滑動軸承wxd課件

第12章滑動軸承主要內(nèi)容：1.滑動軸承的特點及典型結(jié)構(gòu)2．軸瓦的材料及選用3.不完全液體潤滑滑動軸承的設(shè)計準(zhǔn)則及 設(shè)計方法4.液體動力潤滑徑向滑動軸承的設(shè)計方法重點內(nèi)容：1.不完全液體潤滑滑動軸承的設(shè)計方法2.液體動力潤滑徑向滑動軸承的設(shè)計方法

1第12章滑動軸承主要內(nèi)容：重點內(nèi)容：1分類§12-1滑動軸承概述一、滑動軸承的分類按受載方向分按潤滑狀態(tài)分不完全液體潤滑滑動軸承液體潤滑滑動軸承液體動力潤滑軸承液體靜壓潤滑軸承向心(徑向)軸承推力(止推)軸承2分§12-1滑動軸承概述一、滑動軸承的分類按受載二、滑動軸承的應(yīng)用領(lǐng)域1.工作轉(zhuǎn)速特高的軸承，汽輪發(fā)電機；2.要求對軸的支承位置特別精確的軸承，如精密磨床；3.特重型的軸承，如水輪發(fā)電機；4.承受巨大沖擊和振動載荷的軸承，如破碎機；5.根據(jù)裝配要求必須做成剖分式的軸承，如曲軸軸承；6.在特殊條件下（如水中、或腐蝕介質(zhì)）工作的軸承，如艦艇螺旋槳推進器的軸承；7.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。三、滑動軸承的設(shè)計內(nèi)容1。軸承的型式和結(jié)構(gòu)選擇；2。軸瓦的結(jié)構(gòu)和材料選擇；3。軸承的參數(shù)設(shè)計；4。潤滑劑的選擇及供應(yīng)；5。軸承工作能力及熱平衡計算。3二、滑動軸承的應(yīng)用領(lǐng)域1.工作轉(zhuǎn)速特高的軸承，汽輪發(fā)電機滾動軸承與滑動軸承性能對照（表13－11P337）4滾動軸承與滑動軸承性能對照（表13－11P337）4一、向心(徑向)滑動軸承組成：軸承座、軸套或軸瓦等。§12-2滑動軸承的結(jié)構(gòu)型式油杯孔軸套1)結(jié)構(gòu)簡單，成本低廉。應(yīng)用：低速、輕載或間歇性工作的機器中。2)因磨損而造成的間隙無法調(diào)整。3)只能從沿軸向裝入或拆下。1)整體式向心滑動軸承軸承座特點：5一、向心(徑向)滑動軸承組成：軸承座、軸套或軸瓦等?！?2將軸承座或軸瓦分離制造，兩部分用聯(lián)接螺栓。剖分式向心滑動軸承螺紋孔軸承座軸承蓋聯(lián)接螺栓剖分軸瓦2)剖分式向心滑動軸承特點：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。榫口6將軸承座或軸瓦分離制造，兩部分用聯(lián)接螺栓。剖分式向心滑動軸承潘存云教授研制潘存云教授研制作用：用來承受軸向載荷二、推力滑動軸承結(jié)構(gòu)形式：潘存云教授研制21F1F2F21F21空心式---軸頸接觸面上壓力分布較均勻，潤滑條件比實心式要好。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，有時還可承受雙向軸向載荷。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50%。7潘存云教授研制潘存云教授研制作用：用來承受軸向載荷二、潘存云教授研制潘存云教授研制潘存云教授研制結(jié)構(gòu)特點：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塊。其數(shù)量一般為6～12。---傾角固定，頂部預(yù)留平臺，類型固定式可傾式用來承受停車后的載荷。---傾角隨載荷、轉(zhuǎn)速自行調(diào)整，性能好。

FF巴氏合金繞此邊線自行傾斜F8潘存云教授研制潘存云教授研制潘存云教授研制結(jié)構(gòu)特點：在軸的§12-3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（P277）磨粒磨損,刮傷,膠合,疲勞剝落,腐蝕.潘存云教授研制軸瓦失效實例:潘存云教授研制疲勞點蝕潘存云教授研制表面劃傷潘存云教授研制軸瓦磨損9§12-3滑動軸承的失效形式及常用材料一、滑動軸承常見失效二、滑動軸承的材料(一)軸承材料性能的要求1)減摩性----材料副具有較低的摩擦系數(shù)。2)耐磨性----材料的抗磨性能，通常以磨損率表示。3)抗膠合----材料的耐熱性與抗粘附性。4)摩擦順應(yīng)性----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。5)嵌入性----材料容納硬質(zhì)顆粒嵌入，從而減輕軸承滑動表面 發(fā)生刮傷或磨粒磨損的性能。6)磨合性----軸瓦與軸頸表面經(jīng)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。指在軸承結(jié)構(gòu)中直接參與摩擦部分的材料，如軸瓦和軸承襯的材料。軸承襯軸套或軸瓦(包括軸承襯)10二、滑動軸承的材料(一)軸承材料性能的要求1)減摩性---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。軸承襯此外還應(yīng)有足夠的強度和抗腐蝕能力、良好的導(dǎo)熱性、工藝性和經(jīng)濟性。能同時滿足這些要求的材料是難找的，但應(yīng)根據(jù)具體情況主要的使用要求?；瑒虞S承材料金屬材料非金屬材料軸承合金銅合金鋁基軸承合金鑄鐵多孔質(zhì)金屬材料工程塑料碳—石墨橡膠木材(二)常用軸承材料11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潘存云教授研制潘存云教授研制1)軸承合金（白合金、巴氏合金）是錫、鉛、銻、銅等金屬的合金，錫或鉛為基體。優(yōu)點：f小，抗膠合性能好、對油的吸附性強、耐腐蝕性好、容易跑合、是優(yōu)良的軸承材料，常用于高速、重載的軸承。缺點：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。工作溫度：t＜120℃

