四章摩擦十二章滑動軸承PPT學習教案

1、四章摩擦十二章滑動軸承四章摩擦十二章滑動軸承 當兩摩擦表面被流體（液體或氣體）完全隔開時，摩擦表面不會產生金屬間的直接摩擦，流體層間的粘剪阻力就是摩擦力，這種摩擦稱為液體摩擦液體摩擦。實現液體摩擦有下列三種方法:1.流體動壓潤滑流體動壓潤滑第1頁/共64頁2.2.彈性流體動壓潤滑彈性流體動壓潤滑考慮了接觸區(qū)彈性變形和壓力對接觸區(qū)潤滑油粘度的影響的動壓潤滑稱為彈性流體彈性流體動壓潤滑動壓潤滑( (彈流潤滑彈流潤滑) )。兩表面的距離 稱為平均油膜厚度。接觸區(qū)的出口處油膜變薄,這種現象稱為“頸頸縮縮”,此處兩表面距離 稱為最小油膜厚度最小油膜厚度。0hminh第2頁/共64頁3.3.流體靜壓潤滑流

2、體靜壓潤滑用油泵將潤滑油經過節(jié)流器以所需要壓力注入被潤滑表面的油室,再由油室的封油邊流回油箱。四、混合摩擦四、混合摩擦當動壓潤滑條件不具備，且邊界膜遭破壞時，就會出現流體摩擦、邊界摩擦和干摩擦同時存在的現象，這種摩擦狀態(tài)稱為混合摩擦混合摩擦。第3頁/共64頁運動副表面材料不斷損失的現象稱為磨損磨損。單位時間內材料的磨損量（體積、重量、厚度等）稱為磨損率磨損率。零件的磨損過程大致可分為三個階段。1.跑和磨損階段跑和磨損階段2.穩(wěn)定磨損階段穩(wěn)定磨損階段3.劇烈磨損階段劇烈磨損階段第4頁/共64頁根據磨損機理可將磨損分為: :1.粘著磨損2.磨粒磨損3.疲勞磨損4.沖蝕磨損5.腐蝕磨損3-2 3-2

3、 磨損磨損第5頁/共64頁潤滑劑是潤滑油、潤滑脂和固體潤滑劑的總稱一、潤滑油的粘度一、潤滑油的粘度潤滑油的粘度反映了潤滑油在外力作用下抵抗剪切變形的能力，也是內磨擦力大小的標志。Fhh式中 流體剪切面積 流體剪切應力剪切應力與流體沿y方向速度的梯度成正比，即/ddy 定義為流體的粘度。上式稱為牛頓流體粘性定律牛頓流體粘性定律,凡符合此定律的流體稱為牛頓流體牛頓流體,否則稱為非牛頓流體非牛頓流體。第6頁/共64頁1.動力粘度圖示,長、寬、高各為1m的流體，如果使立方體頂面流體層相對底面流體層產生1m/s的運動速度，所需要的外力F為1N時，則流體的粘度為1Ns/m，叫做“帕秒”，常用Pas表示。用

4、這種方法定義的粘度為動力粘度動力粘度。粘度的表示方法粘度的表示方法第7頁/共64頁流體的動力粘度與同溫度下的密度的比值,稱為 運動粘度運動粘度:恩氏粘度恩氏粘度是相對粘度的一種,它是用200ml的粘性流體,在給定的溫度t下流經一定直徑和長度的毛細管所需的時間,與同體積蒸餾水在20時流經相同毛細管所需時間的比值來衡量流體的粘性。恩氏粘度用 表示。2.運動粘度運動粘度的單位是cm/s叫做“斯”,常用St表示。3.相對粘度oEt第8頁/共64頁1.粘溫特性二、潤滑油的粘溫特性和粘壓特性二、潤滑油的粘溫特性和粘壓特性潤滑油的粘度隨溫度變化的指數關系:00/mttt2.潤滑油的粘壓特性 粘度和壓力的關系

