機械設計第17章

1、1概述概述滑動軸承的結構形式滑動軸承的結構形式軸瓦的材料和結構軸瓦的材料和結構非液體摩擦滑動軸承的設計非液體摩擦滑動軸承的設計液體動壓滑動軸承的設計液體動壓滑動軸承的設計Design of Machinery2v 滑動軸承工作平穩(wěn)、可靠，噪聲較滾動軸承低?；瑒虞S承工作平穩(wěn)、可靠，噪聲較滾動軸承低。如果能夠保證液體摩擦潤滑，滑動表面被潤滑如果能夠保證液體摩擦潤滑，滑動表面被潤滑油分開而不發(fā)生直接接觸，可以減小摩擦損失油分開而不發(fā)生直接接觸，可以減小摩擦損失和表面磨損，且油膜具有一定的吸振能力。和表面磨損，且油膜具有一定的吸振能力。v滑動軸承設計包括下列一些內容：滑動軸承設計包括下列一些內容：決定

2、軸承的結構型決定軸承的結構型選擇軸瓦和軸承襯的材料選擇軸瓦和軸承襯的材料決定軸承結構參數決定軸承結構參數選擇潤滑劑和潤滑方法選擇潤滑劑和潤滑方法計算軸承工作能力。計算軸承工作能力。Design of Machinery3由于滑動軸承的摩擦損耗一般都比較大，維由于滑動軸承的摩擦損耗一般都比較大，維護也比較復雜，所以在很多場合采用滾動護也比較復雜，所以在很多場合采用滾動軸承。軸承。v由于滑動軸承本身的一些獨特的憂點，它由于滑動軸承本身的一些獨特的憂點，它在某些特殊場合仍占有重要地位。主要應在某些特殊場合仍占有重要地位。主要應用在以下幾種情況：用在以下幾種情況：v工作轉速特高時使用。工作轉速特高時使

3、用。因為在這種轉速下，滾動軸承的壽命將大為降低。Design of Machinery4因為滑動軸承比滾動軸承中影響精度的零件數少，故可制造得更為精確。v對軸的支承位置要求特別精確時使用。對軸的支承位置要求特別精確時使用。若采用滾動軸承，由于必須單件生產，因而造價很高。v特重型的軸承。特重型的軸承。Design of Machinery5v承受巨大的沖擊和振動載荷的軸承。承受巨大的沖擊和振動載荷的軸承。由于滑動由于滑動軸承的軸瓦和軸頸間的支承面一般較大，而且有油軸承的軸瓦和軸頸間的支承面一般較大，而且有油層的緩沖和阻尼作用，因而具有比滾動軸承更優(yōu)越層的緩沖和阻尼作用，因而具有比滾動軸承更優(yōu)越的

4、工作性能。的工作性能。v根據裝配要求必須做成剖分式的軸承（如曲根據裝配要求必須做成剖分式的軸承（如曲軸的軸承）。軸的軸承）。滾動軸承無法滿足這種要求。滾動軸承無法滿足這種要求。v當軸的排列較緊密時，由于空間尺寸的限制，當軸的排列較緊密時，由于空間尺寸的限制，必須采用徑向尺寸較小的軸承。必須采用徑向尺寸較小的軸承。v滑動軸承在航空發(fā)動機附件、儀表，金屬切滑動軸承在航空發(fā)動機附件、儀表，金屬切削機床、內燃機、鐵路機車及車輛、軋鋼機，削機床、內燃機、鐵路機車及車輛、軋鋼機，雷達、衛(wèi)星通訊地面站及天文望遠鏡等方面雷達、衛(wèi)星通訊地面站及天文望遠鏡等方面應用很廣泛。應用很廣泛。Design of Mach