由于巴式合金熔點低軸瓦軸承襯12潘存云教授研制潘存云教授研制1)軸承合金（白合金、巴氏合2）銅合金優(yōu)點：青銅強度高、承載能力大、耐磨性和導(dǎo)熱性 都優(yōu)于軸承合金。工作溫度高達250℃。缺點：可塑性差、不易跑合、與之相配的軸頸必須淬硬。青銅可以單獨制成軸瓦，也可以作為軸承襯澆注在鋼或鑄鐵軸瓦上。鋁青銅鉛青銅錫青銅→中速重載→中速中載→低速重載3）鋁基合金鋁錫合金：有相當(dāng)好的耐腐蝕合和較高的疲勞強度，摩擦性能也較好。在部分領(lǐng)域取代了較貴的軸承合金與青銅。4）鑄鐵：用于不重要、低速輕載軸承。132）銅合金優(yōu)點：青銅強度高、承載能力大、耐磨性和導(dǎo)熱性缺點含油軸承：用粉末冶金法制作的軸承，具有多孔組織，可存儲潤滑油?？捎糜诩佑筒环奖愕膱龊?。運轉(zhuǎn)時軸瓦溫度升高，由于油的膨脹系數(shù)比金屬大，油自動進入摩擦表面起到潤滑作用。含油軸承加一次油，可使用較長時間。5）多孔質(zhì)金屬材料橡膠軸承：具有較大的彈性，能減輕振動使運轉(zhuǎn)平穩(wěn)，可用水潤滑。常用于潛水泵、沙石清洗機、鉆機等有泥沙的場合。工程塑料：具有摩擦系數(shù)低、可塑性、跑合性良好、耐磨、耐腐蝕、可用水、油及化學(xué)溶液等潤滑的優(yōu)點。缺點：導(dǎo)熱性差、膨脹系數(shù)大、容易變形。為改善此缺陷，可作為軸承襯粘復(fù)在金屬軸瓦上使用。6）非金屬材料碳--石墨：是電機電刷常用材料，具有自潤滑性，用于不良環(huán)境中。木材：具有多孔結(jié)構(gòu)，可在灰塵極多的環(huán)境中使用。14含油軸承：用粉末冶金法制作的軸承，具有多孔組織，可存儲潤滑表12-2常用軸瓦及軸承襯材料的性能15表12-2常用軸瓦及軸承襯材料的性能15§12-4滑動軸承軸瓦結(jié)構(gòu)一、軸瓦的形式和結(jié)構(gòu)按構(gòu)造分類整體式對開式按加工分類按尺寸分類按材料分類需從軸端安裝和拆卸，可修復(fù)性差?？梢灾苯訌妮S的中部安裝和拆卸，可修復(fù)。軸瓦的類型整體軸套對開式軸瓦16§12-4滑動軸承軸瓦結(jié)構(gòu)一、軸瓦的形式和結(jié)構(gòu)按構(gòu)造§12-4滑動軸承軸瓦結(jié)構(gòu)一、軸瓦的形式和結(jié)構(gòu)按構(gòu)造分類按加工分類按尺寸分類按材料分類軸瓦的類型厚壁薄壁潘存云教授研制薄壁軸瓦潘存云教授研制厚壁軸瓦整體式對開式節(jié)省材料，但剛度不足，故對軸承座孔的加工精度要求高。具有足夠的強度和剛度，可降低對軸承座孔的加工精度要求。17§12-4滑動軸承軸瓦結(jié)構(gòu)一、軸瓦的形式和結(jié)構(gòu)按構(gòu)造§12-4滑動軸承軸瓦結(jié)構(gòu)一、軸瓦的形式和結(jié)構(gòu)按構(gòu)造分類按加工分類按尺寸分類按材料分類軸瓦的類型單材料多材料單一材料潘存云教授研制兩種材料強度足夠的材料可以直接作成軸瓦，如黃銅，灰鑄鐵。軸瓦襯強度不足，故采用多材料制作軸瓦。厚壁薄壁整體式對開式18§12-4滑動軸承軸瓦結(jié)構(gòu)一、軸瓦的形式和結(jié)構(gòu)按構(gòu)造潘存云教授研制§12-4滑動軸承軸瓦結(jié)構(gòu)一、軸瓦的形式和結(jié)構(gòu)按構(gòu)造分類按加工分類按尺寸分類按材料分類軸瓦的類型鑄造軸瓦卷制軸套鑄造軋制鑄造工藝性好，單件、大批生產(chǎn)均可，適用于厚壁軸瓦。只適用于薄壁軸瓦，具有很高的生產(chǎn)率。單材料多材料厚壁薄壁整體式對開式19潘存云教授研制§12-4滑動軸承軸瓦結(jié)構(gòu)一、軸瓦的形式和潘存云教授研制----將軸瓦一端或兩端做凸緣。凸緣定位二、軸瓦的定位方法軸向定位凸耳(定位唇)定位凸耳凸緣目的：防止軸瓦與軸承座之間產(chǎn)生軸向和周向的相對移動。20潘存云教授研制----將軸瓦一端或兩端做凸緣。凸緣定位二、潘存云教授研制潘存云教授研制潘存云教授研制潘存云教授研制緊定螺釘周向定位銷釘三、軸瓦的油孔和油槽作用：把潤滑油導(dǎo)入軸頸和軸承所構(gòu)成的運動副表面。進油孔油槽F21潘存云教授研制潘存云教授研制潘存云教授研制潘存云教授研制緊定潘存云教授研制潘存云教授研制潘存云教授研制潘存云教授研制開孔原則：形式：按油槽走向分——沿軸向、繞周向、斜向、螺旋線等。F2)軸向油槽不能開通至軸承端部，應(yīng)留有適當(dāng)?shù)挠头饷妗?)盡量開在非承載區(qū)，盡量不要降低或少降低承載區(qū)油膜的承載能力；雙軸向油槽開在軸承剖分面上δδ單軸向油槽在最大油膜厚度處φa22潘存云教授研制潘存云教授研制潘存云教授研制潘存云教授研制開孔潘存云教授研制潘存云教授研制45?寬徑比B/d----軸瓦寬度與軸徑直徑之比。重要參數(shù)液體潤滑摩擦的滑動軸承:B/d=0.5~1非液體潤滑摩擦的滑動軸承:B/d=0.8~1.5軸承剖分面常布置成與載荷垂直或接近垂直。載荷傾斜時結(jié)構(gòu)如圖大型液體滑動軸承常設(shè)計成兩邊供油的形式，既有利于形成動壓油膜，又起冷卻作用。Bd23潘存云教授研制潘存云教授研制45?寬徑比B/d----軸瓦§12-5滑動軸承潤滑劑的選擇一、概述作用：降低摩擦功耗、減少磨損、冷卻、吸振、防銹等。分類液體潤滑劑----潤滑油半固體潤滑劑----潤滑脂固體潤滑劑二、潤滑脂及其選擇

特點：無流動性，可在滑動表面形成一層薄膜。適用場合：要求不高、難以經(jīng)常供油，或者低速重載以及作擺動運動的軸承中。24§12-5滑動軸承潤滑劑的選擇一、概述作用：降１．當(dāng)壓力高和滑動速度低時，選擇針入度小一些的品種；反之，選擇針入度大一些的品種。選擇原則：２．所用潤滑脂的滴點，一般應(yīng)較軸承的工作溫度高約20～30℃，以免工作時潤滑脂過多地流失。３．在有水淋或潮濕的環(huán)境下，應(yīng)選擇防水性能強的鈣基或鋁基潤滑脂。在溫度較高處應(yīng)選用鈉基或復(fù)合鈣基潤滑脂。25１．當(dāng)壓力高和滑動速度低時，選擇針入度小一些的品種；反之，選表12-3滑動軸承潤滑脂的選擇

壓力(強)p/Mpa軸頸圓周速度v/(m/s)最高工作溫度℃選用的牌號≤1.0≤1753號鈣基脂1.0~6.50.5~5552號鈣基脂≥6.5≤0.5753號鈣基脂≤6.50.5~51202號鈣基脂≥6.5≤0.51101號鈣鈉基脂1.0~6.5≤1-55~110鋰基脂>6.50.5602號壓延機脂注：1)在潮濕環(huán)境，溫度在75~120的條件下，應(yīng)考慮選用鈣-鈉基潤滑脂；2)在潮濕環(huán)境，溫度在75以下，沒有3號鈣基脂時也可以用鋁基脂；3)工作溫度在110~120可選用鋰基脂或鋇基脂；4)集中潤滑時，稠度要小些。26表12-3滑動軸承潤滑脂的選擇壓力(強)p/Mpa但p<10MPa時可忽略。變化很小潤滑油的特性：1）溫度t↑2）壓力p↑選用原則：1)載荷大、轉(zhuǎn)速低的軸承，宜選用粘度大的油；2)載荷小、轉(zhuǎn)速高的軸承，宜選用粘度小的油；→η↓ →η↑ 二、潤滑油及其選擇3)高溫時，粘度應(yīng)高一些；低溫時，粘度可低一些。27但p<10MPa時可忽略。變化很小潤滑油的特性：1）溫度潘存云教授研制表12-4滑動軸承潤滑油的選擇

