第17章滑動軸承

軸承，是所有機器的基礎，是現(xiàn)代社會中不可缺少的產(chǎn)品，素有“機械產(chǎn)業(yè)的糧食”之美稱，它確保所有產(chǎn)品的質(zhì)量和設備的正常運轉(zhuǎn)。1第17章滑動軸承17.1

滑動軸承概述17.2

徑向滑動軸承的主要類型17.3

滑動軸承的材料17.4

軸瓦結構

17.5軸承潤滑材料17.7

滑動軸承的條件性計算17.8

液體動力潤滑的基本方程式17.9

液體動力潤滑軸承的計算2軸承的功用：用來支承軸及軸上零件?！?2-1

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。2．具有小的摩擦力矩，使回轉(zhuǎn)件轉(zhuǎn)動靈活。3．具有一定的支承精度，保證被支承零件的回轉(zhuǎn)精度。一、軸承的基本要求3分類滾動軸承滑動軸承優(yōu)點多，應用廣用于高速、高精度、重載、結構上要求剖分等場合?！?2-1

滑動軸承概述

二、軸承的分類按摩擦性質(zhì)分按受載方向分按滑動表面間潤滑狀態(tài)分向心推力(徑向止推)軸承向心(徑向)軸承推力(止推)軸承液體潤滑滑動軸承不完全液體潤滑滑動軸承（邊界潤滑混合潤滑狀態(tài)）按液體潤滑承載機理分自潤滑液體動力潤滑滑動軸承液體靜壓潤滑滑動軸承4三、滑動軸承的應用領域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；6.根據(jù)裝配要求必須做成剖分式的軸承，如曲軸軸承；

5.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。四、滑動軸承的設計內(nèi)容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(shù)設計潤滑劑及其供應量的確定；軸承工作能力及熱平衡計算。一、向心滑動軸承組成：軸承座、軸套或軸瓦等?！?2-2滑動軸承的結構型式油杯孔軸承(1)

結構簡單，成本低廉。應用：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。整體式向心滑動軸承軸承座特點：6將軸承座或軸瓦分離制造，兩部分用螺栓聯(lián)接。剖分式向心滑動軸承螺紋孔軸承座軸承蓋聯(lián)接螺栓剖分軸瓦剖分式向心滑動軸承特點：結構復雜，可以調(diào)整因磨損而造成的間隙，安裝方便。應用場合：低速、輕載或間歇性工作的機器。榫口7作用：用來承受軸向載荷二、推力滑動軸承結構形式：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。8單環(huán)式——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。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%。結構特點：

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。9——傾角固定，頂部預留平臺

類型固定式可傾式用來承受停車后的載荷?！獌A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F10§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磨粒磨損——進入軸承間隙的硬顆粒有的隨軸一起轉(zhuǎn)動，對軸承表面起研磨作用。刮傷——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。膠合——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，造成軸承損傷。疲勞剝落——在載荷得反復作用下，軸承表面出現(xiàn)與滑動方向垂直的疲勞裂紋，擴展后造成軸承材料剝落。腐蝕——潤滑劑在使用中不斷氧化，所生成的酸性物質(zhì)對軸承材料有腐蝕，材料腐蝕易形成點狀剝落。11微動磨損——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。其它失效形式:氣蝕——氣流沖蝕零件表面引起的機械磨損；流體侵蝕——流體沖蝕零件表面引起的機械磨損；

電侵蝕——電化學或電離作用引起的機械磨損；軸瓦失效實例:疲勞點蝕表面劃傷軸瓦磨損12汽車用滑動軸承故障原因的平均比率其它氣蝕制造精度低腐蝕故障原因6.08.115.911.138.3比率／(％)6.72.85.55.6比率／(％)超載對中不良安裝誤差潤滑油不足不干凈故障原因13二、滑動軸承的材料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。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。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(jīng)濟性。能同時滿足這些要求的材料是難找的，但應根據(jù)具體情況主要的使用要求。14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。軸承襯滑動軸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-石墨橡膠木材常用軸承材料15（1）軸承合金（白合金、巴氏合金）錫Sn、鉛Pb、銻Sb、銅Cu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16（2）銅合金優(yōu)點：青銅強度高、承載能力大、耐磨性和導熱性都優(yōu)于軸承合金。工作溫度高達250℃。缺點：可塑性差、不易跑合、與之相配的軸徑必須淬硬。

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17（3）鋁基合金鋁基合金：

有相當好的耐腐蝕性和較高的疲勞強度，摩擦性能也較好。在部分領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。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

