滑動(dòng)軸承課件

§14-1滑動(dòng)軸承概述§14-2滑動(dòng)軸承的結(jié)構(gòu)§14-3滑動(dòng)軸承的材料§14-4潤滑材料和潤滑方法§14-5滑動(dòng)軸承的條件性計(jì)算§14-6液體動(dòng)力潤滑徑向滑動(dòng)軸承的計(jì)算§14-7其它形式滑動(dòng)軸承簡介滑動(dòng)軸承§13-2滑動(dòng)軸承概述1§14-1滑動(dòng)軸承概述軸承的作用是支承軸。1．具有一定的強(qiáng)度和剛度。2．具有小的摩擦力矩，使回轉(zhuǎn)件轉(zhuǎn)動(dòng)靈活。3．保證軸的回轉(zhuǎn)精度。一、軸承應(yīng)滿足如下基本要求：二、滑動(dòng)軸承的分類按受載方向不同，分為：按潤滑狀態(tài)不同，分為：徑向軸承（向心軸承）：徑向止推軸承（向心推力軸承）：推力軸承（止推軸承）：承受徑向力承受軸向力同時(shí)承受徑向力和軸向力。混合潤滑滑動(dòng)軸承。液體潤滑滑動(dòng)軸承動(dòng)壓潤滑靜壓潤滑滑動(dòng)軸承概述2概述三、滑動(dòng)軸承的特點(diǎn)１．高速、高精度、重載的場合；如汽輪發(fā)電機(jī)、水輪發(fā)電機(jī)、機(jī)床等。２．極大型的、極微型的、極簡單的場合；如自動(dòng)化辦公設(shè)備等。4．受沖擊與振動(dòng)載荷的場合；如軋鋼機(jī)。3．結(jié)構(gòu)上要求剖分的場合；如曲軸軸承四、滑動(dòng)軸承的應(yīng)用場合1．承載能力大，耐沖擊；2．工作平穩(wěn)，噪音低；3．結(jié)構(gòu)簡單，徑向尺寸小?！?3-2滑動(dòng)軸承的結(jié)構(gòu)1§14-2滑動(dòng)軸承的結(jié)構(gòu)一、徑向滑動(dòng)軸承的結(jié)構(gòu)１．整體式徑向滑動(dòng)軸承特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡單，成本低廉。應(yīng)用：低速、輕載或間歇性工作的機(jī)器中。軸承座整體軸套螺紋孔油杯孔磨損后軸頸與軸承孔之間的間隙無法調(diào)整；只能沿軸向裝拆。常用的滑動(dòng)軸承已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化，可根據(jù)使用要求從有關(guān)手冊(cè)中合理選用。（圖14－1，圖14－2）滑動(dòng)軸承的結(jié)構(gòu)2滑動(dòng)軸承的結(jié)構(gòu)２．剖分式（對(duì)開式）徑向滑動(dòng)軸承特點(diǎn)：便于軸的安裝，間隙可調(diào)整，但結(jié)構(gòu)復(fù)雜。(虛擬演示)對(duì)開式軸承(整體軸套)對(duì)開式軸承(剖分軸套)（圖14－3，圖14－4）注：剖分面的垂線與徑向力的夾角不得大于35°，否則，采用45°傾斜剖分式，（圖14－4）。應(yīng)用比較廣泛。滑動(dòng)軸承的結(jié)構(gòu)33．調(diào)隙式徑向滑動(dòng)軸承（圖14－5）特點(diǎn)：便于調(diào)整間隙，但結(jié)構(gòu)復(fù)雜。4．調(diào)心式徑向滑動(dòng)軸承（自位軸承）（圖14－6）特點(diǎn)：軸瓦能自動(dòng)調(diào)整位置，以適應(yīng)軸的偏斜。注：調(diào)心式軸承必須成對(duì)使用。球面配合

當(dāng)軸傾斜時(shí)，可保證軸頸與軸承配合表面接觸良好，從而避免產(chǎn)生偏載。主要用于軸的剛度較小，軸承寬度較大的場合。滑動(dòng)軸承的結(jié)構(gòu)滑動(dòng)軸承的結(jié)構(gòu)4二、止推滑動(dòng)軸承的結(jié)構(gòu)止推滑動(dòng)軸承由軸承座和止推軸頸組成。常用的軸頸結(jié)構(gòu)形式有：◆環(huán)形軸端：軸頸接觸面上壓力分布較均勻，潤滑條件比實(shí)心式好。◆單止推環(huán)式：利用軸頸的環(huán)形端面作為止推面，結(jié)構(gòu)簡單，潤滑方便，