<0.1L-AN68、110、150<0.1L-AN1500.1~0.3L-AN68、1100.1~0.3L-AN100、1500.3~2.5L-AN46、680.3~0.6L-AN1002.5~5L-AN32、460.3~1.2L-AN68、1005~9.0L-AN15、22、321.2~2.0L-AN68>9.0L-AN7、10、15軸徑圓周速度平均壓力軸徑圓周速度平均壓力m/sp<3Mpam/sp<(3~7.5)Mpa注：1）表中潤滑油是以40℃時的運動粘度為基礎(chǔ)的牌號2）不完全液體潤滑，工作溫度<

60℃28潘存云教授研制表12-4滑動軸承潤滑油的選擇<0.1§12-6不完全液體潤滑滑動軸承的設(shè)計計算一、失效形式與設(shè)計準(zhǔn)則工作狀態(tài)：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，工作狀態(tài)為邊界潤滑或混合摩擦潤滑。失效形式：邊界油膜破裂。設(shè)計準(zhǔn)則：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(guān)，目前尚無精確的計算方法，但一般可作條件性計算。校核內(nèi)容：２．驗算摩擦發(fā)熱pv≤[pv]；３．驗算滑動速度v≤[v]。軸承發(fā)熱量與單位面積上的摩擦功耗fpv成正比限制pv即間接限制摩擦發(fā)熱。１．驗算平均壓力p≤[p]；29§12-6不完全液體潤滑滑動軸承的設(shè)計計算一、失效形式與設(shè)潘存云教授研制二、徑向滑動軸承的設(shè)計計算已知條件：外加徑向載荷F(N)、軸頸轉(zhuǎn)速n(r/min) 及軸頸直徑d(mm)驗算及設(shè)計：１.驗算軸承的平均壓力p２.驗算摩擦熱v—軸頸圓周速度，m/s；B—軸瓦寬度，[p]—許用壓強。p=≤[p]FBdFdn

[pv]—軸承材料的許用值。見下頁pv=·

FBdπdn60×1000≤[pv]n—軸速度，m/s；30潘存云教授研制二、徑向滑動軸承的設(shè)計計算已知條件：外加徑潘存云教授研制3.驗算滑動速度V

[v]—材料的許用滑動速度v≤[v][p]；[pv]；[v]見表12-231潘存云教授研制3.驗算滑動速度V[v]—材料的許用表12-2常用軸瓦及軸承襯材料的性能32表12-2常用軸瓦及軸承襯材料的性能32４．確定軸承間隙，選擇相應(yīng)配合軸承間隙△主要由軸的轉(zhuǎn)速n決定，轉(zhuǎn)速n越高，△應(yīng)越大；在相同轉(zhuǎn)速n下，載荷越大，△應(yīng)越小?？蛇x:H9/d9、H8/f7、H7/f6

、H7/g6

、H7/d8一般可選:1）高速、中壓時：△=(0.02～0.03)d2)高速、高壓時：△=(0.0015～0.0025)d3)低速、中壓時：△=(0.0007～0.0012)d2)低速、高壓時：△=(0.0003～0.0006)d二、推力（止推）滑動軸承的計算（見P287）d33４．確定軸承間隙，選擇相應(yīng)配合軸承間隙△主要由軸的轉(zhuǎn)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(dāng)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(nèi)擠壓而形成壓力，迫使進油端的速度往內(nèi)凹，而出油端的速度往外鼓。進油端間隙大而速度曲線內(nèi)凹，出油端間隙小而速度曲線外凸，進出油量相等，同時間隙內(nèi)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(nèi)形成了壓力油膜。這種因運動而產(chǎn)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兩平形板之間不能形成壓力油膜！動壓油膜----因運動而產(chǎn)生的壓力油膜?！?2-7液體動力潤滑徑向滑動軸承的設(shè)計計算34潘存云教授研制潘存云教授研制潘存云教授研制FFFF先分析平行形成動壓油膜的必要條件：1.兩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；3.兩工件表面必須有相對滑動速度，其運動方向必須保證潤滑油從大截面流進，從小截面出來。35形成動壓油膜的必要條件：1.兩工件之間的間隙必須有楔形間隙；潘存云教授研制二、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平衡方程（Navier－Stokes方程），作如下假設(shè)：▲流體的流動是層流;

▲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；▲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(shù)，即p不隨y的變化而變化?！黧w滿足牛頓定律，即；τ=ηdudy實際上粘度隨壓力的增高而增加；即層與層之間沒有物質(zhì)和能量的交換；VBAxzy36潘存云教授研制二、流體動力潤滑基本方程的建立為了得潘存云教授研制取微單元進行受力分析:ττ+dτp+dpppdydz+(τ+dτ)dxdz-(p+dp)dydz–τdxdz=0=dτdydxdpdyduτ=η整理后得：又有：=ηdxdpd2udy2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(dǎo)數(shù)有關(guān)。對y積分得：u=y2+C1y+C2

2η1dxdp邊界條件：當(dāng)y=0時，u=-v→C2=-v當(dāng)y=h時，u=0→C1=h+2η1dxdphv代入得：u=(y2-hy)+2η1dxdpvhy-hVBAxzy壓力流剪切流vvaaccxzyVh0bb37潘存云教授研制取微單元進行受力分析:ττ+dτp+d潘存云教授研制vvFaaccxzy任意截面內(nèi)的流量：依據(jù)流體的連續(xù)性原理，通過不同截面的流量是相等的b-b截面內(nèi)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(jīng)兩個截面的流量相等，故有：=6ηvdxdph0-hh3得：--一維雷諾方程由上式可得壓力分布曲線:p=f(x)在b-b處：h=h0，p=pmax速度梯度du/dy呈線性分布，其余位置呈非線性分布。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(guān)系。pmaxxph0bb38潘存云教授研制vvFaaccxzy任意截面內(nèi)的流量：依據(jù)流體潘存云教授研制▲軸承的孔徑D和軸頸的直徑d名義尺寸相等；直徑間隙Δ是公差形成的。▲軸頸上作用的液體壓力與F相平衡，在與F垂直的方向，合力為零。▲軸頸最終的平衡位置可用偏位角φa和偏心距e來表示。▲軸承工作能力取決于hmin，它與η、ω、Δ和F等有關(guān)，應(yīng)保證hmin≥[h]。F∑Fy=F∑Fx≠0徑向滑動軸承動壓油膜的形成過程：靜止→爬升→將軸起抬轉(zhuǎn)速繼續(xù)升高→質(zhì)心左移→穩(wěn)定運轉(zhuǎn)工作轉(zhuǎn)速eφahmine---偏心距∑Fy=F∑Fx=0三階段：1。軸的啟動階段2。不穩(wěn)定潤滑階段

