dòng)壓潤(rùn)滑，采用脂潤(rùn)滑。 P318P318表表13.513.513.5 13.5 潤(rùn)滑方法潤(rùn)滑方法1.1.油潤(rùn)滑油潤(rùn)滑-連續(xù)供油連續(xù)供油 間歇供油間歇供油# #連續(xù)潤(rùn)滑連續(xù)潤(rùn)滑: : 滴油潤(rùn)滑滴油潤(rùn)滑 芯捻或紗線潤(rùn)滑芯捻或紗線潤(rùn)滑 油環(huán)潤(rùn)滑油環(huán)潤(rùn)滑 飛飛濺潤(rùn)滑濺潤(rùn)滑 浸油潤(rùn)滑浸油潤(rùn)滑 壓力循環(huán)潤(rùn)滑壓力循環(huán)潤(rùn)滑2. 2. 脂潤(rùn)滑脂潤(rùn)滑# #潤(rùn)滑杯潤(rùn)滑杯( (黃油杯黃油杯)

7、 )# #潤(rùn)滑方式的決定潤(rùn)滑方式的決定 k k 2-2-潤(rùn)滑脂潤(rùn)滑脂, ,油杯潤(rùn)滑油杯潤(rùn)滑, , k=216- k=216-針閥注油針閥注油, , k=1632- k=1632-油環(huán)或飛濺潤(rùn)滑油環(huán)或飛濺潤(rùn)滑, , k k 32-32-壓力循環(huán)潤(rùn)滑壓力循環(huán)潤(rùn)滑3pvk 一、混合摩擦滑動(dòng)軸承失效形式一、混合摩擦滑動(dòng)軸承失效形式膠合、磨損膠合、磨損等等設(shè)計(jì)準(zhǔn)則：至少保持在邊界潤(rùn)滑狀態(tài)，設(shè)計(jì)準(zhǔn)則：至少保持在邊界潤(rùn)滑狀態(tài)，即即。計(jì)算方法：簡(jiǎn)化計(jì)算（條件性計(jì)算）計(jì)算方法：簡(jiǎn)化計(jì)算（條件性計(jì)算）復(fù)雜復(fù)雜13.6 13.6 非液體潤(rùn)滑滑動(dòng)軸承的計(jì)算非液體潤(rùn)滑滑動(dòng)軸承的計(jì)算失失 效效 形形 式式 圖圖 例例磨損

8、及膠合點(diǎn)蝕及金屬剝落1 1、限制軸承平均壓強(qiáng)、限制軸承平均壓強(qiáng) pdBFpF F 徑向載荷徑向載荷, N, N；d d 軸頸直徑軸頸直徑, mm, mm；B B 軸瓦有效寬度軸瓦有效寬度,mm,mm；pp 許用壓強(qiáng)許用壓強(qiáng),Mpa,Mpa。：，。13.6.1 13.6.1 徑向滑動(dòng)軸承的條件性計(jì)算徑向滑動(dòng)軸承的條件性計(jì)算2 2、限制、限制pvpv值值20000100060pvBFndndBFpvMpaMpam/sm/s pv pv摩擦功耗摩擦功耗發(fā)熱量發(fā)熱量易膠合易膠合：限制：限制pvpv是為了是為了。 軸承發(fā)熱量軸承發(fā)熱量單位面積摩擦功耗單位面積摩擦功耗pvpv3 3、限制滑動(dòng)速度、限制滑動(dòng)

9、速度v vsmvdnv/100060：。13.6.2 13.6.2 推力滑動(dòng)軸承的條件性計(jì)算推力滑動(dòng)軸承的條件性計(jì)算（方法同徑向軸承）（自學(xué)）（方法同徑向軸承）（自學(xué)）結(jié)構(gòu)：空心、實(shí)心、單環(huán)、多環(huán)結(jié)構(gòu)：空心、實(shí)心、單環(huán)、多環(huán)13.7 13.7 液體動(dòng)壓形成原理及基本方程液體動(dòng)壓形成原理及基本方程一、液體動(dòng)壓潤(rùn)滑基本方程一、液體動(dòng)壓潤(rùn)滑基本方程雷諾方程雷諾方程1 1、建模、建模 研究對(duì)象：被潤(rùn)滑油隔開(kāi)作相對(duì)運(yùn)動(dòng)的研究對(duì)象：被潤(rùn)滑油隔開(kāi)作相對(duì)運(yùn)動(dòng)的兩剛體，一個(gè)以兩剛體，一個(gè)以v v運(yùn)動(dòng)，一個(gè)靜止。運(yùn)動(dòng)，一個(gè)靜止。13.7.1 13.7.1 液體動(dòng)壓形成原理液體動(dòng)壓形成原理1 1）忽略壓力對(duì)潤(rùn)滑油粘

