第16章滑動軸承a1

1第16章滑動軸承16.1摩擦狀態(tài)16.2滑動軸承的特點及結構型式16.3軸瓦及軸承襯材料16.4軸承潤滑材料及方法16.5滑動軸承的條件性計算16.6液體動力潤滑的基本原理16.8其他軸承簡介作業(yè)：(16.1～16.3)、16.52概述1、支承軸及軸上零件，保持軸的旋轉精度2、減少轉軸與支承之間的摩擦與磨損

對于高速、重載、高精度、結構上需要剖分的場合，需采用滑動軸承，如汽輪機、離心式壓縮機、內(nèi)燃機、大型電機等。

在低速受沖擊載荷作用的機器中，也采用滑動軸承，如水泥攪拌機、滾筒清砂機、破碎機等。軸承的功用：分為滑動軸承和滾動軸承兩大類。軸承分類：

滾動軸承是標準件，它具有一系列優(yōu)點，在一般機器中得到廣泛應用。3一、摩擦磨損的基本知識：16.1摩擦狀態(tài)

有相對運動的零件，工作時都會有摩擦和磨損。摩擦是機械運動中的物理現(xiàn)象。

在一般機械中因各種形式的表面損壞而失效的零件占全部零部件報廢零部件的80%。采用潤滑是減少摩擦磨損的有效手段。二、摩擦狀態(tài)

按表面潤滑情況，摩擦可分為：

干摩擦、邊界摩擦、流體摩擦和混合摩擦。4

兩摩擦表面間無潤滑劑，兩固體表面直接接觸的摩擦。這種摩擦功率損失大，磨損嚴重。使得軸承工作時溫升強烈，嚴重時導致軸瓦燒毀。

干摩擦的摩擦阻力最大，f>0.3，磨損最嚴重，零件的使用壽命最短1、干摩擦

因此在滑動軸承中不允許出現(xiàn)干摩擦。5

摩擦表面間有潤滑油存在，由于潤滑油與金屬表面的吸附作用，在金屬表面上形成了一層極薄的邊界油膜。因為油膜厚度小于1m，不足以將兩金屬表面分隔開，運動時兩零件尖峰部分仍直接接觸。這種摩擦稱為邊界摩擦。多數(shù)滑動軸承都是這種摩擦狀態(tài)。2、邊界摩擦

金屬表面覆蓋一層油膜后，雖然不能絕對消除表面磨損，但可以起著減輕磨損的作用。這種摩擦的摩擦系數(shù)，f0.1～0.36

當兩摩擦表面間有充足的潤滑油，并滿足一定的條件時，兩摩擦表面完全被潤滑油分隔開，形成厚度達幾十微米的壓力油膜。這時只有液體之間的摩擦，這種摩擦稱為液體摩擦。重要軸承采用這種摩擦。3、液體摩擦

由于兩摩擦表面被油隔開而不直接接觸，摩擦系數(shù)極?。╢0.001～0.01）

?？梢燥@著的減少摩擦和磨損。7

混合摩擦介于干摩擦、邊界摩擦與液體摩擦之間，在一般機器中最常見。4.混合摩擦（也稱為非液體摩擦）摩擦狀態(tài)

按表面潤滑情況，摩擦可分為：

干摩擦、邊界摩擦、流體摩擦和混合摩擦。8縱坐標：摩擦系數(shù)；橫坐標：軸承特性數(shù)n：軸的轉速；η：潤滑劑動力粘度；p：軸承壓強實驗得到摩擦特性曲線：

916.2滑動軸承的特點及結構型式滑動軸承按承受載荷方向：向心滑動軸承—徑向滑動軸承，主要承受徑向載荷Fr。推力滑動軸承—主要承受軸向載荷Fa。101、徑向滑動軸承

適用范圍：多用在低速、輕載或間歇性工作的機器中。

優(yōu)點：結構簡單，成本低廉。

缺點：軸套磨損后，軸承間隙過大時無法調(diào)整；另外，只能從軸頸端部裝拆，對于重量大的軸或具有中間軸頸的軸，裝拆很不方便，甚至在結構上無法實現(xiàn)。

1）整體式滑動軸承112）剖分式滑動軸承優(yōu)點：這種軸承裝拆方便，且軸瓦磨損后可以用減少剖分面處的墊片厚度來調(diào)整軸承間隙，同時，調(diào)整后應修刮軸承內(nèi)孔。

