重慶科創(chuàng)職業(yè)學院師滑動軸承

重慶科創(chuàng)職業(yè)學院師滑動軸承第一頁，共49頁。第12章滑動軸承12.1摩擦、磨損與潤滑基礎知識

12.2滑動軸承的特點、類型和典型結構

12.3軸瓦的材料和軸瓦結構

12.4滑動軸承的潤滑

12.5不完全油膜滑動軸承的設計計算第二頁，共49頁。12.1摩擦、磨損與潤滑基礎知識12.1.1摩擦狀態(tài)圖12-1滑動軸承的摩擦狀態(tài)第三頁，共49頁。12.1.2磨損

1.典型磨損過程圖12-2一般的磨損過程第四頁，共49頁。

（1）跑合磨損階段。在磨損初期，由于新的摩擦副表面較粗糙，真實接觸面積小，比壓較大，在開始的較短時間內(nèi)磨損量較大。經(jīng)跑合后，表面凸峰高度降低，接觸面積增大，磨損速度減緩并趨向穩(wěn)定。初期跑合是一種有益的磨損，可利用它來改善表面性能，提高使用壽命。（2）穩(wěn)定磨損階段。零件經(jīng)過跑合后磨損速度趨緩，處于穩(wěn)定狀態(tài)，這一階段的時間即為零件的使用壽命。（3）劇烈磨損階段。磨損量加大，潤滑狀態(tài)惡化，導致零件迅速報廢。第五頁，共49頁。2.磨損的分類（1）粘著磨損：由于兩摩擦表面間產(chǎn)生粘著現(xiàn)象使材料由一個表面轉移到另一個表面而造成的磨損，稱為粘著磨損。膠合是粘著磨損中最嚴重的形式，會造成大片金屬被撕脫或表面間完全“咬死”，是齒輪、蝸桿等傳動的失效形式之一。（2）磨粒磨損：硬質顆?；蚰Σ帘砻嫔系挠操|突出物，在摩擦過程中引起脫落的現(xiàn)象，稱為磨粒磨損。在開式傳動中，許多零件與礦石或泥沙等直接接觸，磨粒磨損就是其主要的磨損形式。實驗表明，當金屬材料的硬度比磨粒的硬度大30％時，被磨表面的磨損量就非常小。第六頁，共49頁。

（3）疲勞磨損：這種形式的磨損常出現(xiàn)在滾動軸承、齒輪等高副中。當接觸表面受到很大的循環(huán)變化接觸應力，經(jīng)過一定工作循環(huán)次數(shù)以后，可能在局部表面形成小塊的甚至是片狀的麻點或凹坑，進而導致零件失效。這種失效形式稱為表面疲勞磨損，簡稱點蝕。由此建立的接觸疲勞強度準則是機械傳動設計的重要的計算方法。第七頁，共49頁。12.1.3潤滑劑

1.液體潤滑劑液體潤滑劑通常也稱潤滑油。常用的液體潤滑劑有：機油，如動植物油；礦物油，主要是石油產(chǎn)品；化學合成油。潤滑油的性能指標主要有粘度、凝點、閃點和油性等。最重要的指標是粘度。第八頁，共49頁。2.潤滑油的粘度

1)動力粘度η

圖12-3所示是兩塊相距為h的平行平板，中間充滿了不可壓縮的潤滑油。當一塊平板固定，另一塊平板以速度u沿x軸方向運動時，在層流條件下，沿y坐標的油層將以不同速度u沿x方向移動。根據(jù)牛頓提出的粘性流體的摩擦定律，即：各油層間的切應力與其速度梯度成正比。以公式表示為（12-1）第九頁，共49頁。

式中：τ——流體層單位面積上的剪切阻力，即切應力；

u——任一流體層上的液體速度；

η——比例常數(shù)，即流體的動力粘度，動力粘度η的單位為N·s/m2或Pa·s(帕·秒)。第十頁，共49頁。圖12-3粘性流體流動模型第十一頁，共49頁。2）運動粘度ν流體的動力粘度與同溫度下的密度ρ的比值，稱為運動粘度（12-2）運動粘度的單位為：m2/s，也常用St或cSt表示，換算關系為：1m2/s=104St=106cSt。第十二頁，共49頁。3.潤滑油的選擇表12-1工業(yè)用全損耗通用潤滑油粘度牌號第十三頁，共49頁。表12-2常用潤滑油的牌號、性能及應用第十四頁，共49頁。續(xù)表第十五頁，共49頁。