18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、油及化學溶液等潤滑的優(yōu)點。缺點：導熱性差、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：具有多孔結構，可在灰塵極多的環(huán)境中使用。19表12-1常用軸瓦及軸承襯材料的性能材料牌號類別（名稱）錫基軸承合金鉛基軸承合金ZSnSb11Cu6ZSnSb8Cu4ZPbSb16Sn16Cu2ZCuSn10P1(10-1錫青銅)ZPbSb15Sn56Cu3Cd2ZCuSn5Pb5Zn5(5-5-5錫青銅)ZCuPb30(30鉛青銅)ZCuAl10Fe3(10-3鋁青銅)15121015412251230831515101558520601525802011151135351134425552錫青銅鉛青銅鋁青銅最大許用值①性能比較②

平穩(wěn)載荷用于高速、重載下工作的重要軸承，變載荷下易于疲勞，價貴。用于中速、中等載荷作的軸承，不宜受顯著沖擊?？勺鳛殄a銻軸承合金的代用品。用于中速重載及受變載荷的軸承用于中速中載的軸承用于高速、重載軸承，承受變載和沖擊最宜用于潤滑充分的低速重載軸承說明沖擊載荷[p][v][pv]MPam/sMPa·m/s抗咬順應性耐蝕疲勞粘性嵌入性性強度注：①[pv]為不完全潤滑下的許用值②性能比較：1~5依次由佳到差P280續(xù)表12-1常用軸瓦及軸承襯材料的性能材料牌號類別（名稱）黃銅鋁基軸承合金ZCuZn16Si4(16-4硅黃銅)2%鋁錫合金鋁-硅-鎘鍍層HT300HT150HT25020~3514—

431214~35—

—

12221221055110.1~63~0.750.3~0.454511三元電鍍合金銀鍍層灰鑄鐵最大許用值①性能比較②

用于低俗、中載軸承用于高速、中載軸承，是較新的軸承材料，強度高、耐腐蝕、表面性能好?？捎糜谠鰤簭娀裼蜋C軸承宜用于低速、輕載的不重要軸承說明[p][v][pv]MPam/sMPa·m/s抗咬順應性耐蝕疲勞粘性嵌入性性強度注：①[pv]為不完全潤滑下的許用值②性能比較：1~5依次由佳到差1011055111~42~0.5—

4511ZCuZn40Mn4(40-2錳黃銅)28~35—

—

2311耐磨鑄鐵鍍鉛錫青銅作中間層，再鍍10~30μm三元減摩層，疲勞強度高，嵌入性好鍍銀，上附薄層鉛再鍍銦，用于飛機發(fā)動機、柴油有軸承§12-4

滑動軸承軸瓦結構

一、軸瓦的形式和結構按構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，可修復性差?？梢灾苯訌妮S的中部安裝和拆卸，可修復。軸瓦的類型整體軸套對開式軸瓦對開式軸承(整體軸套)§12-4

滑動軸承軸瓦結構

一、軸瓦的形式和結構按構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?！?2-4

滑動軸承軸瓦結構

一、軸瓦的形式和結構按構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。軸承襯強度不足，故采用多材料制作軸瓦。厚壁薄壁整體式對開式§12-4

滑動軸承軸瓦結構

一、軸瓦的形式和結構按構造分類按加工分類按尺寸分類按材料分類軸瓦的類型潘存云教授研制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——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。26緊定螺釘周向定位銷釘27三、軸瓦的油孔和油槽作用：把潤滑油導入軸頸和軸承所構成的運動副表面。潘存云教授研制進油孔油槽潘存云教授研制F28開孔原則：F（2）軸向油槽不能開通至軸承端部，應留有適當?shù)挠头饷?。?）盡量開在非承載區(qū)，盡量不要降低承載區(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φa29潘存云教授研制潘存云教授研制形式：按油槽走向分——沿軸向、繞周向、斜向、螺旋線等。軸承中分面常布置成與載荷垂直或接近垂直。

載荷傾斜時結構下如圖3045?寬徑比B/d

——軸瓦寬度與軸徑直徑之比。寬徑比是重要參數(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大型液體滑動軸承常設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。Bd31§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。32１．當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，應選擇防水性能強的鈣基或鋁基潤滑脂。在溫度較高處應選用鈉基或復合鈣基潤滑脂。33表12-4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。但p<10MPa時可忽略。變化很小0.080.070.060.050.040.030.020.0130405060708090℃η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↑ 粘—溫圖L-TSA32L-TSA32L-TSA32L-TSA32二、潤滑油及其選擇(3)高溫時，粘度應高一些；低溫時，粘度可低一些。35表12-３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-AN1002.5~5

