第十五章 滑動軸承

第十五章滑動軸承第1頁，共31頁，2023年，2月20日，星期三滾動軸承滑動軸承應(yīng)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。優(yōu)點多，應(yīng)用廣用于高速、高精度、重載、結(jié)構(gòu)上要求剖分等場合。箱體齒輪軸軸承軸承孔第2頁，共31頁，2023年，2月20日，星期三滑動軸承15-1摩擦狀態(tài)15-2滑動軸承的結(jié)構(gòu)型式15-3軸瓦及軸承襯材料15-4潤滑劑和潤滑裝置15-5非全液體摩擦滑動軸承的計算15-6動壓潤滑的基本原理基本要求:了解滑動軸承的特點、應(yīng)用場合了解滑動軸承的典型結(jié)構(gòu)、軸瓦材料及其選用原則了解常用潤滑劑及潤滑裝置掌握不完全液體潤滑滑動軸承的設(shè)計原理及設(shè)計方法了解動壓潤滑原理第3頁，共31頁，2023年，2月20日，星期三15-1摩擦狀態(tài)主要特點：工作平穩(wěn)，無噪聲；液體潤滑時摩擦損失小應(yīng)用情況：工作轉(zhuǎn)速特高的軸承；要求對軸的支承位置特別精確的軸承；特重型軸承；大沖擊和振動載荷的軸承；剖分式軸承；徑向尺寸小的軸承；特殊工況下滑動軸承中的摩擦按潤滑油存在方式分：干摩擦、邊界摩擦、液體摩擦、混合摩擦(非液體摩擦)第4頁，共31頁，2023年，2月20日，星期三1.干摩擦

固體表面直接接觸，因而

不用許出現(xiàn)干摩擦！2.邊界摩擦→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。比干摩擦的磨損輕，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.液體摩擦摩擦和磨損極輕，f≈0.001~0.01vvv第5頁，共31頁，2023年，2月20日，星期三fηn/po在一般機器中，處于以上三種情況的混合狀態(tài)。邊界摩擦混合摩擦液體摩擦摩擦特性曲線稱無量綱參數(shù)ηn/p為軸承特性數(shù)。

——η-動力粘度，p-壓強，n-每秒轉(zhuǎn)數(shù)第6頁，共31頁，2023年，2月20日，星期三15-2滑動軸承的結(jié)構(gòu)型式向心滑動軸承推力滑動軸承滑動軸承組成：軸承體、軸瓦及軸承襯、潤滑與密封裝置滑動軸承分類：向心滑動軸承——整體式、剖分式、自動調(diào)心式推力滑動軸承第7頁，共31頁，2023年，2月20日，星期三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第8頁，共31頁，2023年，2月20日，星期三整體式向心滑動軸承軸承座整體軸套油孔螺紋孔結(jié)構(gòu)：軸承座、軸套（整體）軸承座設(shè)有安裝潤滑油杯的螺紋孔軸套上開有油孔，內(nèi)表面開有油槽特點：結(jié)構(gòu)簡單，成本低但裝拆不便，無法調(diào)整應(yīng)用：低速、輕載或間歇性工作的機器第9頁，共31頁，2023年，2月20日，星期三剖分式向心滑動軸承軸承座軸承蓋雙頭螺柱油孔油槽剖分式軸瓦結(jié)構(gòu)：軸承座、軸承蓋、剖分式軸瓦、螺柱特點：剖分面作成階梯狀，且垂直載荷方向正剖、斜剖，裝拆方便，常在軸瓦表面粘附軸承襯磨損后可調(diào)整間隙，結(jié)構(gòu)復(fù)雜應(yīng)用：常用第10頁，共31頁，2023年，2月20日，星期三推力滑動軸承分類：空心式、單環(huán)式、多環(huán)式軸上的軸向力應(yīng)采用推力軸承來承受止推面：軸端面、軸中段做凸肩或裝上推力圓盤第11頁，共31頁，2023年，2月20日，星期三作用：用來承受軸向載荷

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，用來承受停車后的載荷。類型固定式可傾式---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F第12頁，共31頁，2023年，2月20日，星期三15-3軸瓦及軸承襯材料軸瓦或軸承襯：軸頸應(yīng)比軸瓦耐磨常用材料：金屬：青銅、軸承合金、粉末冶金、灰鑄鐵等非金屬：工程塑料、硬木、橡膠、聚四氟乙烯軸承蓋、軸承座：灰鑄鐵，鑄鋼軸頸：鋼第13頁，共31頁，2023年，2月20日，星期三材料要求：1）摩擦系數(shù)??；2）導(dǎo)熱性好，熱膨脹系數(shù)??；3）耐磨、耐腐蝕、抗膠合能力強；4）有足夠的機械強度和塑性。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。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。軸承襯一、軸承合金（白合金、巴氏合金）1）錫銻軸承合金優(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。15-3軸瓦及軸承襯材料第14頁，共31頁，2023年，2月20日，星期三2）青銅缺點：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→低速重載第15頁，共31頁，2023年，2月20日，星期三3）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。可用于加油不方便的場合。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。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(xué)溶液等潤滑的優(yōu)點。鑄鐵：用于不重要、低速輕載軸承。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。第16頁，共31頁，2023年，2月20日，星期三常用材料性能比較材料組成性能特點應(yīng)用軸承合金(巴氏合金)Sn,Pb,Sb合金耐磨，磨合，導(dǎo)熱性，油吸附性好強度小，價格貴重載，中高速青銅Cu+Sn,Pb,Al較硬,強度高,耐磨磨合性差重載，中速粉末冶金Fe+石墨Cu+石墨含油軸承韌性低平穩(wěn)載荷，無沖擊，中低速鑄鐵HT、KT軸頸硬度>軸瓦硬度輕載，低速第17頁，共31頁，2023年，2月20日，星期三表15-1常用軸瓦及軸承襯材料的性能材料及其代號鑄錫銻軸承合金ZSnSb11Cu6鑄鉛銻軸承合金ZPbSb16Sn16Cu2鑄錫青銅ZCuSn10P1鑄錫青銅ZCuSn5Pb5Zn5鑄鋁青銅ZCuAl10Fe3[p]Mpa[pv]Mpa.m/s平穩(wěn)沖擊25202015HBS金屬型砂型最高工作溫度℃軸徑硬度150HBS150HBS45HBC45HBC45HBC150150280280280273090806560110100151581510151512第18頁，共31頁，2023年，2月20日，星期三一、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.潤滑油粘度----重要參數(shù)液體層與層之間摩擦切應(yīng)力：τ=ηdudy-----牛頓液體流動定律η----液體的動力粘度，簡稱粘度量綱：力·時間/長度2單位：N·s/m2(Pa·s)或泊：1P=1dyn·s/cm2運動粘度：ν