5、近似表 示為:0ape第9頁/共64頁1.油性2.閃點和燃點 3.凝點4.極壓性5.酸值四、潤滑脂及其主要性能四、潤滑脂及其主要性能在潤滑油中加入適量的稠化劑，加熱后混合均勻，冷卻成為潤滑脂。潤滑脂的性能指標主要有針入度、滴點、析油量、機械雜質、灰分、水分等。（1）針入度（2）滴點五、固體潤滑五、固體潤滑劑劑六、添加劑六、添加劑第10頁/共64頁滑動軸承的滑動軸承的基本結構第11頁/共64頁一、滑動軸承的分類 按滑動軸承工作時軸瓦和軸頸表面間呈現的摩擦狀態(tài)，滑動軸承可分為: 液體摩擦軸承非液體摩擦軸承液體動壓潤滑軸承液體靜壓潤滑軸承 按滑動軸承承受載荷的方向可分為:徑向滑動軸承推力滑動軸承第1

6、2頁/共64頁二、滑動軸承的特點和應用非液體摩擦滑動軸承：結構簡單，使用方便。損耗較大。液體摩擦軸承的特點有：（1）在高速重載下能正常工作，壽命長。（2）精度高。（3）滑動軸承可做成剖分式的，能滿足特殊結構的需要。（4）液體摩擦軸承具有很好的緩沖和阻尼作用，可以吸 收震動，緩和沖擊。（5）滑動軸承的徑向尺寸比滾動軸承的小。（6）起動摩擦阻力較大。第13頁/共64頁一、徑向滑動軸承1.整體式徑向滑動軸承整體式軸承結構簡單,磨損后間隙過大時無法調整;軸頸只能從軸承端部安裝和拆卸。第14頁/共64頁2.剖分式徑向滑動軸承剖分式徑向滑動軸承裝拆方便,還可以通過增減剖分面上的調整墊片的厚度來調整間隙。第

7、15頁/共64頁二、推力滑動軸承推力軸承由軸承座和推力軸頸組成第16頁/共64頁軸承材料指的是軸瓦材料滑動軸承的失效形式主要是軸瓦的膠合和磨損一、對軸瓦材料的要求（1）有足夠的疲勞強度（2）有足夠的抗壓強度（3）有良好的減磨性和耐磨性（4）具有較好的抗膠合性（5）對潤滑油要有較好的吸附能力（6）有較好的適應性和嵌藏性（7）良好的導熱性（8）經濟性、加工工藝性好第17頁/共64頁軸瓦的應用軸瓦的應用第18頁/共64頁彈塑瓦滑動軸承應用彈塑瓦滑動軸承應用第19頁/共64頁彈塑瓦推力滑動軸承應用彈塑瓦推力滑動軸承應用第20頁/共64頁彈塑瓦徑向滑動軸承應用彈塑瓦徑向滑動軸承應用第21頁/共64頁二、

8、常用的軸瓦材料及其性質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）軸承合金軸承合金又稱白金或巴氏合金錫基軸承合金，如ZChSnSb10-6，ZChSnSb8-4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、耐磨性和這兩種軸承合金都有較好的跑合性、耐磨性和抗膠合性。但軸承合金強度不高，價格很貴。抗膠合性。但軸承合金強度不高，價格很貴。在鋼或銅制成的軸瓦內表面上澆注一層軸承合金，這層軸承合金稱軸承襯軸承襯，鋼或銅制成的軸瓦機體稱瓦背瓦背。第22頁/共64頁（2）青銅抗膠合能力

9、僅次于軸承合金，強度較高鑄錫磷青銅鉛青銅鋁青銅（3）黃銅（4）鋁合金（5）鑄鐵（6）粉末冶金材料（7）軸承塑料第23頁/共64頁三、軸瓦結構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 鑄鐵 軸承合金 用于振動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 第24頁/共64頁整體式軸瓦整體式軸瓦軸瓦和軸承一般采用過盈配合第25頁/共64頁剖分式軸瓦剖分式軸瓦為了向摩擦表面間加注潤滑劑,在軸承上方開