L-AN32、460.3~1.2L-AN68、1005~9.0

L-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/s)p<3MPa/(m/s)p<(3~7.5)MPa

注：（1）表中潤滑油是以40℃時的運動粘度為基礎的牌號（2）不完全液體潤滑，工作溫度小于60℃

36聚氟乙烯樹脂適用場合：用于潤滑油不能勝任工作的場合，如高溫、低速重載、有環(huán)境清潔要求。石墨二流化鉬（MoS2）——性能穩(wěn)定、t>350℃才開始氧化，可在水中工作?！Σ料禂?shù)低，使用溫度范圍廣

(-60～300℃)，但遇水性能下降。——摩擦系數(shù)低，只有石墨的一半。使用方式：1.調(diào)和在潤滑油中；2.涂覆、燒結在摩擦表面形成覆蓋膜；3.混入金屬或塑料粉末中燒結成型。其應用日漸廣泛三、固體潤滑劑及其選擇特點：可在滑動表面形成固體膜。37§12-6

不完全液體潤滑滑動軸承的設計計算一、失效形式與設計準則工作狀態(tài)：因采用潤滑脂、油繩或滴油潤滑，由于軸承得不到足夠的潤滑劑，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。設計準則：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，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]。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。１．驗算平均壓力

p≤[p]，以保證強度要求；38二、徑向滑動軸承的設計計算已知條件：外加徑向載荷F(N)、軸頸轉(zhuǎn)速n(r/mm)及軸頸直徑d(mm)驗算及設計：１.驗算軸承的平均壓力p

２.驗算摩擦熱

pvv—軸頸圓周速度，m/s；

B

—軸瓦寬度

[p]

—許用壓強。

p=≤[p]FBdFdn[pv]

—軸承材料許用值。

pv=·FBdπdn60×1000≤[pv]n—軸速度，m/s；3.驗算滑動速度v

[v]

—材料的許用滑動速度見P280表12-2v≤[v]４．選擇配合一般可選:

H9/d9或H8/f7、H7/f6

39表12-2常用軸瓦及軸承襯材料的性能材料牌號類別（名稱）錫基軸承合金鉛基軸承合金ZSnSb11Cu6ZSnSb8Cu4ZPbSb16Sn16Cu2ZCuSn10P1(10-1錫青銅)ZPbSb15Sn56Cu3Cd2ZCuSn5Pb5Zn5(5-5-5錫青銅)ZCuPb30(30鉛青銅)ZCuAl10Fe3(10-3鋁青銅)15121015412251230831515101558520601525802011151135351134425552錫青銅鉛青銅鋁青銅最大許用值①性能比較②

平穩(wěn)載荷用于高速、重載下工作的重要軸承，變載荷下易于疲勞，價貴。用于中速、中等載荷作的軸承，不宜受顯著沖擊?？勺鳛殄a銻軸承合金的代用品。用于中速重載及受變載荷的軸承用于中速中載的軸承用于高速、重載軸承，承受變載和沖擊最宜用于潤滑充分的低速重載軸承說明沖擊載荷[p][v][pv]MPam/sMPa·

m/s抗咬順應性耐蝕疲勞粘性嵌入性性強度注：①[pv]為不完全潤滑下的許用值②性能比較：1~5依次由佳到差有一徑向滑動軸承，其軸頸直徑d=100mm，B/d=1.4，[p]＝8MPa，[V]=3?m/s，[pV]=15MPa.m/s，轉(zhuǎn)速n=500r/min，問此軸承允許最大工作載荷為多少？所以，允許最大工作載荷為80150N。由此得Vdn=x=xxx=pp/().601000100500601000262m/sF=dBp=xx=572510014080150.N解：<F’=112000N41二、止推滑動軸承的計算≤[p]Fd1d2Fd1d2已知條件：外加徑向載荷F(N)、軸頸轉(zhuǎn)速n(r/mm)(1)

根據(jù)軸向載荷和工作要求，選擇軸承結構尺寸和材料；(2)

驗算平均壓力p；z——軸環(huán)數(shù)42表12-7

止推滑動軸承的[p]、[pv]未淬火鋼青銅4.0~5.01~2.5鑄鐵2.0~2.5[p][pv]軸承合金5.0~6.0淬火鋼軸承合金8.0~9.01~2.5青銅7.5~8.0淬火鋼12~15MPa·m/sMPa軸環(huán)端面、凸緣軸承P287表12-5考慮承載的不均勻性，

