第十二章滑動(dòng)軸承

1、12.1 概述概述軸頸軸頸軸瓦軸瓦徑向滑動(dòng)軸承的基本結(jié)構(gòu)徑向滑動(dòng)軸承的基本結(jié)構(gòu)第十二章第十二章 滑動(dòng)軸承滑動(dòng)軸承一、滑動(dòng)軸承的分類一、滑動(dòng)軸承的分類 按滑動(dòng)軸承工作時(shí)軸瓦和軸頸表面間呈現(xiàn)的摩擦按滑動(dòng)軸承工作時(shí)軸瓦和軸頸表面間呈現(xiàn)的摩擦狀態(tài)，滑動(dòng)軸承可分為狀態(tài)，滑動(dòng)軸承可分為: 液體摩擦軸承液體摩擦軸承非液體摩擦軸承：處于混合摩擦狀態(tài)非液體摩擦軸承：處于混合摩擦狀態(tài)液體動(dòng)壓潤滑軸承液體動(dòng)壓潤滑軸承液體靜壓潤滑軸承液體靜壓潤滑軸承 按滑動(dòng)軸承承受載荷的方向可分為按滑動(dòng)軸承承受載荷的方向可分為:徑向滑動(dòng)軸承：承受徑向載荷徑向滑動(dòng)軸承：承受徑向載荷推力滑動(dòng)軸承：承受軸向載荷推力滑動(dòng)軸承：承受軸向載荷二

2、、滑動(dòng)軸承的特點(diǎn)和應(yīng)用二、滑動(dòng)軸承的特點(diǎn)和應(yīng)用 非液體摩擦滑動(dòng)軸承：非液體摩擦滑動(dòng)軸承： 結(jié)構(gòu)簡單，使用方便，但損耗較大。結(jié)構(gòu)簡單，使用方便，但損耗較大。 液體摩擦軸承的特點(diǎn)有（與滾動(dòng)軸承比）：液體摩擦軸承的特點(diǎn)有（與滾動(dòng)軸承比）： （1）在高速重載下能正常工作，壽命長；）在高速重載下能正常工作，壽命長； （2）精度高，液體摩擦軸承磨損?。ㄈ绺鹬迚坞姡┚雀?，液體摩擦軸承磨損小（如葛洲壩電 站推力軸承最近拆卸后發(fā)現(xiàn)表面刀痕還在）；站推力軸承最近拆卸后發(fā)現(xiàn)表面刀痕還在）； （3）滑動(dòng)軸承可做成剖分式的，能滿足特殊）滑動(dòng)軸承可做成剖分式的，能滿足特殊 結(jié)構(gòu)的需要；結(jié)構(gòu)的需要；（4）液體摩擦軸承具有

3、很好的緩沖和阻尼作用，）液體摩擦軸承具有很好的緩沖和阻尼作用， 可以吸收振動(dòng)，緩和沖擊；可以吸收振動(dòng)，緩和沖擊；（5）滑動(dòng)軸承的徑向尺寸比滾動(dòng)軸承的?。Σ涟l(fā)）滑動(dòng)軸承的徑向尺寸比滾動(dòng)軸承的?。Σ涟l(fā) 生在軸瓦和軸頸表面之間，而滾動(dòng)軸承的摩擦生在軸瓦和軸頸表面之間，而滾動(dòng)軸承的摩擦 發(fā)生在套圈和滾動(dòng)體之間）；發(fā)生在套圈和滾動(dòng)體之間）；（6）但起動(dòng)過程不易形成油膜，摩擦阻力較大。）但起動(dòng)過程不易形成油膜，摩擦阻力較大。適宜使用在剖分結(jié)構(gòu)（如發(fā)動(dòng)機(jī)連桿與曲軸之間）、適宜使用在剖分結(jié)構(gòu)（如發(fā)動(dòng)機(jī)連桿與曲軸之間）、特高速、特低速、特重載、無法潤滑等場所特高速、特低速、特重載、無法潤滑等場所12.2 滑