可承受雙向軸向載荷。廣泛用于低速、輕載的場合?！舳嘀雇骗h(huán)式：承載能力大，可承受雙向軸向載荷。但各環(huán)間載荷分布不均勻。

環(huán)形軸端單止推環(huán)式多止推環(huán)式

（圖14－8，圖14－9）止推滑動(dòng)表面的基本尺寸，見表14－2?；瑒?dòng)軸承的結(jié)構(gòu)滑動(dòng)軸承的軸瓦結(jié)構(gòu)1三、軸瓦的形式和結(jié)構(gòu)按構(gòu)造分類整體式（又稱軸套）（圖14－10）剖分式（對(duì)開式）按材料分類單材料多材料不便于裝拆，可修復(fù)性差。安裝和拆卸方便，可修復(fù)。如黃銅，灰鑄鐵等制成的軸瓦。以鋼、鑄鐵或青銅作軸瓦基體，在其表面澆鑄一層或兩層很薄的減摩材料（稱為軸承襯）。單材料、整體式厚壁鑄造軸瓦多材料、整體式、薄壁軋制軸瓦多材料、對(duì)開式厚壁鑄造軸瓦

軸承襯的厚度很小，通常不超過6mm?；瑒?dòng)軸承的結(jié)構(gòu)滑動(dòng)軸承的軸瓦結(jié)構(gòu)2多材料、對(duì)開式薄壁軋制軸瓦虛擬現(xiàn)實(shí)中的軸瓦①

②

③④

滑動(dòng)軸承的結(jié)構(gòu)滑動(dòng)軸承的軸瓦結(jié)構(gòu)3

軸瓦的定位◆

目的：防止軸瓦沿軸向和周向移動(dòng)。凸緣定位唇緊定螺釘軸瓦圓柱銷軸承座

軸瓦一端或兩端做凸緣；定位唇（凸耳）軸向定位方法有：（也可做軸向定位）周向定位方法有：緊定螺釘銷釘滑動(dòng)軸承的結(jié)構(gòu)滑動(dòng)軸承的軸瓦結(jié)構(gòu)4◆原則：單軸向油槽開在非承載區(qū)（在最大油膜厚度處）雙軸向油槽開在非承載區(qū)（在軸承剖分面上）雙斜向油槽（用于混合潤滑軸承）

2）對(duì)液體動(dòng)壓潤滑軸承，油槽應(yīng)開在非承載區(qū)。（見圖14－13）1）油槽沿軸向不能開通，以防止?jié)櫥蛷亩瞬看罅苛魇А?）對(duì)混合潤滑軸承，油槽應(yīng)盡量延伸到最大壓力區(qū)附近。油孔：油槽：油室：（見圖14－12）（見圖14－13）（見圖14－14）為把潤滑油導(dǎo)入軸承的工作面，在軸瓦上開設(shè)：還起儲(chǔ)油和穩(wěn)定供油的作用，用于大型軸承?；瑒?dòng)軸承的結(jié)構(gòu)§13-3滑動(dòng)軸承的材料1汽車用滑動(dòng)軸承故障原因的平均比率一、滑動(dòng)軸承常見失效形式有：還可能出現(xiàn)氣蝕、電侵蝕、流體侵蝕和微動(dòng)磨損等失效形式。故障原因不干凈潤滑油不足安裝誤差對(duì)中不良超載比率／％38.311.115.98.16.0故障原因腐蝕制造精度低氣蝕其它比率／％5.65.52.86.7

§14-3滑動(dòng)軸承的材料軸承表面的磨粒磨損詳細(xì)說明刮傷疲勞剝落膠合腐蝕滑動(dòng)軸承的材料2滑動(dòng)軸承的材料二、滑動(dòng)軸承的材料軸承材料是指軸瓦和軸承襯的材料。1）減摩性、耐磨性、耐蝕性要好；2）抗膠合能力強(qiáng)，導(dǎo)熱性、散熱性好；◆順應(yīng)性：材料通過表層的彈、塑性變形來補(bǔ)償軸承滑動(dòng)表面接觸不良的能力。◆嵌入性：材料容納硬質(zhì)顆粒嵌入，從而減輕軸承滑動(dòng)的刮傷和磨粒磨損的性能?！裟ズ闲裕狠S瓦與軸頸表面應(yīng)易于磨合，從而改善摩擦面的接觸狀況。1.對(duì)軸承材料性能的要求：3）具有足夠的強(qiáng)度，主要包括疲勞強(qiáng)度和抗壓強(qiáng)度；4）具有良好的適應(yīng)性，主要包括：2.常用材料：（見表14－13）滑動(dòng)軸承的材料3§13-4潤滑劑和潤滑方法1§14-4潤滑劑和潤滑方法一、潤滑材料◆

特點(diǎn)：無流動(dòng)性，可在滑動(dòng)表面形成一層薄膜?！暨m用場合：難以經(jīng)常供油，或低速重載以及往復(fù)擺動(dòng)的軸承。1.