---混合摩擦潤滑狀態(tài)3。液體動壓潤滑運行階段

---液體摩擦潤滑狀態(tài)39潘存云教授研制▲軸承的孔徑D和軸頸的直徑d名義尺寸相等潘存云教授研制三、徑向滑動軸承的幾何參數(shù)計算

hmin=R－(r+e)=δ－e＝

rψ(1-χ)

定義:χ＝e/δ為偏心率

直徑間隙：Δ＝D－d半徑間隙：δ＝R－r＝Δ/2相對間隙：ψ

＝δ/r＝Δ/d

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，eφa設(shè)：孔、軸半徑分別為R、r；直徑為D、d；

偏心距為e；偏位角為φ

a。Ddo1o注：偏心率χ的大小反映了軸承的承載能力。 當(dāng)載荷很小或轉(zhuǎn)速很高時，χ≈0，此時軸、孔中心接 近重合，油楔消失，hmin≈δ；

當(dāng)載荷很大或轉(zhuǎn)速很小時，χ≈1，此時軸頸與軸瓦接 觸，hmin≈0，油膜被破壞；Fhmin最小油膜厚度hmin

：40潘存云教授研制三、徑向滑動軸承的幾何參數(shù)計算hmin求任意位置的油膜厚度h設(shè)o為極點；連心線oo1為極坐標(biāo)的極軸在三角形中有：R2

＝e2+（r+h)2–2e(r+h)cosφ潘存云教授研制hmineφah0hDdo1oF設(shè)任意角φ處的油膜厚度：h壓力最大處的油膜厚度：h0；φ0

油楔入口：h1；φ1

油楔出口：h2；φ2φ略去二次微量，并取根號為正號，得：任意位置油膜厚度：

壓力最大處的油膜厚度：41求任意位置的油膜厚度h設(shè)o為極點；連心線oo1為極坐標(biāo)的極軸四、徑向滑動軸承的工作能力設(shè)計1、主要失效形式：（油楔破壞）1）粘著磨損：由于外載過大或溫升過高等，油楔被破壞， 造成軸與軸承粘著咬死。措施：保證軸承具有一定的承載能力，同時嚴格控制溫升2）磨粒磨損：由于油中污物或外界的雜質(zhì)的進入等引起措施：定期檢查油，加強密封。（鐵譜技術(shù)）2、承載能力計算：（油楔破壞）計算前提條件：（任意點油膜壓力可由雷諾方程得到，而雷諾方程是 建立在層流基礎(chǔ)之上，滿足層流條件）42四、徑向滑動軸承的工作能力設(shè)計1、主要失效形式：（油楔破壞將dx=rdφ,v=rω，h0,h代入上式得：=6ηvdxdph0-hh3將一維雷諾方程：改寫成極坐標(biāo)的形式積分得：任意位置壓力承載能力計算思路：任意位置油膜厚度：

壓力最大處的油膜厚度：由前知：潘存云教授研制eh0ho1oFφ43將dx=rdφ,v=rω，h0,h代入上式得：=6ηv積分可得軸承單位寬度上的油膜承載力：在外載荷方向的分量：理論上只要將py乘以軸承寬度B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漏出來，考慮這一影響時，壓力沿軸向呈拋物線分布。44積分可得軸承單位寬度上的油膜承載力：在外載荷方向的分量：潘存云教授研制潘存云教授研制油膜壓力沿軸向的分布：理論分布曲線----水平直線，各處壓力一樣；實際分布曲線----拋物線。且曲線形狀與軸承的寬徑比B/d有關(guān)。FdD

B

B

FdDB/d=1/4FdDB/d=1/3FdDB/d=1/2FdDB/d=1潘存云教授研制FdD……B/d=∞

45潘存云教授研制潘存云教授研制油膜壓力沿軸向的分布：實際分布曲潘存云教授研制潘存云教授研制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單位寬度上的油膜壓力；C’為取決于寬徑比和偏心率的系數(shù);對于有限寬度軸承，油膜的總承載能力為式中Cp為承載量系數(shù)，計算很困難，工程上可查表確定。dDFyz

B

或解釋這些參數(shù)的含義z46潘存云教授研制潘存云教授研制油膜沿軸承寬度上的壓力分布表達式表12-6有限寬度滑動軸承的承載量系數(shù)Cp47表12-6有限寬度滑動軸承的承載量系數(shù)Cp47Cp=f(α、χ、B/d)承載量系數(shù)但χhminα一定時：Cp∝(χ、B/d)； B/d一定下：χCp承載能力討論：1）2）由上公式可知：（1）已知軸承的幾何參數(shù)及運動參數(shù)，可求出承載量F（2）已知外載荷F及運動參數(shù)，可設(shè)計出軸承的幾何參數(shù)48Cp=f(α、χ、B/d)承載量系數(shù)但χ3、最小油膜厚度hmin

動力潤滑軸承的設(shè)計應(yīng)保證：hmin≥[h]其中：[h]=S(Rz1+Rz2)S——安全系數(shù)，常取S≥2。一般軸承可取為3.2μm和6.3μm，1.6μm和3.2μm。重要軸承可取為0.8μm和1.6μm，或0.2μm和0.4μm。Rz1、Rz2——分別為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493、最小油膜厚度hmin動力潤滑軸承的設(shè)計應(yīng)保證：hmin4、軸承的熱平衡計算熱平衡方程：產(chǎn)生的熱量=散失的熱量

Q=Q1+Q2

其中，摩擦熱：Q=fρvW式中:q----潤滑油流量m3/s；ρ----滑油密度kg/m3；c

----潤滑油的比熱容，J/(kg.℃)；ti----油入口溫度℃；to

----油出口溫度℃；α3----表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)W/(m2.℃)。潤滑油帶走的熱：Q1=qρc(to-ti)W軸承散發(fā)的熱：Q2=α3πdB(to-ti)W504、軸承的熱平衡計算熱平衡方程：產(chǎn)生的熱量=散失的熱量溫升公式：其中----潤滑油流量系數(shù)；查圖12-1651溫升公式：其中----摩擦系數(shù)：系數(shù)ξ與寬徑比有關(guān)，若B/d<1，則ξ=(B/d)1.5

若B/d≥1，則ξ=1由于軸承內(nèi)部各處溫度不一樣，計算時采用平均溫度:為了保證軸承能正常，其平均溫度:tm≤50~70℃（設(shè)計時先取tm）設(shè)計時，應(yīng)使進油溫度:ti=tm-?t/2≈35~40℃當(dāng)ti>35~40℃時，表明軸承承載能力有冗余，可采取如下措施：（表明?t較小，使ti較大

）

▲增大表面粗糙度，以降低成本；▲減小間隙，提高旋轉(zhuǎn)精度；▲加寬軸承，充分利用軸承的承載能力。52摩擦系數(shù)：系數(shù)ξ與寬徑比有關(guān)，若B/d<1，則ξ=(B當(dāng)ti＜35～40℃時，表明軸承的承載能力不足，可采取如下措施：（表明?t過大，使ti較小