5、inery6n流體動壓滑動軸承（動壓軸承）流體動壓滑動軸承（動壓軸承）n液體摩擦滑動軸承液體摩擦滑動軸承n非液體摩擦滑動軸承非液體摩擦滑動軸承n非液體摩擦是指邊界摩擦和混合摩非液體摩擦是指邊界摩擦和混合摩擦的總稱擦的總稱n流體靜壓滑動軸承（靜壓軸承）流體靜壓滑動軸承（靜壓軸承）Design of Machinery7 完全液體摩擦完全液體摩擦 邊界摩擦邊界摩擦 干摩擦干摩擦滑動軸承工作滑動軸承工作的理想狀態(tài)的理想狀態(tài)Design of Machinery8n軸承蓋、軸承座、剖分軸瓦、螺栓軸承蓋、軸承座、剖分軸瓦、螺栓n軸承剖分面最好與載荷方向近于垂直。軸承剖分面最好與載荷方向近于垂直。正剖分正

6、剖分斜剖分斜剖分Design of Machinery9n軸瓦軸瓦是軸承直接和軸頸相接觸的零件。在是軸承直接和軸頸相接觸的零件。在液體摩擦狀態(tài)下工作時，軸頸與軸瓦間有油液體摩擦狀態(tài)下工作時，軸頸與軸瓦間有油膜隔開；在啟動、停車、換向或轉速變化時，膜隔開；在啟動、停車、換向或轉速變化時，軸頸與軸瓦不可避免地直接接觸。軸頸與軸瓦不可避免地直接接觸。n為了節(jié)省貴金屬或其他需要，常在軸瓦內表為了節(jié)省貴金屬或其他需要，常在軸瓦內表面上貼附一層面上貼附一層軸承襯軸承襯。n在軸瓦內壁在軸瓦內壁不負擔載荷的表面上不負擔載荷的表面上開設油溝。開設油溝。Design of Machinery10n整體式軸承：整體

7、式軸承：Design of Machinery11n最常用的軸承座材料為鑄鐵，軸承座用最常用的軸承座材料為鑄鐵，軸承座用螺栓與機座聯(lián)接，頂部設有裝油杯的螺螺栓與機座聯(lián)接，頂部設有裝油杯的螺紋孔。紋孔。n軸承孔內壓入用減磨材料制成的軸套。軸承孔內壓入用減磨材料制成的軸套。軸套上開有油孔，并在內表面上開油溝軸套上開有油孔，并在內表面上開油溝以輸送潤滑油。以輸送潤滑油。n優(yōu)點優(yōu)點：結構簡單、剛度較大：結構簡單、剛度較大n缺點缺點：當滑動表面磨損而間隙過大時，：當滑動表面磨損而間隙過大時，無法調整軸承間隙。軸徑只能從端部裝無法調整軸承間隙。軸徑只能從端部裝入，對于粗重的軸或具有中軸頸的軸安入，對于粗重

8、的軸或具有中軸頸的軸安裝不便。裝不便。Design of Machinery12n軸瓦外表面做成球面軸瓦外表面做成球面形狀，與軸承座的球形狀，與軸承座的球狀內表面配合，球面狀內表面配合，球面中心通過軸頸的軸線，中心通過軸頸的軸線，軸瓦可以自動調位以軸瓦可以自動調位以適應軸頸在軸彎曲時適應軸頸在軸彎曲時產生的傾斜。產生的傾斜。Design of Machinery13n 外錐面軸套（圓軸頸）外錐面軸套（圓軸頸） 內錐面軸套（圓錐軸內錐面軸套（圓錐軸頸）頸）Design of Machinery14n推力軸承用來承受軸向載荷，當與向心軸承聯(lián)推力軸承用來承受軸向載荷，當與向心軸承聯(lián)合使用時，可以承受

9、復合載荷。合使用時，可以承受復合載荷。n推力軸承由軸承座和推力軸頸組咸。軸頸結構推力軸承由軸承座和推力軸頸組咸。軸頸結構形式有：形式有：n實心式實心式n空心式空心式n單環(huán)式單環(huán)式n多環(huán)式多環(huán)式n推力軸承的工作表面可以是軸的端面或軸上的推力軸承的工作表面可以是軸的端面或軸上的環(huán)形平面。環(huán)形平面。Design of Machinery15n實心式實心式n空心式空心式n單環(huán)式單環(huán)式n多環(huán)式多環(huán)式n多油楔多油楔式式Design of Machinery16n軸瓦的主要失效形式是磨損和膠合。軸瓦的主要失效形式是磨損和膠合。n 選擇軸瓦材料應考慮的內容：選擇軸瓦材料應考慮的內容：n強度、韌性、順應性和嵌藏

