重慶大學機械設計課件-第13章滑動軸承

第13章滑動軸承13.1概述1.滑動軸承的特點：承載能力高，壽命長；運轉平衡，對沖擊和振動敏感性小。用于高速、高精度、重載、結構上要求剖分等場合。應用實例：汽輪機、離心式壓縮機、內(nèi)燃機、大型電機、水泥攪拌機、滾筒清砂機、破碎機等機械常采用滑動軸承。2.滑動軸承的類型1)按潤滑狀態(tài)分：無潤滑軸承非完全液體潤滑軸承液體潤滑軸承2)按承受載荷方向不同分：徑向軸承（承受徑向載荷）止推軸承（承受軸向載荷）徑向止推軸承(同時承受徑向載荷和軸向載荷）設計：陳德淑①無潤滑固體表面直接接觸，因而不允許出現(xiàn)無潤滑?、诜峭耆后w潤滑軸承潤滑狀態(tài)功耗↑磨損↑溫度↑燒毀軸瓦運動副表面有一層厚度<1μm的薄油膜，不足以將兩金屬表面分開，其表面微觀高峰部分仍將相互搓削。比無潤滑的磨損輕，f≈0.1~0.3v有一層壓力油膜將兩金屬表面隔開，彼此不直接接觸。③液體潤滑摩擦和磨損極輕，f≈0.001~0.01vvv特殊軸承除外（固體潤滑、自潤滑軸承）1.整體式徑向滑動軸承組成：軸承座、軸套或軸瓦、聯(lián)接螺栓等。13.2

徑向滑動軸承的結構型式軸承座軸瓦結構簡單，制造方便，成本低廉，但滑動表面磨損后軸承間歇過大時，無法調(diào)整。軸頸只能從端部裝拆，很不方便。這種軸承多用于低速、輕載或間歇工作的機器中。2.對開式徑向滑動軸承組成：軸承座、軸承蓋、剖分軸瓦、雙頭螺柱等。榫口油杯螺紋孔軸承座軸承蓋聯(lián)接螺栓剖分軸瓦對開式徑向滑動軸承裝拆方便，并且軸瓦磨損后可以用減少剖分面處的墊片厚度來調(diào)整軸承間歇，所以應用廣泛。13.3軸瓦的材料和結構1、良好的減摩性、耐磨性和磨合性；2、足夠的強度；3、良好的適應性和嵌藏性；4、良好的導熱性；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。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。軸承襯軸瓦的主要失效形式：磨損、膠合對軸瓦材料的要求：減摩性—材料具有較低摩擦阻力；耐磨性—材料抗磨粒磨損和粘著磨損；磨合性—材料消除表面不平度而使軸瓦與軸徑表面相互吻合的性質(zhì)。5、耐腐蝕、抗膠合能力強；6、良好的工藝性1、軸承合金（白合金、巴氏合金）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。13.3.1軸瓦材料缺點：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＜150℃由于巴氏合金熔點低2、青銅優(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3、具有特殊性能的軸承材料含油軸承：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稀Ｏ鹉z軸承：具有較大的彈性，能減輕振動使運轉平穩(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。塑料軸承：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。運轉時軸瓦溫度升高，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。鑄鐵：用于不重要、低速輕載軸承。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。薄壁軸瓦軸瓦非承載區(qū)內(nèi)表面開有進油口和油溝，以利于潤滑油均勻分布在整個軸徑上。進油孔油溝F厚壁軸瓦整體軸套卷制軸套13.3.2軸瓦結構設計：陳德淑軸承中分面常布置成與載荷垂直或接近垂直。載荷傾斜時結構如圖45?油溝形式寬徑比B/d----軸瓦寬度與軸徑直徑之比。重要參數(shù)非液體潤滑摩擦的滑動軸承:B/d=0.8~1.5Bd13.4

滑動軸承的潤滑13.4.1潤滑劑作用：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1.潤滑油在用的大部分潤滑油為礦物油（石油）粘度η—重要參數(shù)在軸承中，潤滑油最重要的物理參數(shù)是粘度，它是選擇潤滑油的主要依據(jù)。粘度表征液體流動的內(nèi)摩擦特性。設計：陳德淑0.080.070.060.050.040.030.020.0130405060708090℃η潤滑油的特性1）溫度t↑2）壓力p

↑

η↓ 但p＜10MPa時可忽略。變化很小

η↑ 粘—溫圖L-TSA32L-TSA32L-TSA32L-TSA32選用原則1)載荷大、溫度高的軸承，宜選用粘度大的油；2)載荷小、轉速高的軸承，宜選用粘度低的油；2.