10、度的影響）忽略壓力對(duì)潤(rùn)滑油粘度的影響2 2）油沿）油沿z z方向無(wú)流動(dòng)，即無(wú)限寬軸承方向無(wú)流動(dòng)，即無(wú)限寬軸承0zpBB（無(wú)限寬）：一維方程（無(wú)限寬）：一維方程端泄端泄端泄端泄B BB B為有限寬時(shí)：二維方程為有限寬時(shí)：二維方程為方便研究，作如下假設(shè)：為方便研究，作如下假設(shè)：3 3）層流）層流4 4）油與表面吸附，一起運(yùn)動(dòng)或靜止）油與表面吸附，一起運(yùn)動(dòng)或靜止即：油層流速即：油層流速y=0y=0，u=v(u=v(板速板速) )y=hy=h，u=0(u=0(靜止板靜止板) )5 5）不計(jì)油的慣性力和重力）不計(jì)油的慣性力和重力6 6）油不可壓縮：）油不可壓縮：=const=const2 2、求解、求解

11、針對(duì)針對(duì)“連續(xù)介質(zhì)連續(xù)介質(zhì)”，通過(guò)取，通過(guò)取“微單元體微單元體”手段：手段：:0X0)()(dxdzdyydxdzdydzdxxpppdydzyxpyu由于：由于：22yuxp流速方程：流速方程：yhyxpyhhvu)(21)(剪切流剪切流( (直線分布直線分布) ) 壓力流壓力流( (拋物線分布拋物線分布) )二次積分二次積分21221CyCyxpu代入邊界條件：代入邊界條件： y=0y=0，u=vu=v；y=hy=h，u=0u=0連續(xù)流動(dòng)方程：任何截面沿連續(xù)流動(dòng)方程：任何截面沿x x方向單位寬度流量方向單位寬度流量q qx x相等相等301212hxphvdyuqhx設(shè)在最大油壓設(shè)在最大油

12、壓P Pmaxmax處，處，h=hh=h0 0( (即即0 xp 時(shí)，時(shí)，h=hh=h0 0) )，此時(shí)：，此時(shí)：02hvqx301212121hxpvhvh30)(6hhhvxp一維雷諾方程（一維雷諾方程（R RE E）二、油楔承載機(jī)理二、油楔承載機(jī)理由由R RE E油壓變化與油壓變化與 、v v、h h有關(guān)有關(guān)p p 積分積分油膜承載能力油膜承載能力平衡外載平衡外載30)(6hhhvxp當(dāng)當(dāng)h=hh=h0 0時(shí)，時(shí)，0 xp，p=pp=pmaxmax；當(dāng)當(dāng)h hh h0 0時(shí)，時(shí)，0 xp，油壓為減函數(shù)。，油壓為減函數(shù)。 可見(jiàn)，對(duì)收斂形油楔，油楔內(nèi)各處油壓大可見(jiàn)，對(duì)收斂形油楔，油楔內(nèi)各處油

13、壓大于入口、出口處油壓于入口、出口處油壓正壓力正壓力承載。承載。pmaxOxyh0hh0h0exeep=0pexe0移動(dòng)件靜止件eex=0p靜止件移動(dòng)件h=h0p=0任何截面處任何截面處h=hh=h0 0，xp=0=0 ，不能產(chǎn)生高于出口、入口處的，不能產(chǎn)生高于出口、入口處的油壓油壓不能承載。不能承載。進(jìn)口小、出口大，油壓進(jìn)口小、出口大，油壓p p低于出口、入口壓力（負(fù)壓）低于出口、入口壓力（負(fù)壓）不能承載，相反使兩表面相吸。不能承載，相反使兩表面相吸。若二板平行：若二板平行：v v若二滑動(dòng)表面為擴(kuò)散形：若二滑動(dòng)表面為擴(kuò)散形：v v1 1、潤(rùn)滑油有一定、潤(rùn)滑油有一定。2 2、有一定、有一定。承