10、設注油孔第26頁/共64頁為了向摩擦表面輸送和分布潤滑劑,在軸瓦內面開有油溝整整體體式式剖剖分分式式第27頁/共64頁液體摩擦軸承的油溝應開在非承載區(qū),周向油溝應靠近軸承的兩端。第28頁/共64頁對某些載荷較大的軸承,在軸瓦內開有油室第29頁/共64頁 值大表明摩擦功大,溫升大,邊界膜易破壞,其限制條件為:一、非液體摩擦徑向滑動軸承的計算1.驗算壓強 壓強P 過大可能使軸瓦產生塑性變形而破壞邊界膜, 且一旦出現干摩擦狀態(tài)則加速磨損。應保證壓強不超過允許值p,即 rFppL dMPa2.驗算 值pv60 100060 1000rrFd nn FpvpvL dL MPam/spv第30頁/共64頁

11、3.驗算速度對于跨度較大的軸 60 1000d nm/s二、非液體摩擦推力滑動軸承的計算1.驗算壓強220 4aFppZddkMPa2.驗算 值mppmmpp/MPa m s三、非液體摩擦徑向滑動軸承的配合第31頁/共64頁液體摩擦軸承分為:流體動壓軸承流體靜壓軸承徑向軸承推力軸承軸頸和軸承兩相對運動表面間完全被一層油膜所分開第32頁/共64頁一、流體動壓潤滑形成原理1.基本假設(1) 兩板間流體作層流運動;(2) 兩板間流體為牛頓流體,其粘度只隨溫度變化, 忽略壓力對粘度的影響,且流體不可壓縮;(3) 與兩板M、N相接觸的流體層與板間無滑動出現;（4）流體的重力和流動過程中產生的慣性力可以略

12、去;（5）由于間隙很小，壓力沿y方向大小不變;（6）平板沿Z方向無限長，所以流體沿Z方向無流動。第33頁/共64頁2.流體動壓力的形成及承載原理從層流運動的油膜中取一微單元體進行分析,可得22dpddxdy此式說明壓力沿x方向的變化率與速度梯度沿y方向的變化率成正比。第34頁/共64頁流體動壓力的形成和壓力油膜承載原理靠運動表面帶動粘性流體以足夠的速度流經收斂形間隙時,流體內所產生壓力叫流體動壓力流體動壓力間隙內具有動壓力的油層稱為流體動壓油膜流體動壓油膜第35頁/共64頁3.形成流體動壓的條件形成流體動壓的必要條件是:(1)流體必須流經收斂間隙,而且間隙傾角越大則產生的油膜壓力越大。(2)流

13、體必須有足夠速度(3)流體必須是粘性流體二、流體動壓基本方程22dpddxdy將此式變形并積分，得036dphhVdxh此式稱為一維流體動壓基本方程，也叫一維雷諾方程一維雷諾方程第36頁/共64頁一、徑向滑動軸承的工作過程第37頁/共64頁第38頁/共64頁二、徑向滑動軸承的幾何參數及其基本方程的形式1）幾何參數幾何參數第39頁/共64頁此式即為動壓徑向滑動軸承的基本方程三、承載系數和最小油膜厚度計算影響最小油膜厚度的因素很多，可以用一個表示這些因素綜合影響的無量綱數承載量系數承載量系數對（12-8）積分整理得沿垂直方向的總油膜力:Lk 端泄系數，考慮端泄使油膜壓力降低的系數2）基本方程形式）

14、基本方程形式第40頁/共64頁軸承穩(wěn)定工作時,外載荷 和總油膜力和垂直分量P相平衡,即2rFV LFC21103coscos6cos1cosFLCkdd （12-10）由式（12-10）可得22rrFFFCL VVFC 叫作軸承的承載量系數（12-11）rF第41頁/共64頁設計時,根據長徑比L/d用式(12-11)計算 ,然后由滑動軸承圖查得 ，再由下式計算得 。最小油膜厚度必須滿足minmin12(),hhKmm1m軸瓦表面的不平度，2m軸頸表面的不平度，minhm保證液體摩擦的最小油膜厚度許用值，K考慮表面幾何形狀誤差、軸的彎曲變形2K 和安裝誤差的可靠性系數，通常取FCminhmin(