潤滑脂潤滑油與各種稠化劑（鈣、鈉、鋁、鋰等金屬皂）混合稠化而成。優(yōu)點：密封簡單、不需要經(jīng)常添加、不易流失；對速度和溫度不敏感，適用范圍廣。缺點：摩擦損耗較大、機械效率低，流動性差，無冷卻效果，不適宜高速場合。目前使用最多的是鈣基脂，有耐水性，常用于60℃以下的各種機械設備的軸承。選用原則：滴點應高于軸承的工作溫度約15—20℃3.

固體潤滑劑聚氟乙烯樹脂用于潤滑油不能勝任工作的場合：高溫、低速重載。石墨二硫化鉬（MoS2）—性能穩(wěn)定、t＞350℃才開始氧化，可在水中工作。

—摩擦系數(shù)低，使用溫度范圍廣(-60~300℃)，但遇水性能下降?！Σ料禂?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。1.油的潤滑方法針閥式油杯彈簧蓋油杯1）滴油潤滑手柄直立時提起針閥，下端油孔敞開，潤滑油流進軸承。調(diào)節(jié)螺母可以控制油孔開口大小調(diào)節(jié)油量。滴油潤滑多用于要求供油可靠的軸承。圖示針閥式油杯13.4.2潤滑方式與供油裝置油芯油杯2）芯捻潤滑圖示芯捻潤滑油杯利用芯捻吸取潤滑油滴到軸頸上。芯捻潤滑不易調(diào)節(jié)供油量，供油不均勻，適用于不需要豐富潤滑的軸承。1.油的潤滑方法1）滴油潤滑13.4.2潤滑方式與供油裝置3）油環(huán)潤滑在軸頸上套一油環(huán)，油環(huán)下部浸在油池中，當軸頸旋轉時，靠摩擦力帶動油環(huán)把潤滑油帶到軸頸上。油環(huán)潤滑只能用于水平布置而且連續(xù)運轉的軸頸。適用的轉速范圍為60～2000r/min。除此之外，油潤滑的潤滑方法還有飛濺潤滑、浸油潤滑、壓力循環(huán)潤滑等。2.潤滑脂的潤滑方法旋蓋式油杯壓注式油杯潤滑脂只能間歇供應?；瑒虞S承的潤滑方法可根據(jù)系數(shù)k選定即式中：P—平均壓強（MPa）V—軸頸的圓周速度（m/s）當時，用潤滑脂潤滑；當時，用滴油潤滑；當時，用油環(huán)或飛濺潤滑；當時，用壓力循環(huán)潤滑。13.5

非完全液體潤滑向滑動軸承的設計計算在液體摩擦狀態(tài)下工作的軸承是最理想的。但對于一般要求不高的軸承，要建立液體摩擦狀態(tài)往往比較困難，并且從經(jīng)濟上來講也是不必要的。而非完全液體潤滑軸承如果設計合理，維護良好，也可以較好地滿足機器運轉的要求。所以，機器上非完全液體潤滑軸承經(jīng)常遇到。維持邊界油膜不遭破裂，這是非完全液體潤滑軸承的設計依據(jù)。但促使邊界油膜破裂的因素十分復雜，目前還缺乏系統(tǒng)理論依據(jù)的計算方法，所以現(xiàn)在所采用的計算方法仍然是簡化的條件性計算。Fr——徑向載荷（N）；B——軸瓦寬度（mm）；d——軸徑（mm）；[p]——許用值（MPa），由表13—2查取。p=≤[p]FrBd1.限制軸承的平均壓力p為了不產(chǎn)生過度磨損，應限制軸承的平均壓力（MPa）式中：低速軸或間歇轉動的軸承只需進行平均壓力校核。2.限制軸承的pv值n——轉速（r/min）；[pv]——許用值（MPa·m/s），由表13—2查取。

pv=·

FrBdπdn60×1000≤[pv]

pv與功耗成正比，它表征了軸承的發(fā)熱因素，pv越大，溫升越高，越容易引起油膜的破裂。限制pv值就是限制軸承的溫升。式中：3.限制滑動速度v當壓強p較小時，即使p與pv值都在許用范圍內(nèi)，也可能由于滑動速度過高而加速磨損。因此還應保證式中：—滑動速度的許用值（m/s），由表13—2查取。非完全液體