）

▲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(dāng)增大軸承間隙；▲提高軸和軸承的加工精度?！黾永鋮s裝置：加風(fēng)扇、冷卻水管、循環(huán)油冷卻；設(shè)計時，應(yīng)使出油溫度:t0=tm+?t/2≤80℃～100℃53當(dāng)ti＜35～40℃時，表明軸承的承載能力不五、軸承參數(shù)的選擇取值范圍：B/d=0.3～1.5影響效果：B/d小，有利于提高穩(wěn)定性，增大端排泄量以降低溫度；B/d大，增大軸承的承載能力。0.6～1.5----電動機、發(fā)電機、離心機、 齒輪變速器；1、寬徑比B/d應(yīng)用:B/d=0.3～1.0----汽輪機、鼓風(fēng)機；0.8～1.2----機車、拖拉機；0.6～0.9----軋鋼機。2、相對間隙ψ影響因素：載荷和速度，軸徑尺寸，寬度/直徑，調(diào)心能力， 加工精度。54五、軸承參數(shù)的選擇取值范圍：B/d=0.3～1.5Ψ的選取原則：1）速度高，ψ取大值；2）載荷大，ψ取小值；應(yīng)用:ψ=

0.001～0.0002----汽輪機、電動機、發(fā)電機、 齒輪變速器；0.0002～0.0015---軋鋼機鐵路機車輛；0.0002～0.00125--機床、內(nèi)燃機；0.0002～0.00125--鼓風(fēng)機、離心機。一般軸承，按如下經(jīng)驗公式計算：3）直徑大，寬徑比小，調(diào)心性能好，加工精度高，ψ取小值，反之ψ取大值。55Ψ的選取原則：2）載荷大，ψ取小值；應(yīng)用:ψ=3、潤滑油粘度η

▲η對承載能力，功耗、溫升都有影響；▲根據(jù)平均溫度：tm=(ti+to)/2決定潤滑油粘度；▲設(shè)計時假設(shè)，tm=50~70℃，計算所得應(yīng)在：ti=35~40℃；t0≤80~100℃

▲初始計算時，可取：563、潤滑油粘度η▲η對承載能力，功耗、溫升都有影響；六、液體動力潤滑徑向滑動軸承的設(shè)計過程１．已知條件：外加徑向載荷F(N)，軸頸轉(zhuǎn)速n(r/min)及軸頸直徑d(mm)。2．求：1）軸承材料，潤滑油 2）軸承幾何參數(shù)：ψ，e,B,χ

3）軸頸與軸孔的間隙配合57六、液體動力潤滑徑向滑動軸承的設(shè)計過程１．已知條件：外設(shè)計步驟①選擇軸承材料，驗算p、v、pv。c)層流條件校核a)

hmin≥[h]b)熱平衡計算（校核潤滑油出、入口油溫）。②選擇潤滑油③根據(jù)直徑間隙Δ，選擇間隙配合④軸承工作能力校核（三個方面）例題(P297)58設(shè)計步驟①選擇軸承材料，驗算p、v、pv。c)層流條件例題(P297)解：定軸承寬B,選軸承材料

１．定B

由機床用軸承，常用B/d=0.8~1.2,取B/d=１ 則B＝（B/d）×d=200mm=0.2m

3．選軸承材料

2．求運動、動力參數(shù)59例題(P297)解：１．定B3．選軸承材料 2．求運動、動二.選潤滑油初估油動力黏度: 計算對應(yīng)的運動黏度: 查表4-1:選全損耗系統(tǒng)用油L—AN68查圖4-9;L—AN68潤滑油 60二.選潤滑油初估油動力黏度: 計算對應(yīng)的運動黏度: 三.選軸瓦與軸之間的間隙配合1.初定相對間隙 :2.初定直徑間隙 :3.選間隙配合(盡量采用基孔制) 查《機械設(shè)計課程設(shè)計》P153，選間隙配合：F6/d7注:也可選F7/d7;F8/d8;G8/d7等多個比較61三.選軸瓦與軸之間的間隙配合1.初定相對間隙 :2.四.軸承工作能力的校核計算3個校核計算楔形油膜有一定厚度（hmin≥[h]）和承載能力熱平衡計算，控制油溫層流條件校核一）直徑間隙△=△min=0.22mm時：1。承載能力計算，求偏心率χ，并驗算hmin62四.軸承工作能力的校核計算3個校核計算楔形油膜有一定厚度確定[h]:∵按加工精度要求，取軸頸表面粗糙度等級為0.81.6取軸孔表面粗糙度等級為查表7-6得：軸頸Rz1=0.0032mm;軸承孔Rz2=0.0063mm取安全系數(shù)s=2由式12-26：[h]=s(Rz1+Rz2)=19μm∴hmin=37.42μm>[h];滿足要求2。熱平衡計算1）求摩擦系數(shù)∵B/d=1;取隨寬徑比變化的系數(shù)ξ=163確定[h]:∵按加工精度要求，取軸頸表面粗糙度等級為02）查潤滑油流量系數(shù)由B/d=1及χ=0.6598;查圖12-163）求溫升△t642）查潤滑油流量系數(shù)3）求溫升△t4）校核入口油溫t

i和出口油溫t

o入口油溫t

I=t

m-△t/2=50-22.485/2=38.5℃<40℃出口油溫t

o=t

m+△t/2=50+22.485/2=61.3℃<80℃;可行3。層流條件校核∵半徑間隙δ=△/2=0.22/2=0.11mm=0.00011m二）直徑間隙△=△max=0.295mm時： 按上述步驟進行軸承工作能力的校核計算， 如可行，則上述設(shè)計可用，否則要調(diào)整直徑間隙△，重新計算。654）校核入口油溫ti和出口油溫to入口油溫tI=t§12-8其它形式滑動軸承簡介P29366§12-8其它形式滑動軸承簡介P29366思考題1.什么場合下應(yīng)采用滑動軸承?2.滑動軸承與滾動軸承性能有何不同?3.對軸承材料提出的主要要求是什么?4.常用的軸瓦有哪幾類？其主要特點是什么？不完全液體潤滑滑動軸承的失效形式及設(shè)計準(zhǔn)則是什么?6.試述徑向滑動軸承形成流體動力潤滑的過程。7.試述寬徑比B/d的選擇原則及對軸承承載能力的影響。8．許用油膜厚度［h］取決于哪些因素？為何要提出［h］的概念？67思考題1.什么場合下應(yīng)采用滑動軸承?67第12章滑動軸承主要內(nèi)容：1.滑動軸承的特點及典型結(jié)構(gòu)2．軸瓦的材料及選用3.不完全液體潤滑滑動軸承的設(shè)計準(zhǔn)則及 設(shè)計方法4.液體動力潤滑徑向滑動軸承的設(shè)計方法重點內(nèi)容：1.不完全液體潤滑滑動軸承的設(shè)計方法2.液體動力潤滑徑向滑動軸承的設(shè)計方法