10、性；強度、韌性、順應性和嵌藏性；n磨合性、減磨性、耐磨性和抗膠合性；磨合性、減磨性、耐磨性和抗膠合性；n耐腐蝕性耐腐蝕性n潤滑性能和熱學性質（傳熱性及熱膨脹潤滑性能和熱學性質（傳熱性及熱膨脹性）；性）；n工藝性；工藝性；n經濟性。經濟性。Design of Machinery17n強度強度包括沖擊強度、抗壓強度和疲勞強度。包括沖擊強度、抗壓強度和疲勞強度。n順應性順應性是是軸承能適應軸的彎曲和其它幾何形狀誤差軸承能適應軸的彎曲和其它幾何形狀誤差的能力的能力n嵌藏性嵌藏性 在摩擦表面間混人異物，如塵土或金屬碎在摩擦表面間混人異物，如塵土或金屬碎屑等，應能嵌人軸瓦材料中而不外露，以使軸頸及軸屑等，

11、應能嵌人軸瓦材料中而不外露，以使軸頸及軸瓦表面不受磨損。瓦表面不受磨損。n磨合性磨合性是指材料消除表面不平度，使軸瓦表面和軸是指材料消除表面不平度，使軸瓦表面和軸頸表面相互吻合的性質。頸表面相互吻合的性質。n減摩性減摩性是指材料具有較低的摩擦阻力的性質。是指材料具有較低的摩擦阻力的性質。n耐磨性耐磨性是指材料抵抗磨粒磨損和膠合磨損的性質。是指材料抵抗磨粒磨損和膠合磨損的性質。Design of Machinery18n金屬材料金屬材料n軸承合金軸承合金、銅合金銅合金、鋁合金、減磨鑄、鋁合金、減磨鑄鐵鐵n非金屬材料非金屬材料n塑料、橡膠、硬木、石墨塑料、橡膠、硬木、石墨n粉末冶金材料粉末冶金材料

12、 Design of Machinery19n又稱為巴氏合金或白合金；又稱為巴氏合金或白合金；n軸承合金分兩大類軸承合金分兩大類n以錫為基本成分，加入適量的銻和銅制成，稱為以錫為基本成分，加入適量的銻和銅制成，稱為錫錫基軸承合金基軸承合金。n以鉛為基本成分，加入適量的錫和銻制成，稱為以鉛為基本成分，加入適量的錫和銻制成，稱為鉛鉛基軸承合金基軸承合金。n硬晶粒起耐磨作用，軟基體則增加材料的塑性。硬晶粒硬晶粒起耐磨作用，軟基體則增加材料的塑性。硬晶粒受重載時可以嵌藏到軟基里。在所有軸承材料中軸承受重載時可以嵌藏到軟基里。在所有軸承材料中軸承合金的嵌藏性和順應性最好，很容易和軸頸磨合，它與合金的嵌藏

13、性和順應性最好，很容易和軸頸磨合，它與軸頸的抗膠合能力也較好。軸頸的抗膠合能力也較好。n缺點：機械強度較低，只用作軸承襯材料。錫基合金的缺點：機械強度較低，只用作軸承襯材料。錫基合金的熱膨脹性質比鉛基合金好，更適合用于高速軸承，但價熱膨脹性質比鉛基合金好，更適合用于高速軸承，但價格較貴。格較貴。Design of Machinery20n鑄造鉛青銅鑄造鉛青銅 常用澆注或燒給的辦法附于低碳鋼軸常用澆注或燒給的辦法附于低碳鋼軸瓦的內表面上，以制成雙金屬軸瓦。也可以在其表面瓦的內表面上，以制成雙金屬軸瓦。也可以在其表面再覆蓋一薄層軸承合金，制成三金屬軸瓦。再覆蓋一薄層軸承合金，制成三金屬軸瓦。ZCu