4、動(dòng)軸承的結(jié)構(gòu)形式滑動(dòng)軸承的結(jié)構(gòu)形式一、徑向滑動(dòng)軸承一、徑向滑動(dòng)軸承1.整體式徑向滑動(dòng)軸承整體式徑向滑動(dòng)軸承 軸頸軸頸+軸瓦軸瓦+軸承座軸承座 結(jié)構(gòu)簡單；但磨損結(jié)構(gòu)簡單；但磨損后間隙過大時(shí)無法后間隙過大時(shí)無法調(diào)整調(diào)整;軸頸只能從軸軸頸只能從軸承端部安裝和拆卸承端部安裝和拆卸2.剖分式徑向滑動(dòng)軸承（剖分位置十分重要）剖分式徑向滑動(dòng)軸承（剖分位置十分重要） 剖分式徑向滑動(dòng)軸承裝拆方便剖分式徑向滑動(dòng)軸承裝拆方便,還可以通過增減剖分還可以通過增減剖分面上的調(diào)整墊片的厚度來調(diào)整間隙面上的調(diào)整墊片的厚度來調(diào)整間隙。垂直載荷用垂直載荷用傾斜載荷用傾斜載荷用二、推力滑動(dòng)軸承二、推力滑動(dòng)軸承 由軸承座和推力軸頸、

5、推力軸瓦組成由軸承座和推力軸頸、推力軸瓦組成FaFaFaFa 空心式：軸頸接觸面上壓力分布較均勻，潤滑條件較實(shí)心式的改善。 單環(huán)式：利用軸頸的環(huán)形端面止推，結(jié)構(gòu)簡單，潤滑方便，廣泛用 于低速、輕載的場合。 多環(huán)式：不僅能承受較大的軸向載荷，有時(shí)還可承受雙向軸向載荷。 由于各環(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%。 空心式單環(huán)式多環(huán)式12.3 軸瓦的材料和結(jié)構(gòu)軸瓦的材料和結(jié)構(gòu) 滑動(dòng)軸承材料指的是軸瓦材料滑動(dòng)軸承材料指的是軸瓦材料 滑動(dòng)軸承的失效形式主要是軸瓦的膠合和磨損滑動(dòng)軸承的失效形式主要是軸瓦的膠合和磨損一、對(duì)軸瓦材料的要求一、對(duì)軸瓦材料的要求（1）有足夠的疲勞強(qiáng)度，保證足夠

6、的疲勞壽命；）有足夠的疲勞強(qiáng)度，保證足夠的疲勞壽命；（2）有足夠的抗壓強(qiáng)度，防止產(chǎn)生塑性變形；）有足夠的抗壓強(qiáng)度，防止產(chǎn)生塑性變形；（3）有良好的減摩性和耐磨性，提高效率、減小磨損；）有良好的減摩性和耐磨性，提高效率、減小磨損；（4）具有較好的抗膠合性，防止粘著磨損；）具有較好的抗膠合性，防止粘著磨損；（5）對(duì)潤滑油要有較好的吸附能力，易形成邊界膜；）對(duì)潤滑油要有較好的吸附能力，易形成邊界膜；（6）有較好的適應(yīng)性和嵌藏性，容納固體顆粒、避免劃傷；）有較好的適應(yīng)性和嵌藏性，容納固體顆粒、避免劃傷；（7）良好的導(dǎo)熱性，散熱好、防止燒瓦；）良好的導(dǎo)熱性，散熱好、防止燒瓦；（8）經(jīng)濟(jì)性、加工工藝性好。

7、）經(jīng)濟(jì)性、加工工藝性好。二、常用的軸瓦材料及其性質(zhì)二、常用的軸瓦材料及其性質(zhì) 軸瓦材料可分為三類：軸瓦材料可分為三類：金屬材料、粉末冶金材料和非金屬材料金屬材料、粉末冶金材料和非金屬材料金屬材料包括軸承合金、青銅、黃銅、鋁合金和鑄鐵金屬材料包括軸承合金、青銅、黃銅、鋁合金和鑄鐵（1）軸承合金：）軸承合金：軸承合金又稱白金或巴氏合金軸承合金又稱白金或巴氏合金錫基軸承合金，如錫基軸承合金，如ZChSnSb10-6，ZChSnSb8-4鉛基軸承合金，如鉛基軸承合金，如ZChPbSb16-16-2，ZChPbSb15-15-3這兩種軸承合金都有較好的跑合性、耐磨性和抗膠合性這兩種軸承合金都有較好的跑合