68第12章滑動軸承主要內(nèi)容：重點內(nèi)容：1分類§12-1滑動軸承概述一、滑動軸承的分類按受載方向分按潤滑狀態(tài)分不完全液體潤滑滑動軸承液體潤滑滑動軸承液體動力潤滑軸承液體靜壓潤滑軸承向心(徑向)軸承推力(止推)軸承69分§12-1滑動軸承概述一、滑動軸承的分類按受載二、滑動軸承的應(yīng)用領(lǐng)域1.工作轉(zhuǎn)速特高的軸承，汽輪發(fā)電機；2.要求對軸的支承位置特別精確的軸承，如精密磨床；3.特重型的軸承，如水輪發(fā)電機；4.承受巨大沖擊和振動載荷的軸承，如破碎機；5.根據(jù)裝配要求必須做成剖分式的軸承，如曲軸軸承；6.在特殊條件下（如水中、或腐蝕介質(zhì)）工作的軸承，如艦艇螺旋槳推進器的軸承；7.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。三、滑動軸承的設(shè)計內(nèi)容1。軸承的型式和結(jié)構(gòu)選擇；2。軸瓦的結(jié)構(gòu)和材料選擇；3。軸承的參數(shù)設(shè)計；4。潤滑劑的選擇及供應(yīng)；5。軸承工作能力及熱平衡計算。70二、滑動軸承的應(yīng)用領(lǐng)域1.工作轉(zhuǎn)速特高的軸承，汽輪發(fā)電機滾動軸承與滑動軸承性能對照（表13－11P337）71滾動軸承與滑動軸承性能對照（表13－11P337）4一、向心(徑向)滑動軸承組成：軸承座、軸套或軸瓦等。§12-2滑動軸承的結(jié)構(gòu)型式油杯孔軸套1)結(jié)構(gòu)簡單，成本低廉。應(yīng)用：低速、輕載或間歇性工作的機器中。2)因磨損而造成的間隙無法調(diào)整。3)只能從沿軸向裝入或拆下。1)整體式向心滑動軸承軸承座特點：72一、向心(徑向)滑動軸承組成：軸承座、軸套或軸瓦等?！?2將軸承座或軸瓦分離制造，兩部分用聯(lián)接螺栓。剖分式向心滑動軸承螺紋孔軸承座軸承蓋聯(lián)接螺栓剖分軸瓦2)剖分式向心滑動軸承特點：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。榫口73將軸承座或軸瓦分離制造，兩部分用聯(lián)接螺栓。剖分式向心滑動軸承潘存云教授研制潘存云教授研制作用：用來承受軸向載荷二、推力滑動軸承結(jié)構(gòu)形式：潘存云教授研制21F1F2F21F21空心式---軸頸接觸面上壓力分布較均勻，潤滑條件比實心式要好。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，有時還可承受雙向軸向載荷。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50%。74潘存云教授研制潘存云教授研制作用：用來承受軸向載荷二、潘存云教授研制潘存云教授研制潘存云教授研制結(jié)構(gòu)特點：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塊。其數(shù)量一般為6～12。---傾角固定，頂部預(yù)留平臺，類型固定式可傾式用來承受停車后的載荷。---傾角隨載荷、轉(zhuǎn)速自行調(diào)整，性能好。

FF巴氏合金繞此邊線自行傾斜F75潘存云教授研制潘存云教授研制潘存云教授研制結(jié)構(gòu)特點：在軸的§12-3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（P277）磨粒磨損,刮傷,膠合,疲勞剝落,腐蝕.潘存云教授研制軸瓦失效實例:潘存云教授研制疲勞點蝕潘存云教授研制表面劃傷潘存云教授研制軸瓦磨損76§12-3滑動軸承的失效形式及常用材料一、滑動軸承常見失效二、滑動軸承的材料(一)軸承材料性能的要求1)減摩性----材料副具有較低的摩擦系數(shù)。2)耐磨性----材料的抗磨性能，通常以磨損率表示。3)抗膠合----材料的耐熱性與抗粘附性。4)摩擦順應(yīng)性----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。5)嵌入性----材料容納硬質(zhì)顆粒嵌入，從而減輕軸承滑動表面 發(fā)生刮傷或磨粒磨損的性能。6)磨合性----軸瓦與軸頸表面經(jīng)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。指在軸承結(jié)構(gòu)中直接參與摩擦部分的材料，如軸瓦和軸承襯的材料。軸承襯軸套或軸瓦(包括軸承襯)77二、滑動軸承的材料(一)軸承材料性能的要求1)減摩性---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。軸承襯此外還應(yīng)有足夠的強度和抗腐蝕能力、良好的導(dǎo)熱性、工藝性和經(jīng)濟性。能同時滿足這些要求的材料是難找的，但應(yīng)根據(jù)具體情況主要的使用要求?；瑒虞S承材料金屬材料非金屬材料軸承合金銅合金鋁基軸承合金鑄鐵多孔質(zhì)金屬材料工程塑料碳—石墨橡膠木材(二)常用軸承材料78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潘存云教授研制潘存云教授研制1)軸承合金（白合金、巴氏合金）是錫、鉛、銻、銅等金屬的合金，錫或鉛為基體。優(yōu)點：f小，抗膠合性能好、對油的吸附性強、耐腐蝕性好、容易跑合、是優(yōu)良的軸承材料，常用于高速、重載的軸承。缺點：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。工作溫度：t＜120℃

