第12章滑動軸承

1、江漢大學專用 作者： 潘存云教授 第第12章滑動軸承章滑動軸承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江漢大學專用 作者： 潘存云教授 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

2、及軸上零件 。 滑動軸承滑動軸承優(yōu)點多，應用廣優(yōu)點多，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，使回轉件轉動靈活。具有小的摩擦力矩，使回轉件轉動靈活。3具有一定的支承精度，保證被支承零件的回轉精度。具有一定的支承精度，保證被支承零件的回轉精度。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 按摩擦按摩擦性質分性質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)分向心推力向心推力( (徑

3、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不完全液體潤滑滑動軸承江漢大學專用 作者： 潘存云教授 三、滑動軸承的應用領域三、滑動軸承的應用領域 1.1.工作轉速特高的軸承，工作轉速特高的軸承，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

4、.根據裝配要求必須做成剖分式的軸承根據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）工作的軸承，在特殊條件下（如水中、或腐蝕介質）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、滑動軸承的設計內容四、滑動軸承的設計內容 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；軸承的結構參數設計潤滑劑及其供應量的確定；軸承軸承的結構參數設計潤滑劑及其供應量的確定；軸承工

5、作能力及熱平衡計算。工作能力及熱平衡計算。江漢大學專用 作者： 潘存云教授 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整。因磨損而造成的間隙無法調整。(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：江漢大學專用 作者： 潘存云教授 將軸承座或軸瓦分

6、離制將軸承座或軸瓦分離制造，兩部分用聯接螺栓。造，兩部分用聯接螺栓。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接螺栓聯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：結構復雜，可以結構復雜，可以調整因磨損而造成的間調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。榫口榫口江漢大學專用 作者： 潘存云教授 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21F1F2F2

7、1F21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，潤利用軸頸的環(huán)形端面止推，結構簡單，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%。 江漢大學專用 作者： 潘存云教授 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

8、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。其數量在止推環(huán)形面上，分布有若干有楔角的扇形快。其數量一般為一般為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用來承受停車后的載荷。傾角隨載荷、轉速自行傾角隨載荷、轉速自行 調整，性能好調整，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F江漢大學專用 作者： 潘存云教授 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

9、軸一起轉進入軸承間隙的硬顆粒有的隨軸一起轉動，對軸承表面起研磨作用。動，對軸承表面起研磨作用。刮傷刮傷進入軸承間隙的硬顆?；蜉S徑表面粗糙的微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。觀輪廓尖峰，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，油膜破裂時或當瞬時溫升過高，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，造成軸供油不足時，軸承表面材料發(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作用下，軸承表面出現與滑在載荷得反復作用下，軸承表面出現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

10、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，所生成的酸性物質對軸承材料有腐蝕，材料腐蝕易形成點狀剝落。質對軸承材料有腐蝕，材料腐蝕易形成點狀剝落。江漢大學專用 作者： 潘存云教授 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，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

11、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江漢大學專用 作者： 潘存云教授 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

12、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。材料副具有較低的摩擦系數。(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顆粒嵌入，從而減輕軸承滑動表材料容納硬質顆粒嵌入，從而減輕軸承滑動表 面

13、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短期輕載運行后，形成相互吻合軸瓦與軸頸表面經短期輕載運行后，形成相互吻合 的表面形狀和粗糙度的能力。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。江漢大學專用 作者： 潘存云教授 工程上常用澆鑄或壓合的方法將兩種不同的金屬工程上常用澆鑄或壓合的方法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 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、工藝性和經濟性。性、工藝性

14、和經濟性。能同時滿足這些要求的材料是難找的，但應根據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金屬材料多孔質金屬材料 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江漢大學專用 作者： 潘存云教授 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、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

15、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：t6.5 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，應考慮選用鈣的條件下，應考慮選用鈣-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

16、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。江漢大學專用 作者： 潘存云教授 潘存云教授研制但但p 10 MPa時可忽略。時可忽略。變化很小0.080.080.070.070.060.060.050.050.040.040.030.030.020.020.010.013030 4040 50506060 7070 8080 9090潤滑油的特性：潤滑油的特性：（1）溫度）溫度 t （2）壓力）壓力p 選用原則：選用原則：(1) 載荷大、轉速低的軸載荷大、轉速低的軸承，宜選用粘度大

17、的油；承，宜選用粘度大的油；(2) 載荷小、轉速高的軸載荷小、轉速高的軸承，宜選用粘度小的油；承，宜選用粘度小的油； 粘粘溫溫圖圖 L-TSA32L-TSA32L-TSA32L-TSA32二、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，粘度應高一些；低溫時，粘度可低一些。低溫時，粘度可低一些。江漢大學專用 作者： 潘存云教授 潘存云教授研制表表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

