滑動軸承-課件

第十二章滑動軸承

§12-1概述§12-2滑動軸承的主要結(jié)構(gòu)型式§12-3滑動軸承失效形式及常用材料§12-4軸瓦結(jié)構(gòu)§12-5滑動軸承潤滑劑的選用§12-6不完全流體潤滑滑動軸承設(shè)計計算§12-7流體動力潤滑徑向軸承設(shè)計計算§12-8其他形式滑動軸承簡介1第十二章滑動軸承§12-1概述1§12-1概述一、軸承的功用和分類

1．功用：用于支承軸，并且實現(xiàn)軸的旋轉(zhuǎn)運動（承受載荷和相對運動）

2．分類：根據(jù)摩擦性質(zhì)分為→滑動摩擦軸承（滑動軸承）和滾動摩擦軸承（滾動軸承）。2§12-1概述一、軸承的功用和分類2二、滑動軸承的分類

1．根據(jù)承受載荷分徑向軸承：承受徑向載荷（Fr），例如直齒輪軸承；止推軸承：承受軸向載荷（Fa），例如斜齒輪軸承。

2．根據(jù)滑動表面的潤滑狀態(tài)①流體潤滑軸承;②不完全流體潤滑軸承（邊界潤滑或混合潤滑狀態(tài)）;③自潤滑軸承;

3．根據(jù)流體潤滑承載機(jī)理流體動力潤滑軸承（流體動壓軸承）；流體靜力潤滑軸承（流體靜壓軸承）。

3二、滑動軸承的分類3三、滑動軸承的特點和應(yīng)用

1．優(yōu)點：①軸頸與軸瓦靠面接觸，可用于承受載荷特殊的情況（重載、振動載荷、沖擊載荷等）：內(nèi)燃機(jī)、汽輪機(jī)等；②用于支承剛度要求高的情況：機(jī)床；③用于旋轉(zhuǎn)運動精度高的場合：儀表；④用于轉(zhuǎn)速特別高的場合：電機(jī)；⑤用于徑向尺寸受到限制的場合：（曲軸的軸承）

2．缺點：①流體動壓軸承，設(shè)計復(fù)雜，結(jié)構(gòu)較繁，在起動和止動時存在非液體摩擦；②非流體潤滑軸承，磨損嚴(yán)重，易出現(xiàn)膠合；③軸向尺寸較大。4三、滑動軸承的特點和應(yīng)用4四、滑動軸承的設(shè)計內(nèi)容

1）軸承的型式和結(jié)構(gòu)；

2）軸瓦的結(jié)構(gòu)和材料選擇；

3）軸承的結(jié)構(gòu)參數(shù)；

4）潤滑劑的選擇和供應(yīng)；

5）軸承的工作能力及熱平衡計算。

5四、滑動軸承的設(shè)計內(nèi)容5§12-2滑動軸承的主要結(jié)構(gòu)型式

*（1）整體式徑向滑動軸承組成:軸承座、整體軸套優(yōu)點:結(jié)構(gòu)簡單，成本低廉。缺點:因磨損而造成的間隙無法調(diào)整；只能從沿軸向裝入或拆。用途:低速、輕載或間歇性工作的機(jī)器中。6§12-2滑動軸承的主要結(jié)構(gòu)型式*（1）整體式徑向滑動軸*（2）對開式徑向滑動軸承組成:軸承座、軸承蓋、部分式軸瓦、雙頭螺柱特點:結(jié)構(gòu)復(fù)雜，可以調(diào)整因磨損而造成的間隙，安裝方便。用途:使用廣泛，發(fā)動機(jī)曲軸、礦山設(shè)備等。7*（2）對開式徑向滑動軸承7（3）止推滑動軸承

組成：軸承座、止推軸頸特點：結(jié)構(gòu)簡單、潤滑方便用途：用來承受軸向載荷的場合

（水輪機(jī)、汽輪機(jī)）

a)實心式b)空心式c)單環(huán)式d)多環(huán)式8（3）止推滑動軸承a)實心式b)空心式§12-3滑動軸承的失效形式及常用材料1.