軸承蓋和軸承座的剖分面常做成階梯形，以便對中和防止橫向錯動。12

軸承中起支承軸頸作用的零件是軸瓦，因此軸瓦是滑動軸承中的重要零件。向心滑動軸承的軸瓦內(nèi)孔是圓柱形。潤滑油由非承載區(qū)引入軸頸；為了便于潤滑油均勻分布在軸頸上，進油口開有油溝13

載荷是垂直向下或略有偏斜時，軸承中分面為水平面；

若載荷方向有較大偏差時，則軸承的中分面也是斜面布置，使中分面垂直或接近垂直于載荷。143）自動調(diào)心式滑動軸承（寬徑比）時采用。15

大型液體潤滑的滑動軸承中，一般采用潤滑油從兩側導入的結構。

為了使?jié)櫥晚樌M入軸瓦與軸間隙，軸瓦兩側面開有油室。162

推力滑動軸承1)固定式推力軸承楔形的傾斜角固定不變，在楔形頂部留出平臺，用來承受停車后的軸向載荷。

2)可傾式推力軸承扇形塊的傾斜角能隨載荷、轉速的變化而自行調(diào)整，性能更為優(yōu)越。1716.3軸瓦及軸承襯材料1）要有足夠的機械強度和可塑性；2）耐磨、抗膠合能力強；3）耐腐蝕性好；4）潤滑性能和熱學性能好(傳熱性好、熱膨帳系數(shù)小)；5）工藝性好；6）經(jīng)濟性好。軸承材料——軸瓦和軸承襯材料主要失效：磨損，其次強度不足引起的疲勞破壞等。對材料的要求18澆注軸承合金的軸瓦19一、軸承合金（又稱白合金、巴氏合金）1、主要成分是：錫Sn，鉛Pb，銻Sb，銅Cu的合金。2、分錫銻軸承合金和鉛銻軸承合金兩大類。以錫或鉛作基體，懸浮銻錫及銅錫的硬晶粒，硬晶粒起耐磨作用，軟基體則增加材料的塑性。

錫銻軸承合金：

1）摩擦系數(shù)小，抗膠合性能良好，對油的吸附性強，耐腐蝕性能好，易跑合；2）常用于高速、重載的軸承；3）價格較貴且高溫時機械強度較差；4）只能作為軸承襯材料。鉛銻軸承合金：

性能與錫銻軸承合金相近，但材料較脆；不宜承受較大的沖擊載荷；一般用于中速、中載的軸承。20二、青銅

主要是銅與錫、鉛、鋅和鋁的合金，運用最廣的軸承材料。強度高，承載能力大，耐磨性與導熱性都優(yōu)于軸承合金?？稍谳^高的溫度下工作。但可塑性差，不易跑合，與之配合的軸頸必須淬硬。可單獨做成軸瓦，也可將青銅澆鑄在鋼或鑄鐵軸瓦內(nèi)壁上銅與錫的合金稱為錫青銅，鉛青銅和鋁青銅屬于無錫青銅。錫青銅用于高速與重載條件；鉛青銅用于中速和中等載荷條件；鋁青銅用于重載和低速條件。21雙金屬軸承以優(yōu)質低碳鋼板為基體，表面燒結鉛錫青銅合金，經(jīng)數(shù)次高溫燒結和致密軋制而成。結合強度高、承載能力大、耐摩性能好等。特別適合于中速中載及低速高載等場合。通過特殊工藝手段，在摩擦面上加工出各種油槽、油穴及油孔，適應各種不同潤滑工況條件。廣泛應用于汽車發(fā)動機、底盤、摩托車離合器、齒輪擦板和起重設備等領域。22三、具有特殊性能的軸承材料

粉末冶金是將不同金屬粉末再加上石墨、硫、錫或鉛等粉末混合后高壓成型，再經(jīng)過高溫燒結而成的多孔性結構材料，又稱陶瓷金屬。使用前需在熱油中浸漬幾小時，使孔隙中充滿潤滑油，故也稱為含油軸承。具有自潤滑性能。