8、性、耐磨性和抗膠合性但軸承合金強(qiáng)度不高，價(jià)格很貴。但軸承合金強(qiáng)度不高，價(jià)格很貴。在鋼或銅制成的軸瓦內(nèi)表面上澆注一層軸承合金，這層軸承在鋼或銅制成的軸瓦內(nèi)表面上澆注一層軸承合金，這層軸承合金稱軸承襯，鋼或銅制成的軸瓦基體稱瓦背。合金稱軸承襯，鋼或銅制成的軸瓦基體稱瓦背。（2）青銅）青銅抗膠合能力僅次于軸承合金，強(qiáng)度較高抗膠合能力僅次于軸承合金，強(qiáng)度較高鑄錫磷青銅：減摩、抗磨好，強(qiáng)度高，用于重載。鑄錫磷青銅：減摩、抗磨好，強(qiáng)度高，用于重載。鉛青銅：抗疲勞、導(dǎo)熱、高溫時(shí)鉛起潤滑作用。鉛青銅：抗疲勞、導(dǎo)熱、高溫時(shí)鉛起潤滑作用。鋁青銅：抗沖擊強(qiáng)、抗膠合差。鋁青銅：抗沖擊強(qiáng)、抗膠合差。（3）黃銅：）黃銅：

9、滑動(dòng)速度不高，綜合性能不如軸承合金、青銅?；瑒?dòng)速度不高，綜合性能不如軸承合金、青銅。（4）鋁合金：）鋁合金：強(qiáng)度高、導(dǎo)熱好、價(jià)格便宜，抗膠合差、耐磨差。強(qiáng)度高、導(dǎo)熱好、價(jià)格便宜，抗膠合差、耐磨差。（5）鑄鐵：）鑄鐵：價(jià)格便宜，低速、輕載。價(jià)格便宜，低速、輕載。（6）粉末冶金材料：）粉末冶金材料：含油軸承，鐵含油軸承，鐵-石墨、青銅石墨、青銅-石墨石墨（7）軸承塑料：）軸承塑料：摩擦系數(shù)小，耐沖擊，導(dǎo)熱性差。摩擦系數(shù)小，耐沖擊，導(dǎo)熱性差。三、軸瓦結(jié)構(gòu)三、軸瓦結(jié)構(gòu)單金屬軸瓦：單金屬軸瓦：結(jié)構(gòu)簡單，成本低結(jié)構(gòu)簡單，成本低雙金屬軸瓦：雙金屬軸瓦：節(jié)省貴重金屬節(jié)省貴重金屬雙金屬軸瓦的瓦背和軸承襯的聯(lián)接形

10、式見下表雙金屬軸瓦的瓦背和軸承襯的聯(lián)接形式見下表瓦背 材料 軸承襯 材料 應(yīng)用場合 軸承襯厚度 溝槽形狀 軸承合金或 鉛青銅 用于高速重載 有沖擊的軸承 0.01sd 鋼 或 鑄鐵 軸承 合金 用于振動(dòng)及沖擊 載荷下的軸承 0.01sd 鑄鐵 軸承 合金 用于平穩(wěn)載荷下 工作的軸承 0.01sd 青銅 軸承 合金 用于高速重載的 重要軸承 0.01sd 整體式軸瓦整體式軸瓦軸瓦和軸承座一般采用過盈配合軸瓦和軸承座一般采用過盈配合為了向摩擦表面間加注潤滑劑為了向摩擦表面間加注潤滑劑, ,在軸承上方開設(shè)注油孔在軸承上方開設(shè)注油孔剖分式軸瓦剖分式軸瓦為了向摩擦表面輸送為了向摩擦表面輸送和分布潤滑劑，