滑動軸承的失效形式

a磨粒磨損b刮傷

c膠合

d疲勞剝落

e腐蝕9§12-3滑動軸承的失效形式及常用材料1.滑動軸承的失效2.軸承材料軸瓦與軸承襯的材料統(tǒng)稱為軸承材料。(1)基本要求耐磨性磨損少減摩性摩擦系數(shù)小其他要求：導(dǎo)熱性、工藝性、經(jīng)濟(jì)性耐腐蝕性強度10(1)基本要求耐磨性磨損少減摩性摩擦系數(shù)小其他要求：導(dǎo)熱性鐵或銅粉末混入石墨壓制燒結(jié)而成多孔性存油用于載荷平穩(wěn)、低速和加油不便場合塑料、橡膠、尼龍等摩擦系數(shù)小、耐磨、耐腐蝕、承載低、熱變形大(2)常用材料輕載、低速的軸瓦材料錫基鉛基錫青銅中速、中載或重載鋁青銅低速重載鉛青銅高速重載11鐵或銅粉末混入石墨壓制燒結(jié)而成多孔性存油用于載荷平穩(wěn)、低速§12-4軸瓦結(jié)構(gòu)(1)軸瓦的結(jié)構(gòu)要素*定位唇：防止軸瓦在軸承中移動*壁厚*油孔和油溝：將油引入軸承*油室：存油油孔油溝壁厚定位唇油室(2)結(jié)構(gòu)形式整體式剖分式一、軸瓦的形式和構(gòu)造12§12-4軸瓦結(jié)構(gòu)(1)軸瓦的結(jié)構(gòu)要素*定位唇：防止軸二、軸瓦的定位定位目的：軸瓦和軸承座不許有相對移動（軸向、周向）13二、軸瓦的定位13三、油孔及油槽①流體動壓徑向軸承a.軸向油槽（適用于軸頸單向旋轉(zhuǎn)、載荷變化不大的場合，通常油槽寬度比軸承稍短，防止?jié)櫥蛷亩瞬看罅苛魇В?/p>

整體式徑向軸承：單軸向油槽，開在最大油膜厚度位置，以保證潤滑油從壓力最小的地方輸入軸承；剖分式徑向軸承：雙軸向油槽，開在軸承剖分面上。

為了把潤滑油導(dǎo)入摩擦面間，軸瓦或軸頸上通常開有油孔、油槽（油溝、油室）。14三、油孔及油槽為了把潤滑油導(dǎo)入摩擦面間，軸瓦或軸b.周向油槽：適用載荷方向變動范圍超過1800的場合，開在軸承寬度中部。

15b.周向油槽：適用載荷方向變動范圍超過1800的場合，開在軸②不完全流體潤滑徑向軸承：油槽可延伸至承載區(qū)（油槽的寬度≤軸承寬度的80%，油槽尺寸可查手冊）16②不完全流體潤滑徑向軸承：油槽可延伸至承載區(qū)16§12-5滑動軸承潤滑劑的選用潤滑劑的選擇

根據(jù)工作載荷、相對滑動速度、工作溫度和特殊工作環(huán)境選擇。

2、潤滑油：壓力大、溫度高、轉(zhuǎn)速低、載荷沖擊變動大時，選擇粘度大的潤滑油，表12-4

。1、潤滑脂

：常用在要求不高、難以經(jīng)常供油，或者低速重載的軸承中，表12-3。3、固體潤滑劑：只用于一些有特殊要求的場合。17§12-5滑動軸承潤滑劑的選用潤滑劑的選擇根據(jù)工作§12-6不完全流體潤滑滑動軸承設(shè)計計算1、失效形式和設(shè)計準(zhǔn)則