=ηρ

單位：m2

/

s或斯St：cm2/s或厘斯cSt：1St=100cSt實驗結(jié)果：oxyydydu分析位置y處薄層的受力AB我國石油產(chǎn)品是用運動粘度標定的15-4潤滑劑和潤滑裝置第19頁，共31頁，2023年，2月20日，星期三表15-2常用常用潤滑油的主要性質(zhì)名稱全損耗系統(tǒng)用油GB443-89汽輪機油GB11120-89代號40℃的粘度mm2/sL-AN76.12~7.48-10110凝點≤C閃點(開式)≥C用于高速底負荷機械、精密機床、紡織紗錠的潤滑和冷卻。普通機床的液壓油。用于一般滑動軸承、齒輪、蝸輪的潤滑用于重型機床導(dǎo)軌、礦山機械的潤滑。用于汽輪機、發(fā)電機等高速高負荷軸承和各種小型液體潤滑軸承L-AN10090~1100210L-AN109.0~11.0-10125L-AN1513.5~16.5-10165L-AN3228.8~32.2-10170L-AN4641.4~50.6-10180L-AN6861.2~74.8-10190L-TSA3228.8~35.2-7180L-TSA4641.4~50.6主要用途第20頁，共31頁，2023年，2月20日，星期三2.潤滑脂潤滑油的特性：1）溫度t↑2）壓力p

↑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(zhuǎn)速高的軸承，宜選用粘度小的油；----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。→η↓ 但p<10Mpa時可忽略。→η↑ 粘--溫圖第21頁，共31頁，2023年，2月20日，星期三3.固體潤滑劑缺點：摩擦損耗較大、機械效率低，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(shè)備的軸承。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。-----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(jié)在摩擦表面形成覆蓋膜；3.混入金屬或塑料粉末中燒結(jié)成型。第22頁，共31頁，2023年，2月20日，星期三二、潤滑裝置1.油杯針閥式油杯旋蓋式油杯脂用彈簧蓋油杯壓注式油杯第23頁，共31頁，2023年，2月20日，星期三2.油環(huán)第24頁，共31頁，2023年，2月20日，星期三13-5非液體摩擦滑動軸承的計算工作條件：邊界膜不破壞、粗糙表面內(nèi)有流體潤滑存在失效形式：磨損——導(dǎo)致軸承配合間隙加大，影響軸的旋轉(zhuǎn)精度，甚至使軸承不能正常工作膠合——高速重載且潤滑不良時，摩擦加劇，發(fā)熱多，使軸承上較軟的金屬粘焊在軸頸表面而出現(xiàn)膠合設(shè)計準則：維持邊界膜不遭破壞主要進行壓強p、壓強與速度乘積pv的驗算一、向心軸承的計算二、推力軸承的計算三、設(shè)計步驟第25頁，共31頁，2023年，2月20日，星期三一、向心軸承計算在油、脂中加入少量石墨或二硫化鉬粉末，形成邊界油膜，填平粗糙表面而減少磨損。不能完全排除磨損。1.軸承的壓強pF----徑向載荷，B----軸瓦寬度，d----軸徑，[p]----許用壓強。p=≤[p]FBd表15-1常用軸瓦及軸承襯材料的性能材料及其代號鑄錫銻軸承合金ZSnSb11Cu6鑄鉛銻軸承合金ZPbSb16Sn16Cu2鑄錫青銅ZCuSn10P1鑄錫青銅ZCuSn5Pb5Zn5鑄鋁青銅ZCuAl10Fe3[p]Mpa[pv]Mpa.m/s平穩(wěn)沖擊25202015HBS金屬型砂型最高工作溫度℃軸徑硬度150HBS150HBS45HBC45HBC45HBC15015028028028027309080656011010015158151015151213-5非液體摩擦滑動軸承的計算第26頁，共31頁，2023年，2月20日，星期三2.軸承的pv值壓強限制p以保證潤滑劑不被擠出n----轉(zhuǎn)速，[pv]----許用值。pv=·

FBdπdn60×1000≤[pv]二、推力軸承計算z----軸環(huán)