14、載能力。承載能力v v；3 3、相對(duì)滑動(dòng)面之間必須形成、相對(duì)滑動(dòng)面之間必須形成， 即：油從大口流進(jìn)，小口流出。即：油從大口流進(jìn)，小口流出。 （入口、出口處（入口、出口處p p油楔內(nèi)油楔內(nèi)p p）4 4、有足夠、有足夠。xp，承載能力，承載能力。液體動(dòng)壓潤(rùn)滑形成的液體動(dòng)壓潤(rùn)滑形成的：13.8 13.8 液體動(dòng)壓徑向滑動(dòng)軸承承載能力計(jì)算液體動(dòng)壓徑向滑動(dòng)軸承承載能力計(jì)算1 1）靜止：兩表面間自然形成以收斂的楔形空間；）靜止：兩表面間自然形成以收斂的楔形空間；2 2）開(kāi)始啟動(dòng)：速度低，帶入間隙中油量較小，）開(kāi)始啟動(dòng)：速度低，帶入間隙中油量較小， 軸頸在摩擦力作用下軸頸在摩擦力作用下“爬坡爬坡”。3 3

15、）液體動(dòng)力潤(rùn)滑階段，）液體動(dòng)力潤(rùn)滑階段，n n足夠大，帶入楔形空間的足夠大，帶入楔形空間的 油量增大，左側(cè)楔形油膜產(chǎn)生一定的動(dòng)壓力，將油量增大，左側(cè)楔形油膜產(chǎn)生一定的動(dòng)壓力，將 軸頸向右浮起。軸頸向右浮起。13.8.1 13.8.1 徑向滑動(dòng)軸承油膜建立過(guò)程：徑向滑動(dòng)軸承油膜建立過(guò)程：三階段三階段h RrOOMhmineFOOMecos1 1、固定參數(shù)、固定參數(shù)R R軸承孔半徑（軸承孔半徑（DD）；）；r r軸頸半徑（軸頸半徑（d d）；）；2rR（直徑間隙（直徑間隙dD ）；）；dr；：B/dB/d。幾何關(guān)系幾何關(guān)系13.8.2 13.8.2 徑向滑動(dòng)軸承承載能力計(jì)算徑向滑動(dòng)軸承承載能力計(jì)算

16、2 2、動(dòng)態(tài)參數(shù)（變參數(shù)）、動(dòng)態(tài)參數(shù)（變參數(shù)）：OOe：rRee 表示偏心程度表示偏心程度10)1 (minrreh（hhminmin）任一位置任一位置 處，油膜厚度處，油膜厚度h h：coscosrRedOMDMOdODOh )cos1 ()cos1 (rh：連心線：連心線OO與外載與外載F F方向之間的夾角。方向之間的夾角。承載能力和索氏數(shù)承載能力和索氏數(shù)S S0 0 軸承包角，軸瓦連續(xù)包圍軸頸所對(duì)應(yīng)的角度。軸承包角，軸瓦連續(xù)包圍軸頸所對(duì)應(yīng)的角度。 1 1+2 2 承載油膜角承載油膜角 1 1 油膜起始角油膜起始角 2 2 油膜終止角油膜終止角p=pp=pmaxmax處：處：h=hh=h0

17、 0，=0 0 從從OO起至任意起至任意膜厚處的油膜角。膜厚處的油膜角。當(dāng)當(dāng)B=B=，即無(wú)限寬軸承時(shí)，油沿軸向無(wú)流動(dòng)，一維，即無(wú)限寬軸承時(shí)，油沿軸向無(wú)流動(dòng)，一維R RE E306hhhvdxdprddx )cos1 (h rv轉(zhuǎn)換為極坐標(biāo)：轉(zhuǎn)換為極坐標(biāo)：得：得：ddp302)cos1 ()cos(cos6積分一次得任意積分一次得任意 處的油膜壓力處的油膜壓力p p ：ddpp302)cos1 ()cos(cos611在在 1 1至至 2 2區(qū)間內(nèi)，沿外載荷方向單位寬度的油膜力為：區(qū)間內(nèi)，沿外載荷方向單位寬度的油膜力為：rdpF)(180cos211對(duì)有限寬軸承，若不計(jì)端泄，油膜承載力對(duì)有限寬軸

18、承，若不計(jì)端泄，油膜承載力F F為：為：.2BdF),(.02fSBdFS S0 0 索氏數(shù)，無(wú)量綱索氏數(shù)，無(wú)量綱單位：?jiǎn)挝唬篎 F N N，B B、d d m m， P Pa as s， rad/s rad/s20BdSF， 承載能力承載能力軸承實(shí)際承載能力小于上式（端泄）軸承實(shí)際承載能力小于上式（端泄）計(jì)入端泄時(shí)：計(jì)入端泄時(shí)：),(0dBfSB/dB/d 端泄端泄 S S0 0B/dB/d 端泄端泄 S S0 0其它參數(shù)相同時(shí)，其它參數(shù)相同時(shí)，S S0 0 F F，承載力，承載力B/dB/d一定：一定： S S0 0 F F， h hminmin但保證流體動(dòng)力潤(rùn)滑：但保證流體動(dòng)力潤(rùn)滑：mi