磨損防止過度磨損發(fā)熱引起膠合防止膠合驗算p:是為了防止工作壓力過大，引起劇烈磨損;驗算v:是為了防止滑動速度過高而加速磨損;驗算pv:是為了限制軸承的溫升.不完全流體潤滑軸承工作時，因其摩擦表面不能被潤滑油完全隔開，只能形成邊界油膜，存在局部金屬表面的直接接觸。因此，軸承工作表面的磨損和因邊界油膜的破裂導(dǎo)致的工作表面膠合或燒瓦是其主要失效形式。設(shè)計時，約束條件是：維持邊界油膜不遭破裂。18§12-6不完全流體潤滑滑動軸承設(shè)計計算磨損防止過度磨損發(fā)3、止推滑動軸承的計算

計算參數(shù)：p、v2、徑向滑動軸承的計算

計算參數(shù)：p、v、pv193、止推滑動軸承的計算2、徑向滑動軸承的計算19§12-7流體動力潤滑徑向軸承設(shè)計計算I.流體摩擦流體中任意點處切應(yīng)力均與該處流體的速度梯度成正比。

η—粘度—流體的內(nèi)摩擦力II.流體動力潤滑兩相對運動物體的摩擦表面，借助相對速度產(chǎn)生的油膜把兩表面完全隔開，由油膜產(chǎn)生的壓力來平衡外載荷。III.楔效應(yīng)承載機(jī)理*平行板—相對運動—流速直線分布—油無內(nèi)壓力*不平行板—相對運動—流速變化—油有內(nèi)壓力20§12-7流體動力潤滑徑向軸承設(shè)計計算I.流體摩擦20一、

流體動力潤滑的基本方程（雷諾方程）基本假設(shè)

*流體為牛頓液體；

*流體的流動為層流；

*流體粘度不受壓力影響；*流體不受慣性力及重力影響；

*流體不可壓縮；

*流體膜中壓力沿膜厚方向不變。21一、流體動力潤滑的基本方程（雷諾方程）212222以式（12-7）為基礎(chǔ)，對y積分，變化得剪切流→速度線性分布壓力流→速度拋物線分布（1）潤滑油層的速度分布23以式（12-7）為基礎(chǔ)，對y積分，變化得剪切流→速度線性分布（2）潤滑油流量任意截面上單位寬度(z方向)的流量將上頁中的u代入上式，得參考上頁圖（b），在h0處潤滑油連續(xù)流動時，各截面流量相等，將①、②聯(lián)立，得②①24（2）潤滑油流量任意截面上單位寬度(z方向)的流量將上頁中流體動力潤滑（形成動壓油膜）的條件：1)兩工作表面必須形成收斂的楔形間隙2)兩工作表面必須有一定的相對運動

v方向是從大口到小口3)間隙中必須連續(xù)充滿具有一定粘度的潤滑油若則無粘度各油層無速度兩板間油無流動不能形成油膜壓力25流體動力潤滑（形成動壓油膜）的條件：1)兩工作表面必須形成二、

徑向滑動軸承形成液體動力潤滑的過程a)靜止b)啟動c)穩(wěn)定運轉(zhuǎn)26二、徑向滑動軸承形成液體動力潤滑的過程三、

徑向滑動軸承的幾何關(guān)系和承載量系數(shù)1.幾何關(guān)系（1）建立坐標(biāo)系o為極點，oo1為極軸Φa：hmaxΦ1：h1Φ2：h2Φ0：h0Φ：h27三、徑向滑動軸承的幾何關(guān)系和承載量系數(shù)1.幾何關(guān)系27（2）基本概念①直徑間隙：Δ=D-d②半徑間隙：δ=R-r=Δ/2③相對間隙：ψ=Δ/d=δ/r④偏心距：e⑤偏心率：χ=e/δ⑥任意極角φ的油膜厚度h：h=δ+ecosφ=δ(1+χcosφ)⑦最小油膜厚度：hmin=δ-e=δ(1-χ)=rψ(1-χ)⑧壓力最大處的油膜厚度h0：h0=δ(1+χcosφ0)⑨包角α：入油口到出油口間所包軸頸的夾角。28（2）基本概念282.軸承的承載能力有限長軸承油膜的總承載能力F=ηωdBCp/ψ2