11、在軸和分布潤滑劑，在軸瓦內(nèi)面開有油溝瓦內(nèi)面開有油溝整整體體式式剖剖分分式式軸瓦上的油溝軸瓦上的油溝油溝位置對(duì)承載能力的影響油溝位置對(duì)承載能力的影響液體摩擦軸承的油溝液體摩擦軸承的油溝應(yīng)開在非承載區(qū)，周應(yīng)開在非承載區(qū)，周向油溝應(yīng)靠近軸承的向油溝應(yīng)靠近軸承的兩端。兩端。油室：油室：對(duì)某些載荷較大的軸承對(duì)某些載荷較大的軸承, ,在軸瓦內(nèi)開有油室在軸瓦內(nèi)開有油室彈塑瓦推力軸承彈塑瓦推力軸承彈塑瓦導(dǎo)軸承彈塑瓦導(dǎo)軸承彈塑瓦徑向軸承彈塑瓦徑向軸承液體液體潤滑滑動(dòng)軸承非液體非液體潤滑滑動(dòng)軸承 失效形式及設(shè)計(jì)準(zhǔn)則:磨損間隙運(yùn)動(dòng)精度耗功溫度粘度潤滑惡化燒瓦、膠合維持邊界油膜不遭破裂1.主要失效形式:2.設(shè)計(jì)準(zhǔn)則:

12、在潤滑劑中加少量石墨或MOS2邊界油膜較堅(jiān)韌12.4非液體摩擦滑動(dòng)軸承的計(jì)算12.4.1非液體摩擦徑向滑動(dòng)軸承的計(jì)算： pdLFprpVdndLFpVr6010002.驗(yàn)算驗(yàn)算p值值1.軸承壓強(qiáng)軸承壓強(qiáng)(p)驗(yàn)算驗(yàn)算油不被過大壓力擠出不產(chǎn)生 過大磨損限制溫升防止油膜破裂防止膠合維持邊界油膜不遭破裂二. 推力軸承Fr徑向載荷N ； L軸承長度mm；d軸頸直徑mm ； n軸頸轉(zhuǎn)速r/min ；p，pV 許用應(yīng)力Mpa , Mpam/Sd12.4.2 非液體摩擦推力滑動(dòng)軸承的計(jì)算1.軸承壓強(qiáng)驗(yàn)算軸承壓強(qiáng)驗(yàn)算: pkddZFpa)(4202mmpVpV d 、 d0環(huán)狀支承面的外、內(nèi)徑mm Z軸環(huán)數(shù)2

13、.驗(yàn)算值驗(yàn)算值:Vm 環(huán)形推力面的平均線速度速度 m/s100060ndVmm20dddmp,pVm 許用應(yīng)力Mpa, Mpam/S 二. 形成動(dòng)壓潤滑的必要條件三. 向心滑動(dòng)軸承形成動(dòng)壓潤滑的過程四.液體動(dòng)壓潤滑的基本方程12.5 液體動(dòng)壓形成原理及基本方程一. 動(dòng)壓潤滑形成原理 液體潤滑是軸瓦與軸頸間存在一定厚度的潤滑油膜兩摩擦面不直接接觸形成液體潤滑(靜、動(dòng)壓) 。F(兩板間液體)層流 流量相等 油膜無承載能力1.兩平行板間不能形 成動(dòng)壓潤滑楔形間隙楔形間隙相對(duì)運(yùn)動(dòng)相對(duì)運(yùn)動(dòng)(由大由大小小)連續(xù)流體連續(xù)流體當(dāng)兩 板 間 各流層流動(dòng)帶入油量帶出油量間隙內(nèi)油壓油膜具承載力流體由中向兩端流動(dòng)壓力

14、流。2. 兩板相互傾斜兩板相互傾斜:壓力油膜壓力油膜起始起始于入口處， 終止終止于最小油膜厚度處。剪切流壓力流剪線性分布 壓由中流向進(jìn)出口進(jìn)口流速進(jìn)口流速凹形凹形出口流速出口流速凸形凸形壓力最大處壓力最大處線性線性二. 形成動(dòng)壓潤滑的必要條件:1.有楔形間隙，而且間隙傾角越大產(chǎn)生的油膜壓力越大有楔形間隙，而且間隙傾角越大產(chǎn)生的油膜壓力越大2.連續(xù)充滿粘性流體連續(xù)充滿粘性流體3.有相對(duì)運(yùn)動(dòng)有相對(duì)運(yùn)動(dòng)(由大截面由大截面小截面小截面)2.公式的建立:四.液體動(dòng)壓潤滑的基本方程1.基本方程建立的假設(shè):潤滑油處于層流狀態(tài)。5)5) 與兩板相接觸的流體層與板間無滑動(dòng)出現(xiàn)4)4)壓力p不隨y值的大小而變化