在不重要的或低速輕載的軸承中，也常采用灰鑄鐵或耐磨鑄鐵作為軸瓦材料。23非金屬材料非金屬材料以塑料用的最多。塑料軸承有自潤滑性能，也可用油或水潤滑。主要優(yōu)點：1）摩擦系數(shù)較??；2）有足夠的抗壓、疲勞強度，可承受沖擊載荷；3）耐磨性和跑合性好；4）塑性好，保護軸頸。但導熱性差，線膨脹系數(shù)大，不利于軸承尺寸的穩(wěn)定。24自潤滑軸承填充聚四氟乙烯樹脂經(jīng)模塑加工制成懸浮聚合聚四氟乙烯樹脂與各種填充劑混合成填充聚四氟乙烯樹脂。與純聚四氟乙烯軸承套相比具有低磨耗低磨擦系數(shù)抗蠕變的優(yōu)點，可廣泛應用于蝶閥、球閥、紡織機、染色機、印刷機軸承套等。

填充聚四氟乙烯軸承套25無油潤滑軸承以鋼板為基體，中間燒結球形青銅粉，表面軋制聚四氟乙烯（PTFE）和鉛的混合物，卷制而成，國外同類產(chǎn)品稱為DU。具有摩擦系數(shù)小、耐磨、抗腐蝕性好和無油潤滑的特點。能降低成本、減少機械體積，避免咬軸現(xiàn)象和降低機械噪音等。廣泛應用于各種機械的滑動部位，如印刷機、健身器、液壓搬運車、微電機、汽車、摩托車與農(nóng)林業(yè)機械等。2616.4軸承潤滑材料及方法一、軸承潤滑材料

軸承潤滑的目的在于降低摩擦功耗，減少磨損，同時還可起到冷卻、吸振、防銹等作用。潤滑對滑動軸承的工作能力和使用壽命有重大影響潤滑劑可以分為：1.液體潤滑劑——潤滑油2.半固體潤滑劑——潤滑脂3.固體潤滑劑271、潤滑油

粘度表示了液體流動的內(nèi)摩擦性能?；蛘哒f是流體抵抗剪切變形的能力。

潤滑油沿油層垂直方向的速度的變化率叫做速度梯度，因此層與層存在的液體內(nèi)部摩擦剪應力為：為油層中任一點的速度，是對應于一點的速度梯度；是比例系數(shù)，即液體的動力粘度，簡稱粘度。28動力粘度：國際單位：N.s/m2（P.as）物理單位:P（泊）或cP（厘泊），1P=100cP。

動力粘度又稱為絕對粘度，主要用于流體動力學計算。1Pa.s=1N.s/m2=10P=1000cP運動粘度

等于動力粘度與液體密度的比值：的國際單位是m2/s，常采用物理單位St（斯）或cSt（厘斯），1St=100cSt=10-4m2/s29

潤滑油的粘度是隨溫度的升高而降低的。

潤滑油的粘度隨壓力的升高而增大，當壓力不高時（小于100個大氣壓），變化極小。

潤滑油的運動粘度通常用毛細管粘度計測量。30

工業(yè)上潤滑油廣泛應用礦物油，是從石油中經(jīng)過提取燃油后剩下的重油，再經(jīng)過減壓蒸餾精制而成。

國家標準中按用途不同分有機械油、汽輪機油及齒輪油等。

根據(jù)粘度的不同，每種油又分為不同的牌號，油號越大粘度越高。31潤滑油的選擇外載大—難形成油膜—選粘度高的油速度高—摩擦大—選粘度低的油溫度高—油變稀—選粘度高的油比壓大—油易擠出—選粘度高的油粗糙的表面，選用粘度較高的油；循環(huán)潤滑、芯捻潤滑時，應選用粘度較低的油；飛淺潤滑應選用高品質、能防止與空氣接觸而氧化變質或因激烈攪拌而乳化的油。322、潤滑脂

潤滑脂是由潤滑油和各種稠化劑（如鈣、鈉、鋁、鋰等金屬皂）混合稠化而成的。作為基礎油的大多數(shù)是礦物油，也有合成油。稠化劑大多數(shù)是金屬皂類，也有非金屬皂類。根據(jù)皂類的不同，有鈣基、鈉基、鋰基和鋁基潤滑脂。鈉基脂不耐水而耐高溫；鈣基脂耐水但不耐高溫；鋰基脂既耐水又耐高溫。331）針入度：用質量為150g的標準圓錐體在250C的恒溫下，由脂表面經(jīng)5秒鐘后沉入脂內(nèi)的深度。潤滑脂的主要性能是：2）滴點：在規(guī)定的加熱條件下，潤滑脂從標準量杯的孔口滴下第一滴時的溫度。343、固體潤滑劑