Cp---軸承的承載量系數(shù)Cp∝(χ，B/d)

不同寬徑比時沿軸承周向和軸向的壓力分布圖292.軸承的承載能力不同寬徑比時沿軸承周向和軸向的壓力分布圖3.最小油膜厚度

hmin=δ-e=δ(1-χ)=rψ(1-χ)≥[h][h]=4S(Ra1+Ra2)若其他條件不變，hmin愈小則偏心率χ愈大，軸承的承載能力就愈大。最小油膜厚度受到軸頸和軸承表面粗糙度、軸的剛性、以及軸承與軸頸的幾何形狀誤差等因素的限制。303.最小油膜厚度30四、

軸承的熱平衡計算目的：控制油溫，避免粘度降低1.熱平衡條件31四、軸承的熱平衡計算目的：控制油溫，避免粘度降低1.熱平3232五、參數(shù)選擇33五、參數(shù)選擇33六、

設(shè)計計算步驟34六、設(shè)計計算步驟34§12-8其它型式滑動軸承簡介

2)多油楔滑動軸承

3)流體靜壓軸承4)氣體潤滑軸承

5)磁懸浮軸承

1)自潤滑軸承

35§12-8其它型式滑動軸承簡介2)多油楔滑動軸承3)流第十二章滑動軸承

§12-1概述§12-2滑動軸承的主要結(jié)構(gòu)型式§12-3滑動軸承失效形式及常用材料§12-4軸瓦結(jié)構(gòu)§12-5滑動軸承潤滑劑的選用§12-6不完全流體潤滑滑動軸承設(shè)計計算§12-7流體動力潤滑徑向軸承設(shè)計計算§12-8其他形式滑動軸承簡介36第十二章滑動軸承§12-1概述1§12-1概述一、軸承的功用和分類

1．功用：用于支承軸，并且實現(xiàn)軸的旋轉(zhuǎn)運動（承受載荷和相對運動）

2．分類：根據(jù)摩擦性質(zhì)分為→滑動摩擦軸承（滑動軸承）和滾動摩擦軸承（滾動軸承）。37§12-1概述一、軸承的功用和分類2二、滑動軸承的分類

1．根據(jù)承受載荷分徑向軸承：承受徑向載荷（Fr），例如直齒輪軸承；止推軸承：承受軸向載荷（Fa），例如斜齒輪軸承。

2．根據(jù)滑動表面的潤滑狀態(tài)①流體潤滑軸承;②不完全流體潤滑軸承（邊界潤滑或混合潤滑狀態(tài)）;③自潤滑軸承;

3．根據(jù)流體潤滑承載機(jī)理流體動力潤滑軸承（流體動壓軸承）；流體靜力潤滑軸承（流體靜壓軸承）。

38二、滑動軸承的分類3三、滑動軸承的特點和應(yīng)用

1．優(yōu)點：①軸頸與軸瓦靠面接觸，可用于承受載荷特殊的情況（重載、振動載荷、沖擊載荷等）：內(nèi)燃機(jī)、汽輪機(jī)等；②用于支承剛度要求高的情況：機(jī)床；③用于旋轉(zhuǎn)運動精度高的場合：儀表；④用于轉(zhuǎn)速特別高的場合：電機(jī)；⑤用于徑向尺寸受到限制的場合：（曲軸的軸承）

2．缺點：①流體動壓軸承，設(shè)計復(fù)雜，結(jié)構(gòu)較繁，在起動和止動時存在非液體摩擦；②非流體潤滑軸承，磨損嚴(yán)重，易出現(xiàn)膠合；③軸向尺寸較大。39三、滑動軸承的特點和應(yīng)用4四、滑動軸承的設(shè)計內(nèi)容