14、Pb30n鑄造錫鋅鉛青銅鑄造錫鋅鉛青銅 常作為整體式軸瓦及軸套材料。常作為整體式軸瓦及軸套材料。ZQSn6-6-3n鑄造錫磷青銅鑄造錫磷青銅 銅合金中性能最好的軸瓦材料，用來銅合金中性能最好的軸瓦材料，用來制作整體軸瓦或軸套。制作整體軸瓦或軸套。ZCuSn10P1n鑄造鋁青銅鑄造鋁青銅 是銅合金中強度最高的軸瓦材料。硬是銅合金中強度最高的軸瓦材料。硬度也較高，嵌藏性及順應性較差。故與其相配的軸頸度也較高，嵌藏性及順應性較差。故與其相配的軸頸應有較高的硬度及較低的表面粗糙度。應有較高的硬度及較低的表面粗糙度。ZCuAl10Fe3n鑄造黃銅鑄造黃銅 用于滑動速度不高的軸承。用于滑動速度不高的軸承。

15、Design of Machinery21n鋁合金鋁合金 是金屬軸瓦材料中應用較晚的一個是金屬軸瓦材料中應用較晚的一個品種。它的強度高、耐腐蝕，導熱性良好。品種。它的強度高、耐腐蝕，導熱性良好。要求軸頸表面有高硬度和低的表面粗糙度。要求軸頸表面有高硬度和低的表面粗糙度。n 鑄鐵鑄鐵 普通灰鑄鐵或加有鎳，鉻、鈦等合金普通灰鑄鐵或加有鎳，鉻、鈦等合金成分的耐磨灰鑄鐵，或者球墨鑄鐵，都可以成分的耐磨灰鑄鐵，或者球墨鑄鐵，都可以用作輕載低速軸承的軸瓦材料。用作輕載低速軸承的軸瓦材料。材料中的片材料中的片狀或球狀石墨成分在材料表面上覆蓋后，可狀或球狀石墨成分在材料表面上覆蓋后，可以形成一層起潤滑作用的石

16、墨層。以形成一層起潤滑作用的石墨層。耐磨鑄鐵耐磨鑄鐵表面經磷化處理后，即可形成一多孔性薄層，表面經磷化處理后，即可形成一多孔性薄層，有助于提高其耐磨性。有助于提高其耐磨性。Design of Machinery22n用不同的金屬粉末經壓制、燒結而成的多孔用不同的金屬粉末經壓制、燒結而成的多孔結構的軸瓦材料?？紫都s占體積的結構的軸瓦材料?？紫都s占體積的10%35 % 。使用前先把軸瓦在熱油中浸漬數小。使用前先把軸瓦在熱油中浸漬數小時，使孔隙中充滿潤滑油，因而通常把這種時，使孔隙中充滿潤滑油，因而通常把這種材料制成的軸承叫材料制成的軸承叫含油軸承含油軸承。n它具有它具有自潤滑性自潤滑性。工作時，由

17、于軸頸轉動的。工作時，由于軸頸轉動的抽吸作用及軸承發(fā)熱時油的膨脹作用，油便抽吸作用及軸承發(fā)熱時油的膨脹作用，油便進人摩擦表面間起潤滑作用；不工作時，因進人摩擦表面間起潤滑作用；不工作時，因毛細管作用，油便被吸回到軸承內部，故在毛細管作用，油便被吸回到軸承內部，故在相當長時間內即使不加潤滑油仍能很好地相當長時間內即使不加潤滑油仍能很好地工作。工作。Design of Machinery23n由于其韌性較小，故宜用于由于其韌性較小，故宜用于平穩(wěn)無沖擊平穩(wěn)無沖擊載荷及中低速度或加油不方便的載荷及中低速度或加油不方便的情況下。情況下。n常用的有青銅常用的有青銅石墨、多孔鐵質和鐵石墨、多孔鐵質和鐵石墨三