由于巴式合金熔點低軸瓦軸承襯79潘存云教授研制潘存云教授研制1)軸承合金（白合金、巴氏合2）銅合金優(yōu)點：青銅強度高、承載能力大、耐磨性和導(dǎo)熱性 都優(yōu)于軸承合金。工作溫度高達250℃。缺點：可塑性差、不易跑合、與之相配的軸頸必須淬硬。青銅可以單獨制成軸瓦，也可以作為軸承襯澆注在鋼或鑄鐵軸瓦上。鋁青銅鉛青銅錫青銅→中速重載→中速中載→低速重載3）鋁基合金鋁錫合金：有相當(dāng)好的耐腐蝕合和較高的疲勞強度，摩擦性能也較好。在部分領(lǐng)域取代了較貴的軸承合金與青銅。4）鑄鐵：用于不重要、低速輕載軸承。802）銅合金優(yōu)點：青銅強度高、承載能力大、耐磨性和導(dǎo)熱性缺點含油軸承：用粉末冶金法制作的軸承，具有多孔組織，可存儲潤滑油。可用于加油不方便的場合。運轉(zhuǎn)時軸瓦溫度升高，由于油的膨脹系數(shù)比金屬大，油自動進入摩擦表面起到潤滑作用。含油軸承加一次油，可使用較長時間。5）多孔質(zhì)金屬材料橡膠軸承：具有較大的彈性，能減輕振動使運轉(zhuǎn)平穩(wěn)，可用水潤滑。常用于潛水泵、沙石清洗機、鉆機等有泥沙的場合。工程塑料：具有摩擦系數(shù)低、可塑性、跑合性良好、耐磨、耐腐蝕、可用水、油及化學(xué)溶液等潤滑的優(yōu)點。缺點：導(dǎo)熱性差、膨脹系數(shù)大、容易變形。為改善此缺陷，可作為軸承襯粘復(fù)在金屬軸瓦上使用。6）非金屬材料碳--石墨：是電機電刷常用材料，具有自潤滑性，用于不良環(huán)境中。木材：具有多孔結(jié)構(gòu)，可在灰塵極多的環(huán)境中使用。81含油軸承：用粉末冶金法制作的軸承，具有多孔組織，可存儲潤滑表12-2常用軸瓦及軸承襯材料的性能82表12-2常用軸瓦及軸承襯材料的性能15§12-4滑動軸承軸瓦結(jié)構(gòu)一、軸瓦的形式和結(jié)構(gòu)按構(gòu)造分類整體式對開式按加工分類按尺寸分類按材料分類需從軸端安裝和拆卸，可修復(fù)性差。可以直接從軸的中部安裝和拆卸，可修復(fù)。軸瓦的類型整體軸套對開式軸瓦83§12-4滑動軸承軸瓦結(jié)構(gòu)一、軸瓦的形式和結(jié)構(gòu)按構(gòu)造§12-4滑動軸承軸瓦結(jié)構(gòu)一、軸瓦的形式和結(jié)構(gòu)按構(gòu)造分類按加工分類按尺寸分類按材料分類軸瓦的類型厚壁薄壁潘存云教授研制薄壁軸瓦潘存云教授研制厚壁軸瓦整體式對開式節(jié)省材料，但剛度不足，故對軸承座孔的加工精度要求高。具有足夠的強度和剛度，可降低對軸承座孔的加工精度要求。84§12-4滑動軸承軸瓦結(jié)構(gòu)一、軸瓦的形式和結(jié)構(gòu)按構(gòu)造§12-4滑動軸承軸瓦結(jié)構(gòu)一、軸瓦的形式和結(jié)構(gòu)按構(gòu)造分類按加工分類按尺寸分類按材料分類軸瓦的類型單材料多材料單一材料潘存云教授研制兩種材料強度足夠的材料可以直接作成軸瓦，如黃銅，灰鑄鐵。軸瓦襯強度不足，故采用多材料制作軸瓦。厚壁薄壁整體式對開式85§12-4滑動軸承軸瓦結(jié)構(gòu)一、軸瓦的形式和結(jié)構(gòu)按構(gòu)造潘存云教授研制§12-4滑動軸承軸瓦結(jié)構(gòu)一、軸瓦的形式和結(jié)構(gòu)按構(gòu)造分類按加工分類按尺寸分類按材料分類軸瓦的類型鑄造軸瓦卷制軸套鑄造軋制鑄造工藝性好，單件、大批生產(chǎn)均可，適用于厚壁軸瓦。只適用于薄壁軸瓦，具有很高的生產(chǎn)率。單材料多材料厚壁薄壁整體式對開式86潘存云教授研制§12-4滑動軸承軸瓦結(jié)構(gòu)一、軸瓦的形式和潘存云教授研制----將軸瓦一端或兩端做凸緣。凸緣定位二、軸瓦的定位方法軸向定位凸耳(定位唇)定位凸耳凸緣目的：防止軸瓦與軸承座之間產(chǎn)生軸向和周向的相對移動。87潘存云教授研制----將軸瓦一端或兩端做凸緣。凸緣定位二、潘存云教授研制潘存云教授研制潘存云教授研制潘存云教授研制緊定螺釘周向定位銷釘三、軸瓦的油孔和油槽作用：把潤滑油導(dǎo)入軸頸和軸承所構(gòu)成的運動副表面。進油孔油槽F88潘存云教授研制潘存云教授研制潘存云教授研制潘存云教授研制緊定潘存云教授研制潘存云教授研制潘存云教授研制潘存云教授研制開孔原則：形式：按油槽走向分——沿軸向、繞周向、斜向、螺旋線等。F2)軸向油槽不能開通至軸承端部，應(yīng)留有適當(dāng)?shù)挠头饷妗?)盡量開在非承載區(qū)，盡量不要降低或少降低承載區(qū)油膜的承載能力；雙軸向油槽開在軸承剖分面上δδ單軸向油槽在最大油膜厚度處φa89潘存云教授研制潘存云教授研制潘存云教授研制潘存云教授研制開孔潘存云教授研制潘存云教授研制45?寬徑比B/d----軸瓦寬度與軸徑直徑之比。重要參數(shù)液體潤滑摩擦的滑動軸承:B/d=0.5~1非液體潤滑摩擦的滑動軸承:B/d=0.8~1.5軸承剖分面常布置成與載荷垂直或接近垂直。載荷傾斜時結(jié)構(gòu)如圖大型液體滑動軸承常設(shè)計成兩邊供油的形式，既有利于形成動壓油膜，又起冷卻作用。Bd90潘存云教授研制潘存云教授研制45?寬徑比B/d----軸瓦§12-5滑動軸承潤滑劑的選擇一、概述作用：降低摩擦功耗、減少磨損、冷卻、吸振、防銹等。分類液體潤滑劑----潤滑油半固體潤滑劑----潤滑脂固體潤滑劑二、潤滑脂及其選擇

特點：無流動性，可在滑動表面形成一層薄膜。適用場合：要求不高、難以經(jīng)常供油，或者低速重載以及作擺動運動的軸承中。91§12-5滑動軸承潤滑劑的選擇一、概述作用：降１．當(dāng)壓力高和滑動速度低時，選擇針入度小一些的品種；反之，選擇針入度大一些的品種。選擇原則：２．所用潤滑脂的滴點，一般應(yīng)較軸承的工作溫度高約20～30℃，以免工作時潤滑脂過多地流失。３．在有水淋或潮濕的環(huán)境下，應(yīng)選擇防水性能強的鈣基或鋁基潤滑脂。在溫度較高處應(yīng)選用鈉基或復(fù)合鈣基潤滑脂。92１．當(dāng)壓力高和滑動速度低時，選擇針入度小一些的品種；反之，選表12-3滑動軸承潤滑脂的選擇

壓力(強)p/Mpa軸頸圓周速度v/(m/s)最高工作溫度℃選用的牌號≤1.0≤1753號鈣基脂1.0~6.50.5~5552號鈣基脂≥6.5≤0.5753號鈣基脂≤6.50.5~51202號鈣基脂≥6.5≤0.51101號鈣鈉基脂1.0~6.5≤1-55~110鋰基脂>6.50.5602號壓延機脂注：1)在潮濕環(huán)境，溫度在75~120的條件下，應(yīng)考慮選用鈣-鈉基潤滑脂；2)在潮濕環(huán)境，溫度在75以下，沒有3號鈣基脂時也可以用鋁基脂；3)工作溫度在110~120可選用鋰基脂或鋇基脂；4)集中潤滑時，稠度要小些。93表12-3滑動軸承潤滑脂的選擇壓力(強)p/Mpa但p<10MPa時可忽略。變化很小潤滑油的特性：1）溫度t↑2）壓力p↑選用原則：1)載荷大、轉(zhuǎn)速低的軸承，宜選用粘度大的油；2)載荷小、轉(zhuǎn)速高的軸承，宜選用粘度小的油；→η↓ →η↑ 二、潤滑油及其選擇3)高溫時，粘度應(yīng)高一些；低溫時，粘度可低一些。94但p<10MPa時可忽略。變化很小潤滑油的特性：1）溫度潘存云教授研制表12-4滑動軸承潤滑油的選擇

<0.1L-AN68、110、150<0.1L-AN1500.1~0.3L-AN68、1100.1~0.3L-AN100、1500.3~2.5L-AN46、680.3~0.6L-AN1002.5~5L-AN32、460.3~1.2L-AN68、1005~9.0L-AN15、22、321.2~2.0L-AN68>9.0L-AN7、10、15軸徑圓周速度平均壓力軸徑圓周速度平均壓力m/sp<3Mpam/sp<(3~7.5)Mpa注：1）表中潤滑油是以40℃時的運動粘度為基礎(chǔ)的牌號2）不完全液體潤滑，工作溫度<