多環(huán)止推軸承[p]、[pv]應降低50%3)驗算摩擦熱pv43FFFF先分析平行板的情況。板B靜止，板A以速度v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，進油量與出油量相等，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。

v

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！§12-7

液體動力潤滑徑向滑動軸承的設計計算AABB潘存云教授研制F44如兩板不平行。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(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

vvh1aah2ccvvh0bbF一、動壓潤滑的形成原理和條件動壓油膜——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計計算45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。

v

vvh1aah2cch0bbF46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：2、流體的流動是層流

3、忽略壓力對流體粘度的影響

4、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5、流體是不可壓縮的6、流體中的壓力在各流體層之間保持為常數(shù)1、流體滿足牛頓定律，τ=ηdudyB實際上粘度隨壓力的增高而增加；即層與層之間沒物質(zhì)和能量的交換；vAxzy47取微單元進行受力分析:ττ+dτp+dpppdydz+(τ+dτ)dxdz-(p+dp)dydz–τdxdz=0=dτd

ydxdpdyduτ=η整理后得又有=ηdxdpd2u

dy2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(shù)有關。對y積分得

u=y2+C1y+C2

2η1dxdp邊界條件

當y=0時，u=-v→C2=-v當y=h時，u=0→C1=h+2η1dxdphv代入得

u=(y2-hy)+2η1dxdpvhy-hBAxzyvh相應于單元體處的油膜厚度48vvFaaccxzy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之間的關系。pmaxxph0bb49潘存云教授研制F∑

Fy=F∑

Fx

≠0∑

Fy=F∑

Fx

=0徑向滑動軸承動壓油膜的形成過程：靜止爬升摩擦力將軸抬起轉(zhuǎn)速繼續(xù)升高質(zhì)心左移穩(wěn)定運轉(zhuǎn)達到工作轉(zhuǎn)速e

——偏心距eφahlim50▲

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φa和偏心距e來表示▲

軸承工作能力取決于hlim，它與η、ω、Δ和F等有關，應保證

hlim≥[h]51三、徑向滑動軸承的幾何關系和承載量系數(shù)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

hlim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

eφah0設軸孔半徑為

R,r

直徑為

D，

d，偏心距e

偏位角φahDd52最小油膜厚度

hmin=δ－e＝rψ(1-χ)定義連心線OO1為極坐標的極軸

在三角形中有

R2

＝e2+（r+h)2–2e(r+h)cosφ

略去二次微量，并取根號為正號，得任意位置油膜厚度

53將dx=rdφ,v=rω，h0,h

代入上式得壓力最大處的油膜厚度

φ0為壓力最大處的極角。=6ηvdxdph0-hh3將一維雷諾方程改寫成極坐標的形式積分得

54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。55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。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=∞

56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57表12-7有限寬度滑動軸承的承載量系數(shù)Cp0.30.40.50.60.650.70.750.800.850.900.9250.950.9750.990.3

0.0520.08260.1280.2030.2590.3470.4750.6991.1222.0743.3525.7315.1550.520.4

0.08930.1410.2160.3390.4310.5730.7761.0791.7753.1955.0558.39321.0065.260.5

0.1330.2090.3170.4930.6220.8191.0981.5722.4284.2616.61510.70625.6275.860.60.1820.2830.4270.6550.8191.0701.4182.0013.0365.2147.95612.6429.1783.210.6

0.2340.3610.5380.8161.0141.3121.7202.3993.5806.0299.07214.1431.8888.900.70.2870.4390.6470.9721.1991.5381.952.7544.0536.7219.99215.3733.9992.890.8

0.3390.5150.7541.1181.3711.7452.2483.0674.4597.29410.75316.3735.6696.350.9

0.3910.5890.8531.2531.5281.9292.4693.3724.8087.77211.3817.1837.0098.951.0

0.4400.6580.9471.3771.6692.0972.6643.5805.1068.18611.9117.8638.12101.15

1.1

0.4870.7231.0331.4891.7962.2472.8383.7875.3648.53312.3518.4339.04102.901.2

0.5290.7841.1111.5901.9122.3792.9903.9685.5868.83112.7318.9139.81104.421.3

0.6100.8911.2481.7632.0992.6003.2424.2665.9479.30413.3419.6841.07106.841.4

0.7631.0011.4832.0702.4462.9813.6714.7786.5410.09114.3420.9743.11110.79承載量系數(shù)Cp相對偏心率χB/d四、最小油膜厚度動力潤滑軸承的設計應保證