19、nminhh)1 (min rhS S 安全系數(shù)，考慮表面形狀不準(zhǔn)確和零件變形，安全系數(shù)，考慮表面形狀不準(zhǔn)確和零件變形， S2S2一般可取一般可取；13.9.113.9.1保證液體動(dòng)力潤(rùn)滑的條件（保證液體動(dòng)力潤(rùn)滑的條件（）：）：)()1 (21minzzRRSrhR Rz1z1、R Rz2z2 軸頸、軸瓦表面微觀不軸頸、軸瓦表面微觀不 平度的十點(diǎn)高度，平度的十點(diǎn)高度，m13.9 13.9 徑向滑動(dòng)軸承的有關(guān)性能參數(shù)計(jì)算與選擇徑向滑動(dòng)軸承的有關(guān)性能參數(shù)計(jì)算與選擇13.9.2 13.9.2 流量計(jì)算流量計(jì)算體積流量：體積流量：vvqdq3vm3功耗計(jì)算功耗計(jì)算vFvFPu),(dBfu 摩擦特性系

20、數(shù)摩擦特性系數(shù)vq 無(wú)量綱體積流量，無(wú)量綱體積流量，),/,(dBfP350P350：圖：圖17.1917.19P329P329：圖：圖13.1613.16t=t= （P328 P328 式式13.1013.10）tt 油溫升油溫升 t = tt = t2 2t t1 1流出流出流入流入平均溫度：平均溫度：Ctttttm7521)(21121CCt4530113.9.3 13.9.3 熱平衡計(jì)算熱平衡計(jì)算摩擦功摩擦功熱量：熱量：vF 流動(dòng)的潤(rùn)滑油帶走：流動(dòng)的潤(rùn)滑油帶走：tqcvp通過(guò)軸承座散熱：通過(guò)軸承座散熱：tdBb熱平衡條件：熱平衡條件：tdBtqcvFbvp13.9.413.9.4滑動(dòng)軸

21、承有關(guān)滑動(dòng)軸承有關(guān)參數(shù)選擇參數(shù)選擇5 . 15 . 0dBB/dB/d 端泄量端泄量，承載能力，承載能力 ， 軸承剛度軸承剛度，tt，B/dB/d端泄量端泄量，承載能力，承載能力， 運(yùn)轉(zhuǎn)穩(wěn)定性運(yùn)轉(zhuǎn)穩(wěn)定性高速：發(fā)熱嚴(yán)重高速：發(fā)熱嚴(yán)重 使使 q q 端泄端泄，溫升，溫升重載：重載：承載能力承載能力 選選20BdSF4310)0 . 16 . 0(v F F 承載能力承載能力，但易發(fā)熱，但易發(fā)熱低速重載，低速重載， 高速，高速， ，因?yàn)闈?rùn)滑油內(nèi)摩擦幾乎與轉(zhuǎn)速，因?yàn)闈?rùn)滑油內(nèi)摩擦幾乎與轉(zhuǎn)速平方成正比平方成正比dBFp pp F F一定時(shí)，一定時(shí)，B B、d d可可，尺寸，尺寸；傳動(dòng)較平穩(wěn)；傳動(dòng)較平穩(wěn)pp h hminmin 不易形成動(dòng)壓潤(rùn)滑，磨損不易形成動(dòng)壓潤(rùn)滑，磨損pp F F，軸頸運(yùn)動(dòng)易失穩(wěn)，軸頸運(yùn)動(dòng)易失穩(wěn)3 3、由于影響液體動(dòng)壓軸承的、由于影響液體動(dòng)壓軸承的，所以設(shè)計(jì)中若調(diào)整了某一參數(shù)，將會(huì)影響其它參所以設(shè)計(jì)中若調(diào)整了某一參數(shù)，將會(huì)影響其它參數(shù)，凡受到影響的參數(shù)都應(yīng)重新計(jì)算。數(shù)，凡受到影響的參數(shù)都應(yīng)重新計(jì)算。注意：注意：1 1、液體動(dòng)力潤(rùn)滑軸承在、液體動(dòng)力潤(rùn)滑軸承在，設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)驗(yàn)算，設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)驗(yàn)算pppp，vvvv，pvpvpvpv2 2、零件有制造誤差，計(jì)算時(shí)應(yīng)