4.潤滑脂的性能指標對于軸頸圓周速度小于2m/s的難以經(jīng)常供油或擺動工作的非液體摩擦軸承，可以采用潤滑脂潤滑。與選用潤滑脂有關的性能指標是錐入度和滴點。

(1)錐入度：是衡量潤滑脂粘稠程度的指標。將一個標準錐體置于25℃的潤滑脂表面，經(jīng)5s后，該錐體沉入脂內(nèi)的深度(以0.1mm為單位)值稱為該潤滑脂的錐入度。錐入度的數(shù)值越大，表明潤滑脂的流動性越大。第十六頁，共49頁。(2)滴點：在規(guī)定的條件下，將潤滑脂加熱至從容器口中滴下第一滴時的溫度，稱為該潤滑脂的滴點。選擇潤滑脂的滴點應比工作溫度高20～30℃。潤滑劑的種類、牌號及性能可參閱《機械工程手冊》或《潤滑工程手冊》。第十七頁，共49頁。12.2滑動軸承的特點、類型和典型結構1.徑向滑動軸承常用的徑向滑動軸承的結構形式可分為整體式(如圖12-4(a))和剖分式(如圖12-4(b))。軸承座的材料常用鑄鐵制造，受力很大時可用鑄鋼件，用螺栓固定在機架上。整體式滑動軸承構造簡單，常用于低速、載荷較小的間歇工作機器上，而且軸只能從軸的端部裝入。剖分式滑動軸承的軸瓦一般是對開式，當它的軸瓦磨損后可以通過適當?shù)卣{(diào)整墊片或對其剖分面進行刮削、研磨來調(diào)整軸與孔的間隙，應用較廣。第十八頁，共49頁。圖12-4徑向滑動軸承的結構第十九頁，共49頁。2.普通止推滑動軸承的結構圖12-5普通止推滑動軸承的結構第二十頁，共49頁。表12-3普通止推滑動軸承軸頸基本尺寸的計算公式第二十一頁，共49頁。

3.調(diào)心式滑動軸承當軸承寬度B與軸頸直徑d之比B／d＞1.5時，軸的變形可能會使軸瓦端部和軸頸出現(xiàn)邊緣接觸，導致軸承過早被損壞。為防止這種情況發(fā)生，可將軸瓦與軸承座配合表面做成球面，使其自動適應軸或機架工作時的變形造成軸頸與軸瓦不同軸的情況，避免出現(xiàn)邊緣接觸。這種軸承稱為調(diào)心軸承，如圖12-6所示。第二十二頁，共49頁。圖12-6軸頸邊緣接觸與調(diào)心式滑動軸承第二十三頁，共49頁。4.可調(diào)間隙式軸承圖12-7間隙可調(diào)式滑動軸承軸承第二十四頁，共49頁。12.3軸瓦的材料和軸瓦結構12.3.1軸瓦的材料根據(jù)軸瓦失效形式及工作時軸瓦不損傷軸頸的原則，軸瓦材料應滿足下列要求：①良好的減摩性、耐磨性和磨合性；②足夠的強度；③良好的順應性和嵌藏性；④耐腐蝕性；⑤良好的導熱性；⑥良好的工藝性。其中順應性是指軸瓦材料補償對中誤差和其他幾何誤差的能力。嵌藏性是指軸瓦材料容納污物和外來微粒，防止刮傷和磨損的能力。第二十五頁，共49頁。

1.金屬材料（1）軸承合金(巴氏合金、白合金)：它是錫、鉛、銻、銅的合金，又分為錫銻軸承合金和鉛銻軸承合金兩類。它們各以較軟的錫或鉛作基體，懸浮以銻錫和銅錫的硬晶粒，常用作軸承襯。

(2)銅合金：銅合金是傳統(tǒng)的軸瓦材料，品種很多，可分為青銅和黃銅兩類。青銅的性能僅次于軸承合金的軸瓦材料，應用較多。黃銅為銅鋅合金，減摩性不及青銅，但易于鑄造及機加工?？勺鳛榈退?、中載下青銅的代用品。第二十六頁，共49頁。

（3）鋁合金：這種軸瓦材料強度高，耐腐蝕，導熱性良好，但順應性、嵌藏性、磨合性較差，要求軸頸表面硬度高、粗糙度低以及配合間隙較大。它一般作為軸承襯材料。（4)鑄鐵：有普通灰鑄鐵、耐磨鑄鐵或球墨鑄鐵，所含石墨具有潤滑作用。耐磨鑄鐵表面經(jīng)磷化處理可形成一多孔性薄層，有利于提高耐磨性。第二十七頁，共49頁。