18、種。這些材料可用大量生產的加石墨三種。這些材料可用大量生產的加工方法制成尺寸比較準確的整體軸套。工方法制成尺寸比較準確的整體軸套。我國有專門制造含油軸承的工廠，需用我國有專門制造含油軸承的工廠，需用時可根據設計手冊選用。時可根據設計手冊選用。Design of Machinery24n塑料塑料 摩擦系數小，可承受沖擊載荷，用于溫度不摩擦系數小，可承受沖擊載荷，用于溫度不高、載荷不大的場合。高、載荷不大的場合。n石墨石墨 石墨本身是一種良好的固體潤滑劑。用石墨石墨本身是一種良好的固體潤滑劑。用石墨制出的軸瓦及軸套，摩擦系數小，杭粘著性好。性制出的軸瓦及軸套，摩擦系數小，杭粘著性好。性質很脆，受沖

19、擊載荷時易碎。質很脆，受沖擊載荷時易碎。n橡膠橡膠 用于以水作潤滑劑之處。軸承內壁上帶有縱用于以水作潤滑劑之處。軸承內壁上帶有縱向溝槽，以利潤滑劑的流通。向溝槽，以利潤滑劑的流通。n酚醛膠布酚醛膠布 用布、石棉布或其它人造纖維布用酚醛用布、石棉布或其它人造纖維布用酚醛樹脂粘合起來的層狀結構的材料。抗粘著性好，強樹脂粘合起來的層狀結構的材料。抗粘著性好，強度高，對于水、酸和堿，有良好的耐腐蝕性。度高，對于水、酸和堿，有良好的耐腐蝕性。n尼龍尼龍 自潤滑性、耐腐蝕性、耐磨性、減振性較好。自潤滑性、耐腐蝕性、耐磨性、減振性較好。25軸瓦的結構形式軸瓦的結構形式軸瓦的固定方法軸瓦的固定方法油溝和油槽油

20、溝和油槽Design of Machinery26n整體式（軸套）整體式（軸套）n剖分式剖分式n為了改善軸瓦表面的摩擦性質，常在其內表面為了改善軸瓦表面的摩擦性質，常在其內表面上澆注一層或兩層減摩材料，稱為軸承襯，所上澆注一層或兩層減摩材料，稱為軸承襯，所以軸瓦又有以軸瓦又有雙金屬軸瓦雙金屬軸瓦和和三金屬軸瓦三金屬軸瓦。這樣還。這樣還可以節(jié)約貴重金屬?？梢怨?jié)約貴重金屬。n非金屬軸瓦，既可以是整體非金屬的，也可以非金屬軸瓦，既可以是整體非金屬的，也可以是在鋼套上鑲襯非金屬材料的結構是在鋼套上鑲襯非金屬材料的結構。Design of Machinery27 整體式軸瓦整體式軸瓦 剖分式軸瓦剖分式軸

21、瓦Design of Machinery28Design of Machinery29n 軸瓦和軸承座不允許有相對移動。為了防止軸瓦和軸承座不允許有相對移動。為了防止軸瓦沿軸向和周向移動，可將其兩端做出凸緣軸瓦沿軸向和周向移動，可將其兩端做出凸緣來作軸向定位和用緊定螺釘或銷釘將其固定在來作軸向定位和用緊定螺釘或銷釘將其固定在軸承座上。軸承座上。Design of Machinery30n為了把潤滑油導入整個摩擦面間，軸瓦或軸頸為了把潤滑油導入整個摩擦面間，軸瓦或軸頸上須開設油孔和油溝。油孔用于供油，油溝用上須開設油孔和油溝。油孔用于供油，油溝用于輸送和分布潤滑油。于輸送和分布潤滑油。n油孔和油溝的位置和形狀對軸承的承載能力和油孔和油溝的位置和形狀對軸承的承載能力和壽命影響很大。壽命影響很大。n油孔設置在油膜壓力最小的地方。油孔設置在油膜壓力最小的地方。n油槽應開在軸承不受力或壓力較小的區(qū)域，以油槽應開在軸承不受力或壓力較小的區(qū)域，以利供油，