潤滑油◆特點(diǎn)：有良好的流動(dòng)性，可形成動(dòng)壓、靜壓潤滑或邊界潤滑?！暨m用場合：混合潤滑軸承和液體潤滑軸承。◆選擇原則：主要考慮潤滑油的粘度。轉(zhuǎn)速高、壓力小時(shí)，油的粘度應(yīng)低一些；反之，粘度應(yīng)高一些。高溫時(shí)，粘度應(yīng)高一些；低溫時(shí)，粘度可低一些。潤滑油牌號(hào)表2.

潤滑脂

根據(jù)軸頸直徑d

和軸的轉(zhuǎn)速n

→查圖14－15確定粘度區(qū)，

→參照表14－5或表14－6選擇潤滑油。→查表14－4確定潤滑油的粘度，潤滑劑和潤滑方法21）固體潤滑劑◆用于有特殊要求的場合，如要求環(huán)境清潔、真空或高溫等。常用的有：二硫化鉬，碳―石墨，聚四氟乙烯等?！羰褂梅椒ǎ?）涂敷、粘結(jié)或燒結(jié)在軸瓦表面；◆潤滑脂的

選擇原則：１）當(dāng)壓力高和滑動(dòng)速度低時(shí)，選擇針入度小的潤滑脂；反之，選擇針入度大的潤滑脂。２）所用潤滑脂的滴點(diǎn)，一般應(yīng)較軸承的工作溫度高約20～30℃，以免工作時(shí)潤滑脂過多地流失。潤滑脂牌號(hào)表

可根據(jù)軸承的壓強(qiáng)、圓周速度和工作溫度選擇潤滑脂，

見表14－7。3.其它潤滑材料3）滲入軸承材料中或成型后鑲嵌在軸承中使用。2）或調(diào)配到潤滑油和潤滑脂中使用；潤滑劑和潤滑方法潤滑劑和潤滑方法32）水主要用于橡膠軸承或塑料軸承。3）固體潤滑劑如：汞、液態(tài)鈉、鉀、鋰等，主要用于宇航器中的某些軸承。4）氣體主要是空氣，只適用于輕載、高速軸承。二、潤滑方法

是指將潤滑劑送入軸承的方法，主要有：（見表14－8和圖14－16）1）壓力潤滑；2）滴油潤滑；3）油浴飛濺潤滑；4）旋蓋式注油油杯（用于脂潤滑）；5）油環(huán)潤滑；7）油繩潤滑；8）壓注油杯潤滑等6）油墊潤滑；

可根據(jù)系數(shù)K查表14－9選擇潤滑方法。（p=F/Bd－軸承的壓強(qiáng)（MPa））軸頸的圓周速度（m/s）Bd潤滑劑和潤滑方法F§13-5滑動(dòng)軸承的條件性計(jì)算1§14-5滑動(dòng)軸承的條件性計(jì)算◆速度低、載荷大、有沖擊或間歇運(yùn)轉(zhuǎn)的滑動(dòng)軸承；以及脂潤滑、油繩潤滑及滴油潤滑的軸承，工作中處于邊界潤滑或混合潤滑狀態(tài)。◆計(jì)算目的：保護(hù)邊界膜不破裂。◆計(jì)算內(nèi)容：限制壓強(qiáng)

p

、p

值、滑動(dòng)速度不超過許用值◆對(duì)于邊界膜的強(qiáng)度，目前尚無完善的計(jì)算方法，常進(jìn)行條件性計(jì)算。一、徑向滑動(dòng)軸承的計(jì)算

已知條件：徑向載荷F

(N)、軸頸轉(zhuǎn)速n(r/mm)、軸頸直徑d

(mm)