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，或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

——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觀不平度十點高度Ra加工方法表面粗糙度代號研磨、拋光、超精加工等Ra/μm106.33.21.60.80.40.20.10.05鉆石刀鏜頭、鏜磨鉸、精磨，刮(每平方厘米3~5個點)精車或精鏜，中等磨光，刮(每平方厘米1.5~個點)3.21.60.80.40.20.10.050.0250.012五、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=fρv

W

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

——油出口溫度℃；to

——油入口溫度℃；α3

——表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)W/(m2·℃)。滑油帶走的熱

Q1=qρc(to-ti)W軸承散發(fā)的熱

Q2=α3πdB(to-ti)W60溫升公式其中——潤滑油流量系數(shù)0.30.40.50.60.70.80.9χ

0.240.220.200.180.160.140.120.100.080.060.04qψvBd－=0.4Bd1.3

2.0

1.5

1.0

0.8

0.7

0.6

0.5

0.9

摩擦系數(shù)

系數(shù)ξ與寬徑比有關若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62為了保證軸承能正常，其平均溫度tm≤70℃～80℃

設計時，應使進油溫度:

ti=tm-?t/2≤35℃～40℃當ti>35℃～40℃時，表明軸承承載能力有冗余，可采取如下措施：▲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63當ti<35℃

～40℃時，表明軸承的承載能力不足，可采取如下措施：▲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，適當增大軸承間隙▲提高軸和軸承的加工精度油泵冷卻器冷卻水風冷▲增加冷卻裝置

加風扇、冷卻水管、循環(huán)油冷卻64六、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;寬徑比B/d

應用:

B/d=

0.3～1.0

——汽輪機、鼓風機;

0.8～1.2

——機車、拖拉機;0.6～0.9

——軋鋼機。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。65選取原則：

（1）速度高，ψ取大值；載荷小，ψ取小值；（2）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。應用

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——鼓風機、離心機一般軸承，按如下經(jīng)驗公式計算66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▲設計時假設，tm=50℃

～75℃

，計算所得應在ti=35℃

～40℃▲初始計算時，可取

67七、液體動力潤滑徑向滑動軸承的設計過程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．設計及驗算

（1）保證在平均油溫tm下hmin≥[h]選擇軸承材料，驗算p、v、pv。選擇軸承參數(shù)，如軸承寬度(B)、相對間隙(ψ)

和潤滑油(η)。計算承載量系數(shù)(Cp)并查表確定偏心率(χ)。計算最小油膜厚度(hmin)和許用油膜厚度([h])。68（3）極限工作能力校核根據(jù)直徑間隙(Δ)，選擇配合。根據(jù)最大間隙(Δmax)和最小間隙(Δmin)，校核軸承的最小油膜厚度和潤滑油入口油溫。（4）繪制軸承零件圖（2）驗算溫升計算軸承與軸頸的摩擦系數(shù)(f)。計算軸承溫升(Δt)和潤滑油入口平均溫度(ti

)。根據(jù)寬徑比(B/d)和偏心率(χ)查取潤滑油流量系數(shù)。69設計動壓向心滑動軸承已知：d=200mm、F=65000N、n=3000r/min、要求軸承剖分、L-AN32潤滑油設計項目方案

1方案

2方案

3序號1選結構型式

正剖分軸承、剖分面兩側(cè)供油、包角為

180°2選取寬徑比

0.81.03軸承寬度(m)0.160.24壓強(MPa)2.031.6255速度(m/s)31.46pv值(Mpa.m/s)63.7451.037選軸瓦材料

ZSnSb11Ch6[p]=25、[v]=80、[pv]=1008已知潤滑油牌號

L-AN329初定平均溫度(°C)50設計項目方案

1方案

2方案

3序號10查運動粘度(mm2/s)2011動力粘度(Pa.s)0.01812選擇相對間隙

0.001450.00190.002313選擇軸頸表面粗糙度(μm)1.614選擇軸瓦表面粗糙度(μm)3.2

15承載量系數(shù)

0.7561.2971.5216查偏心率

0.50.660.62517最小油膜厚度(mm)0.07250.06460.0862518計算(2~3)(Rz1+Rz2)值

0.0096~0.014420查摩擦特性系數(shù)

3.5