15、,即同一油膜截面上壓力為常數(shù)3）Z向無限長 ,潤滑油在Z向沒有 流動(dòng)2）潤滑油的粘度不隨壓力而變化,并且忽略油層的重力和慣性，其粘度只隨溫度的變化而變化，流體是不可壓縮的2.公式的建立:dxdzdydyd)(AB板間形成動(dòng)壓潤滑板間形成動(dòng)壓潤滑取一微單元體(dx,dy,dz)它承受油壓p、內(nèi)摩擦切應(yīng)力根據(jù)平衡條件,沿x方向:z0)()(dxdzdydyddydzdxdxdppdxdzdydzppdydzdxdzdydyddxdzdydzdxdxdppxy由牛頓粘性定律dydu22dyvddxdp油膜壓力變化率與速度梯度的導(dǎo)數(shù)有關(guān)。油膜壓力變化率與速度梯度的導(dǎo)數(shù)有關(guān)。dyddxdp沿沿x方向單位

16、壓力變化率方向單位壓力變化率 = 沿沿y方向切應(yīng)力變化率。方向切應(yīng)力變化率?？窟\(yùn)動(dòng)表面帶動(dòng)粘性流體以足夠的速度流經(jīng)收斂形間隙時(shí),流體內(nèi)所產(chǎn)生壓力叫流體動(dòng)壓力流體動(dòng)壓力間隙內(nèi)具有動(dòng)壓力的油層稱為流體動(dòng)壓油膜流體動(dòng)壓油膜液體動(dòng)壓潤滑的基本方程 (一維雷諾方程):22dpddxdy將此式變形并積分，得036dphhVdxh此式稱為一維流體動(dòng)壓基本方程，也叫一維雷諾方程一維雷諾方程表示流體壓力的變化率與流體的粘度、速度和間隙之間的關(guān)系。12.6 液體動(dòng)壓徑向滑動(dòng)軸承的計(jì)算液體動(dòng)壓徑向滑動(dòng)軸承的計(jì)算徑向滑動(dòng)軸承的工作過程徑向滑動(dòng)軸承的工作過程hminen=0,形成形成彎曲的楔彎曲的楔形空間形空間軸瓦對(duì)軸

17、頸摩擦力軸瓦對(duì)軸頸摩擦力軸頸向右滾動(dòng)而軸頸向右滾動(dòng)而偏移偏移開始形成動(dòng)壓開始形成動(dòng)壓潤滑潤滑，軸頸受軸頸受力向左移動(dòng)力向左移動(dòng)形成動(dòng)壓潤滑形成動(dòng)壓潤滑，并穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)，并穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)12.8 潤滑劑與潤滑裝置潤滑劑與潤滑裝置一、滑動(dòng)軸承用潤滑劑的選擇一、滑動(dòng)軸承用潤滑劑的選擇1.液體摩擦軸承用潤滑油的選擇液體摩擦軸承用潤滑油的選擇(1)重載有沖擊時(shí)的選擇較高的粘度重載有沖擊時(shí)的選擇較高的粘度;(2)高速、輕載時(shí)選擇較低的粘度高速、輕載時(shí)選擇較低的粘度2.非液體摩擦軸承用潤滑劑的選擇非液體摩擦軸承用潤滑劑的選擇二、潤滑方式及潤滑裝置二、潤滑方式及潤滑裝置1、油潤滑、油潤滑壓配式注油器壓配式注油器間歇潤滑間歇潤滑對(duì)于小型、低速或間歇運(yùn)動(dòng)的機(jī)器可采用間歇式潤滑。對(duì)于小型、低速或間歇運(yùn)動(dòng)的機(jī)器可采用間歇式潤滑。油芯式油杯油芯式油杯1.1.滴油潤滑滴油潤滑連續(xù)潤滑：連續(xù)潤滑：比較重要的軸承應(yīng)當(dāng)采用連續(xù)潤滑方式比較重要的軸承應(yīng)當(dāng)采用連續(xù)潤滑方式針閥式油杯針閥式油杯用于潤滑油不需要太大的場合油環(huán)潤滑油環(huán)潤滑2.2.油環(huán)潤滑油環(huán)潤滑只能用于水平位置的軸承，轉(zhuǎn)速為5003000r/min，轉(zhuǎn)速太低