15、1)(1)hCrFC第42頁/共64頁四、滑動軸承的熱平衡計算在熱平衡狀態(tài)，對于非壓力供油的徑向滑動軸承有00risifFVc Q ttKA tt潤滑油的密度c潤滑油的比熱sK 軸承體的散熱系數A軸承體散熱面積0t 潤滑油的出口溫度it 潤滑油的入口溫度第43頁/共64頁0,ittt 令由上式可得fssQfpCpQKKcc CVdLVVt=ffC式中軸承的摩擦系數QVdLQC軸承的流量系數m由溫升 t和平均溫度t 可得2mttt0oC2imtttoC第44頁/共64頁軸承的設計計算就是選擇合適的參數，使軸承的最小油膜厚度（ ）滿足式（12-12），使溫升（ ）在規(guī)定的范圍。作用在軸頸上的徑向載

16、荷 ，軸頸直徑 和軸的轉數 ，以及軸承的工作條件等。五、耗油量和摩擦功率（1）耗油量3,/QQCL d V ms（2）摩擦功率frPf F VW六、滑動軸承主要參數和選擇在液體摩擦滑動軸承設計中已知條件通常是：rFdnminht第45頁/共64頁1.軸承長頸比L/d的選擇2.相對間隙和軸承配合的選擇選擇的經驗公式為30.25= 0.6 1.0 10 V3.潤滑油的選擇及粘度的確定4.最小油膜厚度許用值的確定第46頁/共64頁七、滑動軸承摩擦特性曲線第47頁/共64頁一、多油楔滑動軸承當軸承具有一個壓力區(qū)時稱單油楔軸承單油楔軸承橢圓軸承擺動油楔軸承三油楔軸承第48頁/共64頁二、多油楔推力軸承根

17、據瓦塊固定與否，分為固定瓦固定瓦和擺動瓦推力軸承擺動瓦推力軸承第49頁/共64頁一、滑動軸承用潤滑劑的選擇1.液體摩擦軸承用潤滑油的選擇(1)重載有沖擊時的選擇較高的粘度;(2)高速、輕載時選擇較低的粘度2.非液體摩擦軸承用潤滑劑的選擇非液體摩擦軸承有的用潤滑油,有的用潤滑脂。這要用系數K來估計3Kp v當 時可選用潤滑脂來潤滑, 時則需用潤滑油潤滑2K 2K 第50頁/共64頁二、潤滑方式及潤滑裝置潤滑方式有連續(xù)潤滑連續(xù)潤滑和間歇潤滑間歇潤滑注油器針閥式油杯用潤滑脂時，一般采用間歇式潤滑。用潤滑油時，對于小型、低速或間歇運動的機器也可采用間歇式潤滑。第51頁/共64頁比較重要的軸承應當采用連

18、續(xù)潤滑方式，常用的連續(xù)潤滑有以下幾種：滴油潤滑 油杯潤滑 浸油潤滑 飛濺潤滑 壓力循環(huán)潤滑油芯式油杯油杯潤滑第52頁/共64頁第53頁/共64頁第54頁/共64頁上世紀上世紀60年代，赫茲理論與雷諾理論終于成功地結年代，赫茲理論與雷諾理論終于成功地結 合起來應用于齒輪接觸潤滑問題。合起來應用于齒輪接觸潤滑問題。 ？第55頁/共64頁222121211111EEbFnH赫茲公式被用來解決高副接觸強度問題。它是根赫茲公式被用來解決高副接觸強度問題。它是根據完全彈性體的靜態(tài)接觸條件得出的。通常被用據完全彈性體的靜態(tài)接觸條件得出的。通常被用來作為點、線接觸副的設計依據。來作為點、線接觸副的設計依據。第56頁/共64頁)(2)()(6)()(033WWhVyhUxyphyxphXh 但由于雷諾方程是在低副條件下導出的，對于但由于雷諾方程是在低副條件下導出的，對于高副情況，其部分假設條件及數值計算關系都已高副情況，其部分假設條件及數值計算關系都已發(fā)生了變化。若不改變假設條件或簡化方法，仍發(fā)生了變化。若不改變假設條件或簡化方法，仍按經典雷諾理論進行分析、計算，就會出現與實按經典雷諾理論進行分析、計算，就會出現與實際完全不符的結果。這也是經典雷諾理論曾否認際完全不符的結果。這也是經典雷諾理論曾否認點、線接觸副有油膜存在的主要原因之一。點、線接觸副有油膜存在的主要原因之一。第57頁/共64頁