18、 3 MPa /(m/s) p350 才開始氧化，可在水中工作。才開始氧化，可在水中工作。摩擦系數低，使用溫度范圍廣摩擦系數低，使用溫度范圍廣 (- -60300 )，但遇水性能下降。，但遇水性能下降。摩擦系數低，只有石墨的一半。摩擦系數低，只有石墨的一半。使用方式：使用方式：1.1.調和在潤滑油中；調和在潤滑油中；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。江漢大學專用 作者： 潘存

19、云教授 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)：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

20、內容：校核內容：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；江漢大學專用 作者： 潘存云教授 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)、軸頸轉速、軸頸轉速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

21、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。軸承材料的許用值。見下頁 pv = FBddn60 1000pvn軸速度，軸速度，m/s；江漢大學專用 作者： 潘存云教授 潘存云教授研制3.驗算滑動速度驗算滑動速度v表表12-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ZCuSn5P

22、b5Zn5鑄鋁青銅鑄鋁青銅ZCuAl10Fe3pMPapvMPam/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150HBS150HBS150HBS150HBS45HBC45HBC45HBC45HBC45HBC45HBC150150150150280280280280280280272730309090808065656060110110100100151515158 815151010151515151212 v 材料的許用滑動速度材料的許用滑動速度v v江漢大學專用 作者： 潘存云教授 表表12-1常用軸瓦及軸承襯材料的性能常用軸瓦

23、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 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

24、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?？勺鳛殄a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

25、 m/s 抗咬抗咬 順應性順應性 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 江漢大學專用 作者： 潘存云教授 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、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)、軸頸轉速、軸頸轉速n(r/mm)

26、 (1)根據軸向載荷和工作要求，根據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)(30000=12apvddznFpvz軸環(huán)數軸環(huán)數江漢大學專用 作者： 潘存云教授 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

27、承軸承 江漢大學專用 作者： 潘存云教授 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，必將在板內擠壓而形成壓力，迫使進油端的速度往內凹，而出油端的速度往外鼓。進油端間隙大而速度曲線內凹，出油端間隙小而速度曲線外凸，進出油量相等，同

28、時間隙內形成的壓力與外載荷平衡，板A不會下沉。這說明了在間隙內形成了壓力油膜。這種因運動而產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江漢大學專用 作者： 潘存云教授 形成動壓油膜的必要條件：形成動壓油膜的必要條件：1.兩工件之間的間隙必須

29、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；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。江漢大學專用 作者： 潘存云教授 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），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

30、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流體中的壓力在各流體層之間保持為常數 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和能量的交換； vA Axzy江漢大學專用 作者： 潘存云教授 潘存云教授研制取微單元進行受力分析取微單元進行受力分析: +dp+dpppdydz+(+

31、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江漢大學專用 作者： 潘存云教授 潘存云教授研制vvFaaccxzy2dd121d30hvhxpyuqhx任意截面內的流量任意截

32、面內的流量依據流體的連續(xù)性原理，通過不同截面的流量是相等的021vhqxbb截面內的流量截面內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bb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、相對滑動速度及油膜厚度h之間的關系。pmaxxph0bb江漢大學專

33、用 作者： 潘存云教授 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 hlimhF 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 爬升爬升將軸起抬將軸

34、起抬轉速繼續(xù)升高質心質心左移左移穩(wěn)定運轉穩(wěn)定運轉達到工作轉速e 偏心距偏心距eahlim江漢大學專用 作者： 潘存云教授 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徑向滑動軸承的幾何關系和承載量系數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，連心線與外載荷的方向形成一偏位角， eah0

35、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江漢大學專用 作者： 潘存云教授 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。 =6vdxdph0- -hh3將一維雷諾方程

36、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 1d)cos1 ()cos(cos63002p江漢大學專用 作者： 潘存云教授 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力，但在實際軸承中，由

37、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。江漢大學專用 作者： 潘存云教授 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= 江漢大學專用 作者： 潘存云教授 潘存云教授研制潘存云教授研制2yy21BzC

38、pp油膜沿軸承寬度上的壓力分布表達式為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率的系數; 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Cp為承載量系數，計算很困難，工程上可查表確定。為承載量系數，計算很困難，工程上可查表確定。dDFyz B B 或或vBFBFC2d22P解釋這些參數的含義 江漢大學專用 作者： 潘存云教授 表表12-7有限寬度滑動軸承的承載量系數有限寬度滑動軸承的承載量系數

39、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 0.209 0.317 0.493 0.622 0. 819 1.098 1.572

40、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 2.754 4.053 6.721 9.992 15.37 33.99 92.89

41、 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 38.12 101.15 1.1 0.487 0.723 1.033 1.489 1.796

42、 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 2.070 2.446 2.981 3.671 4.778 6.54 10.091