60℃95潘存云教授研制表12-4滑動軸承潤滑油的選擇<0.1§12-6不完全液體潤滑滑動軸承的設(shè)計計算一、失效形式與設(shè)計準(zhǔn)則工作狀態(tài)：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，工作狀態(tài)為邊界潤滑或混合摩擦潤滑。失效形式：邊界油膜破裂。設(shè)計準(zhǔn)則：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(guān)，目前尚無精確的計算方法，但一般可作條件性計算。校核內(nèi)容：２．驗算摩擦發(fā)熱pv≤[pv]；３．驗算滑動速度v≤[v]。軸承發(fā)熱量與單位面積上的摩擦功耗fpv成正比限制pv即間接限制摩擦發(fā)熱。１．驗算平均壓力p≤[p]；96§12-6不完全液體潤滑滑動軸承的設(shè)計計算一、失效形式與設(shè)潘存云教授研制二、徑向滑動軸承的設(shè)計計算已知條件：外加徑向載荷F(N)、軸頸轉(zhuǎn)速n(r/min) 及軸頸直徑d(mm)驗算及設(shè)計：１.驗算軸承的平均壓力p２.驗算摩擦熱v—軸頸圓周速度，m/s；B—軸瓦寬度，[p]—許用壓強。p=≤[p]FBdFdn

[pv]—軸承材料的許用值。見下頁pv=·

FBdπdn60×1000≤[pv]n—軸速度，m/s；97潘存云教授研制二、徑向滑動軸承的設(shè)計計算已知條件：外加徑潘存云教授研制3.驗算滑動速度V

[v]—材料的許用滑動速度v≤[v][p]；[pv]；[v]見表12-298潘存云教授研制3.驗算滑動速度V[v]—材料的許用表12-2常用軸瓦及軸承襯材料的性能99表12-2常用軸瓦及軸承襯材料的性能32４．確定軸承間隙，選擇相應(yīng)配合軸承間隙△主要由軸的轉(zhuǎn)速n決定，轉(zhuǎn)速n越高，△應(yīng)越大；在相同轉(zhuǎn)速n下，載荷越大，△應(yīng)越小。可選:H9/d9、H8/f7、H7/f6

、H7/g6

、H7/d8一般可選:1）高速、中壓時：△=(0.02～0.03)d2)高速、高壓時：△=(0.0015～0.0025)d3)低速、中壓時：△=(0.0007～0.0012)d2)低速、高壓時：△=(0.0003～0.0006)d二、推力（止推）滑動軸承的計算（見P287）d100４．確定軸承間隙，選擇相應(yīng)配合軸承間隙△主要由軸的轉(zhuǎn)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(dāng)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(nèi)擠壓而形成壓力，迫使進油端的速度往內(nèi)凹，而出油端的速度往外鼓。進油端間隙大而速度曲線內(nèi)凹，出油端間隙小而速度曲線外凸，進出油量相等，同時間隙內(nèi)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(nèi)形成了壓力油膜。這種因運動而產(chǎn)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兩平形板之間不能形成壓力油膜！動壓油膜----因運動而產(chǎn)生的壓力油膜?！?2-7液體動力潤滑徑向滑動軸承的設(shè)計計算101潘存云教授研制潘存云教授研制潘存云教授研制FFFF先分析平行形成動壓油膜的必要條件：1.兩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；3.兩工件表面必須有相對滑動速度，其運動方向必須保證潤滑油從大截面流進，從小截面出來。102形成動壓油膜的必要條件：1.兩工件之間的間隙必須有楔形間隙；潘存云教授研制二、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平衡方程（Navier－Stokes方程），作如下假設(shè)：▲流體的流動是層流;

▲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；▲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(shù)，即p不隨y的變化而變化。▲流體滿足牛頓定律，即；τ=ηdudy實際上粘度隨壓力的增高而增加；即層與層之間沒有物質(zhì)和能量的交換；VBAxzy103潘存云教授研制二、流體動力潤滑基本方程的建立為了得潘存云教授研制取微單元進行受力分析:ττ+dτp+dpppdydz+(τ+dτ)dxdz-(p+dp)dydz–τdxdz=0=dτdydxdpdyduτ=η整理后得：又有：=ηdxdpd2udy2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(dǎo)數(shù)有關(guān)。對y積分得：u=y2+C1y+C2

2η1dxdp邊界條件：當(dāng)y=0時，u=-v→C2=-v當(dāng)y=h時，u=0→C1=h+2η1dxdphv代入得：u=(y2-hy)+2η1dxdpvhy-hVBAxzy壓力流剪切流vvaaccxzyVh0bb104潘存云教授研制取微單元進行受力分析:ττ+dτp+d潘存云教授研制vvFaaccxzy任意截面內(nèi)的流量：依據(jù)流體的連續(xù)性原理，通過不同截面的流量是相等的b-b截面內(nèi)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(jīng)兩個截面的流量相等，故有：=6ηvdxdph0-hh3得：--一維雷諾方程由上式可得壓力分布曲線:p=f(x)在b-b處：h=h0，p=pmax速度梯度du/dy呈線性分布，其余位置呈非線性分布。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(guān)系。pmaxxph0bb105潘存云教授研制vvFaaccxzy任意截面內(nèi)的流量：依據(jù)流體潘存云教授研制▲軸承的孔徑D和軸頸的直徑d名義尺寸相等；直徑間隙Δ是公差形成的?！S頸上作用的液體壓力與F相平衡，在與F垂直的方向，合力為零?！S頸最終的平衡位置可用偏位角φa和偏心距e來表示?！S承工作能力取決于hmin，它與η、ω、Δ和F等有關(guān)，應(yīng)保證hmin≥[h]。F∑Fy=F∑Fx≠0徑向滑動軸承動壓油膜的形成過程：靜止→爬升→將軸起抬轉(zhuǎn)速繼續(xù)升高→質(zhì)心左移→穩(wěn)定運轉(zhuǎn)工作轉(zhuǎn)速eφahmine---偏心距∑Fy=F∑Fx=0三階段：1。軸的啟動階段2。不穩(wěn)定潤滑階段

---混合摩擦潤滑狀態(tài)3。液體動壓潤滑運行階段

---液體摩擦潤滑狀態(tài)106潘存云教授研制▲軸承的孔徑D和軸頸的直徑d名義尺寸相等潘存云教授研制三、徑向滑動軸承的幾何參數(shù)計算

hmin=R－(r+e)=δ－e＝

rψ(1-χ)

定義:χ＝e/δ為偏心率

直徑間隙：Δ＝D－d半徑間隙：δ＝R－r＝Δ/2相對間隙：ψ

＝δ/r＝Δ/d

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，eφa設(shè)：孔、軸半徑分別為R、r；直徑為D、d；

偏心距為e；偏位角為φ

a。Ddo1o注：偏心率χ的大小反映了軸承的承載能力。 當(dāng)載荷很小或轉(zhuǎn)速很高時，χ≈0，此時軸、孔中心接 近重合，油楔消失，hmin≈δ；

當(dāng)載荷很大或轉(zhuǎn)速很小時，χ≈1，此時軸頸與軸瓦接 觸，hmin≈0，油膜被破壞；Fhmin最小油膜厚度hmin

：107潘存云教授研制三、徑向滑動軸承的幾何參數(shù)計算hmin求任意位置的油膜厚度h設(shè)o為極點；連心線oo1為極坐標(biāo)的極軸在三角形中有：R2

＝e2+（r+h)2–2e(r+h)cosφ潘存云教授研制hmineφah0hDdo1oF設(shè)任意角φ處的油膜厚度：h壓力最大處的油膜厚度：h0；φ0

油楔入口：h1；φ1

油楔出口：h2；φ2φ略去