在摩擦表面間加入固體粉末代替流體膜來潤滑，稱為固體潤滑劑。

常用的固體潤滑劑有：石墨、二硫化鉬和聚四氟乙烯，另外還有二硫化鎢等。

一般在超出潤滑油使用范圍之外才考慮使用。35二、軸承潤滑方法

潤滑劑的供應方法可以分為分散潤滑和集中潤滑。集中潤滑是對所有潤滑點采用統(tǒng)一的潤滑系統(tǒng)，通過油管分送潤滑油，裝置復雜，使用方便。

油潤滑有間歇潤滑與連續(xù)潤滑；脂潤滑通常采用間歇供應。各種潤滑方法361、油潤滑1）滴油潤滑372)芯捻或線紗潤滑不易調(diào)節(jié)供油量

3)油環(huán)潤滑只用于水平而連續(xù)運轉的軸頸60r/min～100r/min﹤n﹤1500r/min～2000r/min。

384)飛濺潤滑如齒輪減速器：利用浸入油中的齒輪轉動時將潤滑油飛濺成的油沫沿箱壁和油溝流入軸承。395)浸油潤滑部分軸承直接浸在油中以潤滑軸承。6)壓力循環(huán)潤滑重載、振動或交變載荷的工作條件下，能取得良好的潤滑效果。402.脂潤滑潤滑脂只能間歇供應黃油杯是應用最廣的脂潤滑裝置。潤滑脂貯存在杯體里，杯蓋用螺紋與杯體聯(lián)接，旋擰杯蓋可將潤滑脂壓送到軸承孔內(nèi)。也常用黃油槍向軸承補充潤滑脂。4116.5滑動軸承的條件性計算非液體摩擦滑動軸承失效形式膠合、磨損等設計準則：至少保持在邊界潤滑狀態(tài)，即維持邊界油膜不破裂。計算方法：簡化計算（條件性計算）復雜421、限制軸承平均壓強F—

徑向載荷,N；d—

軸頸直徑,mm；B—

軸瓦有效寬度,mm；[p]—

許用壓強,MPa。目的：防止p過高，油被擠出，產(chǎn)生“過度磨損”。2、限制pv值MPa·m/s∴pv↑→摩擦功耗↑→發(fā)熱量↑→易膠合目的：限制pv是為了限制軸承溫升、防止膠合?！咻S承發(fā)熱量∝單位面積摩擦功耗μpv

一、徑向軸承43二、推力軸承結構：空心、實心、單環(huán)、多環(huán)實心式：空心式：實心式：邊緣v大，磨損快，中間p↑↑，壓力分布不均?？招氖剑簤毫Ψ植季鶆蛐浴?。4445已知：徑向載荷F，轉速n，寬徑比[p]，[pv]。求：保證混合潤滑條件下的軸頸直徑d=？解：1）由：2）由：1)、2)大者≤d∴46獲得液體潤滑的主要方法：

利用軸頸本身回轉時的泵油作用，把油帶入摩擦面間，建立壓力油膜而把兩表面分開，用這種方法來實現(xiàn)液體潤滑的軸承稱為液體動壓軸承。

1.液體靜壓軸承

在滑動表面間用足以平衡外載的壓力輸入潤滑油，人為地將兩表面分開，用這種方法來實現(xiàn)液體潤滑的軸承稱為液體靜壓軸承；

2.液體動壓軸承16.6液體動力潤滑的基本原理471、潤滑油有一定粘度η。2、有一定相對滑動速度v。承載能力∝v；3、相對滑動面之間必須形成收斂形間隙，即：油從大口流進，小口流出。（入口、出口處p＜油楔內(nèi)p）4、有足夠充分的供油量?！?，承載能力↑。η↑→液體動壓潤滑形成的必要條件：483、由于影響液體動壓軸承的參數(shù)較多，相互影響，所以設計中若調(diào)整了某一參數(shù)，將會影響其它參數(shù)，凡受到影響的參數(shù)都應重新計算。注意：1、液體動力潤滑軸承在啟動，停車階段處于非液體摩擦狀態(tài)，設計時，應驗算p≤[p]，pv≤[pv]2、零件有制造誤差，計算時應分別對上偏差對應的ψmax下偏差對應的ψmin兩種狀態(tài)進行計算，必須同時滿足液體動壓狀態(tài)的充分條件。