43、 14.34 20.97 43.11 110.79 承載量系數承載量系數Cp相對偏心率相對偏心率B/d江漢大學專用 作者： 潘存云教授 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，常取安全系數，常取S2。一般軸承可取為一般軸承可取為3.2m和和6.3m，或或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 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?？紤]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

44、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Ra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江漢大學專用 作者： 潘存云教授 五、軸承的熱平衡計算五、軸承的熱平衡計算 熱平衡方程：熱平衡方程：產生的熱量產生的熱量=

45、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/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)鳠嵯禂当砻鎮(zhèn)鳠嵯禂?W/(m2 )?；蛶ё叩臒峄蛶ё叩臒酫1 = qc(to-ti) W軸承散發(fā)的熱軸承散發(fā)的熱 Q2 =3dB (to-ti) W江漢大學專用 作者： 潘存云教授 潘存云教授研制溫升公式溫升公式 vvBdqcpfttt310vBdq其中其中 潤滑油流量系數潤滑油流量系數 0.3 0.4 0.5 0.6

46、0.7 0.8 0.9 0.240.220.200.180.160.140.120.100.080.060.04qvBd=0.4Bd 1.3 2.0 1.5 1.0 0.8 0.7 0.6 0.5 0.9 江漢大學專用 作者： 潘存云教授 摩擦系數摩擦系數 55. 0pf系數系數與寬徑比有關，與寬徑比有關，若若B/d 35 40時，表明軸承承載能力有冗余，時，表明軸承承載能力有冗余，可采取如下措施：可采取如下措施： 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，提高旋轉精度減小間隙，提高旋轉精度加寬軸承，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江漢大學專用 作者：

47、 潘存云教授 潘存云教授研制潘存云教授研制 當當 t1 35 40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)油冷卻江漢大學專用 作者： 潘存云教授 六、軸承參數的選擇六、軸承參數的選擇 取值范圍：取值范圍：B/d=0.31.5 影響效果：影響效果：B

48、/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、離心機、電動機、發(fā)電機、離心機、 齒輪變速器齒輪變速器;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。 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，調心直徑，調心 能力，加工精度。能力，加工精度。江漢大學專用 作者： 潘存云教授 選取原則：選取原

49、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，調心性能好，加工精度高，）直徑大，寬徑比小，調心性能好，加工精度高， 取小值；反之，取小值；反之，取大值。取大值。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、內燃機機床、內燃機 0.00020.00125鼓風機、離心機鼓風機、離心機一般軸承，按如下經驗公式計算一般軸承，按如下經驗公式計算 9/319/410)60/(n江漢大學專用 作者： 潘

50、存云教授 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 根據平均溫度根據平均溫度 tm = (ti + to )/2 決定潤滑油粘度決定潤滑油粘度 設計時假設，設計時假設，tm=50 75 ，計算所得應在，計算所得應在 ti= 35 40 初始計算時，可取初始計算時，可取 江漢大學專用 作者： 潘存云教授 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)，軸頸轉速，軸頸轉速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 （1

51、） 保證在平均油溫保證在平均油溫 tm下下 hmin h選擇軸承材料，驗算選擇軸承材料，驗算 p、v、pv。選擇軸承參數，如軸承寬度選擇軸承參數，如軸承寬度(B)、相對間隙、相對間隙() 和潤滑油和潤滑油() 。計算承載量系數計算承載量系數(Cp)并查表確定偏心率并查表確定偏心率()。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)。江漢大學專用 作者： 潘存云教授 （3） 極限工作能力校核極限工作能力校核根據直徑間隙根據直徑間隙()，選擇配合。，選擇配合。? 根據最大間隙根據最大間隙(max)和最小間隙和最小間隙(min) ，校核軸，校核軸 承的最小油膜厚度和潤

52、滑油入口油溫。承的最小油膜厚度和潤滑油入口油溫。（4） 繪制軸承零件圖繪制軸承零件圖 （2） 驗算溫升驗算溫升 計算軸承與軸頸的摩擦系數計算軸承與軸頸的摩擦系數( f )。計算軸承溫升計算軸承溫升(t )和潤滑油入口平均溫度和潤滑油入口平均溫度( ti )。根據寬徑比根據寬徑比( B/d)和偏心率和偏心率()查取潤滑油流量系數。查取潤滑油流量系數。江漢大學專用 作者： 潘存云教授 12-8其它形式滑動軸承簡介其它形式滑動軸承簡介一、無潤滑一、無潤滑軸承軸承 又稱干摩擦軸承 無潤滑無潤滑軸承軸承 工作時外界不提供潤滑劑。工作時外界不提供潤滑劑。 自潤滑自潤滑軸承軸承 軸承材料本身就是固體潤滑劑，軸承材料本身就是固體潤滑劑，或軸瓦內含