1）軸承的型式和結(jié)構(gòu)；

2）軸瓦的結(jié)構(gòu)和材料選擇；

3）軸承的結(jié)構(gòu)參數(shù)；

4）潤滑劑的選擇和供應(yīng)；

5）軸承的工作能力及熱平衡計算。

40四、滑動軸承的設(shè)計內(nèi)容5§12-2滑動軸承的主要結(jié)構(gòu)型式

*（1）整體式徑向滑動軸承組成:軸承座、整體軸套優(yōu)點:結(jié)構(gòu)簡單，成本低廉。缺點:因磨損而造成的間隙無法調(diào)整；只能從沿軸向裝入或拆。用途:低速、輕載或間歇性工作的機(jī)器中。41§12-2滑動軸承的主要結(jié)構(gòu)型式*（1）整體式徑向滑動軸*（2）對開式徑向滑動軸承組成:軸承座、軸承蓋、部分式軸瓦、雙頭螺柱特點:結(jié)構(gòu)復(fù)雜，可以調(diào)整因磨損而造成的間隙，安裝方便。用途:使用廣泛，發(fā)動機(jī)曲軸、礦山設(shè)備等。42*（2）對開式徑向滑動軸承7（3）止推滑動軸承

組成：軸承座、止推軸頸特點：結(jié)構(gòu)簡單、潤滑方便用途：用來承受軸向載荷的場合

（水輪機(jī)、汽輪機(jī)）

a)實心式b)空心式c)單環(huán)式d)多環(huán)式43（3）止推滑動軸承a)實心式b)空心式§12-3滑動軸承的失效形式及常用材料1.

滑動軸承的失效形式

a磨粒磨損b刮傷

c膠合

d疲勞剝落

e腐蝕44§12-3滑動軸承的失效形式及常用材料1.滑動軸承的失效2.軸承材料軸瓦與軸承襯的材料統(tǒng)稱為軸承材料。(1)基本要求耐磨性磨損少減摩性摩擦系數(shù)小其他要求：導(dǎo)熱性、工藝性、經(jīng)濟(jì)性耐腐蝕性強度45(1)基本要求耐磨性磨損少減摩性摩擦系數(shù)小其他要求：導(dǎo)熱性鐵或銅粉末混入石墨壓制燒結(jié)而成多孔性存油用于載荷平穩(wěn)、低速和加油不便場合塑料、橡膠、尼龍等摩擦系數(shù)小、耐磨、耐腐蝕、承載低、熱變形大(2)常用材料輕載、低速的軸瓦材料錫基鉛基錫青銅中速、中載或重載鋁青銅低速重載鉛青銅高速重載46鐵或銅粉末混入石墨壓制燒結(jié)而成多孔性存油用于載荷平穩(wěn)、低速§12-4軸瓦結(jié)構(gòu)(1)軸瓦的結(jié)構(gòu)要素*定位唇：防止軸瓦在軸承中移動*壁厚*油孔和油溝：將油引入軸承*油室：存油油孔油溝壁厚定位唇油室(2)結(jié)構(gòu)形式整體式剖分式一、軸瓦的形式和構(gòu)造47§12-4軸瓦結(jié)構(gòu)(1)軸瓦的結(jié)構(gòu)要素*定位唇：防止軸二、軸瓦的定位定位目的：軸瓦和軸承座不許有相對移動（軸向、周向）48二、軸瓦的定位13三、油孔及油槽①流體動壓徑向軸承a.軸向油槽（適用于軸頸單向旋轉(zhuǎn)、載荷變化不大的場合，通常油槽寬度比軸承稍短，防止?jié)櫥蛷亩瞬看罅苛魇В?/p>

整體式徑向軸承：單軸向油槽，開在最大油膜厚度位置，以保證潤滑油從壓力最小的地方輸入軸承；剖分式徑向軸承：雙軸向油槽，開在軸承剖分面上。

為了把潤滑油導(dǎo)入摩擦面間，軸瓦或軸頸上通常開有油孔、油槽（油溝、油室）。49三、油孔及油槽為了把潤滑油導(dǎo)入摩擦面間，軸瓦或軸b.周向油槽：適用載荷方向變動范圍超過1800的場合，開在軸承寬度中部。