１．限制軸承的平均壓強(qiáng)p式中：B—軸承寬度（mm

）；

[p]—軸瓦材料的許用平均壓強(qiáng)（MPa），查表14－3。滑動(dòng)軸承的條件性計(jì)算2２．限制軸承的值式中：

—軸頸的圓周速度（m/s），３．驗(yàn)算滑動(dòng)速度

(m/s)式中：[

]—材料的許用滑動(dòng)速度，見表14－3

。

注：軸承孔與軸頸的配合一般可選H9/d9或H8/f7、H7/f6

[p]、[v]、[pv

]的選擇[p]—軸承材料的許用值（MPa·m/s），見表14－3。Bd滑動(dòng)軸承的條件性計(jì)算滑動(dòng)軸承的條件性計(jì)算3二、止推滑動(dòng)軸承的計(jì)算１．限制平均壓強(qiáng)pFa止推滑動(dòng)軸承的設(shè)計(jì)計(jì)算式中：d2、d0－止推軸承環(huán)形接觸面的外徑和內(nèi)徑。－考慮油槽使承載面積減小的系數(shù)，其值＝0.85～0.95。Z－止推環(huán)數(shù)。[p]—許用平均壓強(qiáng)（MPa），

Z＝1時(shí)，查表14－3；

Z＞1時(shí)，表中值降低50％（考慮到各環(huán)受力不均）。d0d2滑動(dòng)軸承的條件性計(jì)算滑動(dòng)軸承的條件性計(jì)算4注意：設(shè)計(jì)時(shí)液體動(dòng)壓潤滑軸承，常按上述條件性計(jì)算進(jìn)行初步計(jì)算。（動(dòng)壓潤滑軸承在起動(dòng)和停車階段，往往也處于混合潤滑狀態(tài)）2．限制值式中：

－止推環(huán)平均直徑（）處的圓周速度。［p］－Z＝1時(shí)，查表14－3；Z＞1時(shí)，表中值降低50％。滑動(dòng)軸承的條件性計(jì)算形成流體動(dòng)壓潤滑的條件1）兩表面必須能形成收斂的楔形間隙；3）兩表面之間必須有一定的相對(duì)運(yùn)動(dòng)速度。2）兩表面之間必須連續(xù)充滿具有一定粘度的液體；形成流體動(dòng)壓潤滑的條件：§14-6液體動(dòng)力潤滑徑向軸承的計(jì)算§13-6液體動(dòng)力潤滑徑向軸承的計(jì)算

徑向滑動(dòng)軸承能滿足形成流體動(dòng)力潤滑的條件。一、徑向滑動(dòng)軸承形成動(dòng)壓油膜的過程演示起動(dòng)階段穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)Foo1oo1F起動(dòng)前o1oF◆F

方向上的液體壓力與F

相平衡，垂直于F

的方向上液體壓力合力為零。Dde偏心距軸的轉(zhuǎn)速越高，則

e越小。e＝0？徑向滑動(dòng)軸承獲得流體潤滑主要有兩種方法：流體動(dòng)力潤滑流體靜壓潤滑ω反向時(shí)，O的位置？液體動(dòng)力潤滑徑向滑動(dòng)軸承的計(jì)算2（用θ

和e表示軸頸的平衡位置）（hlim與η、ω、ε

和F等有關(guān)）液體動(dòng)力潤滑徑向軸承的計(jì)算二、液體動(dòng)力潤滑徑向軸承的計(jì)算穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)Foo1hmineθpmaxpmaxBRr軸頸直徑d

；軸承直徑D

；直徑間隙Δ＝D－d；半徑間隙δ＝R－r

＝Δ/2偏心率ε＝e/δ

；相對(duì)間隙ψ＝

δ/r＝Δ/d；偏位角θ

；最小油膜厚度：hmin=δ－e1.幾何關(guān)系軸瓦包角α

：軸瓦完整表面所對(duì)的中心角；＝

rψ(1－ε

)液體動(dòng)力潤滑徑向滑動(dòng)軸承的計(jì)算3液體動(dòng)力潤滑徑向軸承的計(jì)算2.承載量系數(shù)

CF

如前頁圖所示，在外載荷F作用下，徑向滑動(dòng)軸承形成穩(wěn)定的動(dòng)壓油膜后，油壓沿軸向近似拋物線分布。

根據(jù)雷諾方程，利用三重積分可以計(jì)算整個(gè)動(dòng)壓油膜在外載荷F方向上產(chǎn)生的合力。該合力與F相平衡。即：＝FCF－稱為承載量系數(shù)，量綱為1，見表14－10。（14－13）ε

↑B/d

↑CF

↑F（即承載能力）↑。(詳細(xì)說明)式中：

η—油在平均溫度下的粘度，N·s/m2。分析：CF一定時(shí)，ψ↓η↑B↑↑F（承載能力）↑。液體動(dòng)力潤滑徑向滑動(dòng)軸承的計(jì)算4液體動(dòng)力潤滑徑向滑動(dòng)軸承的設(shè)計(jì)計(jì)算4計(jì)算思路：1)已知F、η、ψ、B、時(shí)，計(jì)算求得CF。