2.粉末冶金材料粉末冶金材料是由銅、鐵、石墨等粉末經(jīng)壓制，燒結而成的多孔隙(約占總體積的10％～35％)軸瓦材料。常用的粉末冶金材料有多孔鐵、多孔青銅、多孔鋁等。第二十八頁，共49頁。3.非金屬材料表12-4常用金屬軸瓦材料的性能第二十九頁，共49頁。表12-4常用金屬軸瓦材料的性能第三十頁，共49頁。12.3.2軸瓦的結構圖12-8整體式軸套第三十一頁，共49頁。圖12-9剖分式軸瓦第三十二頁，共49頁。圖12-10軸承襯背上的溝槽形式第三十三頁，共49頁。圖12-11常用的油溝形式第三十四頁，共49頁。12.4滑動軸承的潤滑12.4.1滑動軸承的潤滑劑及其選擇

1.潤滑油的選擇表12-5滑動軸承常用潤滑油牌號選擇第三十五頁，共49頁。表12-6滑動軸承潤滑脂選擇第三十六頁，共49頁。2.潤滑方法和潤滑裝置圖12-12常用油杯形式(a)壓注式壓注油杯；(b)旋套式注油杯；(c)針閥式注油杯；(d)油芯式注油杯第三十七頁，共49頁。3.潤滑方法的選擇滑動軸承的潤滑方法可根據(jù)由經(jīng)驗公式求得的k值選擇。（12-3）式中：p——軸承壓強，單位為MPa；

v——軸頸圓周速度，單位為m／s。當k≤2時，用潤滑脂潤滑；2＜k≤15，用潤滑油潤滑(可用針閥式滴油油杯等)；15＜k≤30，用油環(huán)潤滑或飛濺潤滑；k＞30時，必須用壓力循環(huán)潤滑。第三十八頁，共49頁。12.5不完全油膜滑動軸承的設計計算12.5.1失效形式和計算準則不完全油膜滑動軸承工作時，軸頸與軸瓦表面間處于邊界摩擦或混合摩擦狀態(tài)，其主要的失效形式是磨粒磨損和粘附磨損。因此，防止失效的關鍵是在軸頸與軸瓦表面之間形成一層邊界油膜，以避免軸瓦的過度磨粒磨損和因軸承溫度上升過高而引起粘附磨損。目前對不完全油膜滑動軸承的設計計算主要是進行軸承壓強p、軸承滑動速度v和pv值的驗算，使它們不超過軸承材料的相應許用值。第三十九頁，共49頁。12.5.2不完全油膜滑動軸承的設計計算

1.設計步驟設計時，一般已知軸頸直徑d，軸的轉速n及徑向載荷Fr。其設計計算步驟如下：

(1)根據(jù)軸承使用要求和工作條件，確定軸承的結構形式，選擇軸承材料；

(2)選定軸承寬徑比B／d，一般取B／d≈0.7～1.3，確定軸承寬度B；

(3)驗算軸承的工作能力。第四十頁，共49頁。2.計算內(nèi)容（1）壓強p的驗算。為防止過度磨損，應限制軸承壓強（12-4）式中：B——軸承寬度，單位為mm；［p］——軸承材料的許用壓強，單位為MPa，見表12-4。對于低速(v≤0.1m／s)或間歇工作的軸承，當其工作時間不超過停歇時間時，僅需進行軸承壓強的驗算。第四十一頁，共49頁。

（2）

pv值的驗算。軸承工作時摩擦發(fā)熱量大，溫升過高時，易發(fā)生粘附磨損。軸承單位投影面積單位時間內(nèi)的發(fā)熱量與pv值成正比，因此要限制pv。（12-5）式中：［pv］——軸承材料的許用壓強－速度值，單位為MPa·m／s，見表12-4。第四十二頁，共49頁。

（3）滑動速度v的驗算。當壓強p較小，p與pv值都在許用范圍內(nèi)時，也可能由于滑動速度過高而加速軸承磨損，此時應限制滑動速度v。式中：［v］——軸承材料的許用滑動速度，單位為m／s，見表12-4。

（12-6）第四十三頁，共49頁。(4)選擇軸承的配合。表12-7滑動軸承的常用配合及其應用第四十四頁，共49頁?！纠?2-1】試設計一起重機卷筒軸的滑動軸承。已知軸承受徑向載荷Fr=150000N，軸頸直徑d=100mm，軸的工作轉速n=10r／min。

解

(1)選擇軸承類型和軸承材料。為裝拆方便，軸承采用對開式結構。由于軸承載荷大、速度低，由表12-4[