50b.周向油槽：適用載荷方向變動范圍超過1800的場合，開在軸②不完全流體潤滑徑向軸承：油槽可延伸至承載區(qū)（油槽的寬度≤軸承寬度的80%，油槽尺寸可查手冊）51②不完全流體潤滑徑向軸承：油槽可延伸至承載區(qū)16§12-5滑動軸承潤滑劑的選用潤滑劑的選擇

根據(jù)工作載荷、相對滑動速度、工作溫度和特殊工作環(huán)境選擇。

2、潤滑油：壓力大、溫度高、轉(zhuǎn)速低、載荷沖擊變動大時，選擇粘度大的潤滑油，表12-4

。1、潤滑脂

：常用在要求不高、難以經(jīng)常供油，或者低速重載的軸承中，表12-3。3、固體潤滑劑：只用于一些有特殊要求的場合。52§12-5滑動軸承潤滑劑的選用潤滑劑的選擇根據(jù)工作§12-6不完全流體潤滑滑動軸承設(shè)計計算1、失效形式和設(shè)計準(zhǔn)則

磨損防止過度磨損發(fā)熱引起膠合防止膠合驗算p:是為了防止工作壓力過大，引起劇烈磨損;驗算v:是為了防止滑動速度過高而加速磨損;驗算pv:是為了限制軸承的溫升.不完全流體潤滑軸承工作時，因其摩擦表面不能被潤滑油完全隔開，只能形成邊界油膜，存在局部金屬表面的直接接觸。因此，軸承工作表面的磨損和因邊界油膜的破裂導(dǎo)致的工作表面膠合或燒瓦是其主要失效形式。設(shè)計時，約束條件是：維持邊界油膜不遭破裂。53§12-6不完全流體潤滑滑動軸承設(shè)計計算磨損防止過度磨損發(fā)3、止推滑動軸承的計算

計算參數(shù)：p、v2、徑向滑動軸承的計算

計算參數(shù)：p、v、pv543、止推滑動軸承的計算2、徑向滑動軸承的計算19§12-7流體動力潤滑徑向軸承設(shè)計計算I.流體摩擦流體中任意點處切應(yīng)力均與該處流體的速度梯度成正比。

η—粘度—流體的內(nèi)摩擦力II.流體動力潤滑兩相對運動物體的摩擦表面，借助相對速度產(chǎn)生的油膜把兩表面完全隔開，由油膜產(chǎn)生的壓力來平衡外載荷。III.楔效應(yīng)承載機(jī)理*平行板—相對運動—流速直線分布—油無內(nèi)壓力*不平行板—相對運動—流速變化—油有內(nèi)壓力55§12-7流體動力潤滑徑向軸承設(shè)計計算I.流體摩擦20一、

流體動力潤滑的基本方程（雷諾方程）基本假設(shè)

*流體為牛頓液體；

*流體的流動為層流；

*流體粘度不受壓力影響；*流體不受慣性力及重力影響；

*流體不可壓縮；

*流體膜中壓力沿膜厚方向不變。56一、流體動力潤滑的基本方程（雷諾方程）215722以式（12-7）為基礎(chǔ)，對y積分，變化得剪切流→速度線性分布壓力流→速度拋物線分布（1）潤滑油層的速度分布58以式（12-7）為基礎(chǔ)，對y積分，變化得剪切流→速度線性分布（2）潤滑油流量任意截面上單位寬度(z方向)的流量將上頁中的u代入上式，得參考上頁圖（b），在h0處潤滑油連續(xù)流動時，各截面流量相等，將①、②聯(lián)立，得②①59（2）潤滑油流量任意截面上單位寬度(z方向)的流量將上頁中流體動力潤滑（形成動壓油膜）的條件：1)兩工作表面必須形成收斂的楔形間隙2)兩工作表面必須有一定的相對運動

v方向是從大口到小口3)間隙中必須連續(xù)充滿具有一定粘度的潤滑油若則無粘度各油層無速度兩板間油無流動不能形成油膜壓力60流體動力潤滑（形成動壓油膜）的條件：1)兩工作表面必須形成二、

徑向滑動軸承形成液體動力潤滑的過程a)靜止b)啟動