2)根據(jù)CF由承載量系數(shù)表查取偏心率ε。

3)

計(jì)算最小油膜厚度

hmin=rψ(1-ε)。液體動(dòng)力潤滑徑向軸承的計(jì)算則（14－14）式中：－為軸頸的圓周速度。為什么計(jì)算

hmin？3.保證實(shí)現(xiàn)液體潤滑的（判定）條件

在其他條件不變的情況下，外載荷F↑，動(dòng)壓潤滑軸承的hmin↓

，軸承、軸頸表面的微觀凸峰可能直接接觸，而不能實(shí)現(xiàn)液體潤滑。要想實(shí)現(xiàn)液體潤滑，應(yīng)滿足如下條件：hmin≥S(Rz1+Rz2)

Rz1、Rz2——為軸頸、軸承孔表面粗糙度十點(diǎn)高度。（參見）S－安全系數(shù)，通常S

≥2。液體動(dòng)力潤滑徑向滑動(dòng)軸承的計(jì)算5液體動(dòng)力潤滑徑向軸承的計(jì)算4.熱平衡計(jì)算為了控制潤滑油的溫升，需進(jìn)行熱平衡計(jì)算。熱平衡條件為：摩擦生熱量＝潤滑油帶走的熱量＋軸承散發(fā)的熱量式中：μ－摩擦因數(shù)；cp－潤滑油的比定壓熱容，一般為1680～2100J/(kg.K)qv－潤滑油的體積流量（m3/s）。Δt－出油平均溫度t2與進(jìn)油溫度t1之差（℃）；ρ－潤滑油的密度，一般為850～900（kg／m3）。傳熱系數(shù)

由于軸承散發(fā)的熱量難以嚴(yán)格計(jì)算，通常，工程上按軸承散發(fā)20％的熱量進(jìn)行計(jì)算，則（14－16）液體動(dòng)力潤滑徑向滑動(dòng)軸承的計(jì)算6其中：Cq－流量系數(shù)，與B/d

和ε

有關(guān)，見表14－12。Cμ－摩擦特性系數(shù)，與B/d

和ε

有關(guān)，見表14－11。將兩式代入式（14－16）得：溫升（14－17）

注：一般按潤滑油平均溫度時(shí)的粘度，計(jì)算軸承的承載能力。平均溫度tm＝t1+Δt／2≤75℃

計(jì)算時(shí)，通常取

t1=35～45℃。液體動(dòng)力潤滑徑向軸承的計(jì)算液體動(dòng)力潤滑徑向滑動(dòng)軸承的計(jì)算75.參數(shù)選擇1）寬徑比B/d一般B/d＝0.5～1.5，見表14－13。寬度小，壓強(qiáng)p↑，運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)性好，端泄流量↑，溫升↓。但承載能力↓。B/d↓2）相對(duì)間隙ψψ↓承載能力↑，回轉(zhuǎn)精度↑；但端泄流量↓，溫升↑。

如間隙過小，反而使hmin↓，

難以形成液體潤滑。通常（Ψ

的取值見

P300）（14－20）速度高時(shí)，取大值；載荷大時(shí)，取小值；B/d

小，加工精度高時(shí)，取小值；反之，取大值。Ψ

的取值原則：液體動(dòng)力潤滑徑向軸承的計(jì)算液體動(dòng)力潤滑徑向滑動(dòng)軸承的計(jì)算86.制造公差及表面粗造度一般軸承可取為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。

通常，對(duì)于軸頸表面取Rz1≤2.5μm，對(duì)于軸瓦表面Rz2≤5μm。若按標(biāo)準(zhǔn)公差加工軸頸和軸瓦孔的表面，軸承承載能力的偏差將很大。

建議按相對(duì)間隙的偏差范圍為＋0.185ψ－0.125ψ確定軸承的制造公差。3）平均壓強(qiáng)pp↑軸向尺寸小，運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)性好。使hmin↓，不易形成液體潤滑。（p的取值見

P300）液體動(dòng)力潤滑徑向軸承的計(jì)算液體動(dòng)力潤滑徑向滑動(dòng)軸承的計(jì)算9五、液體動(dòng)力潤滑徑向滑動(dòng)軸承的設(shè)計(jì)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(shè)計(jì)及驗(yàn)算：

保證在平均油溫tm下hmin

≥[h]

驗(yàn)算溫升

選擇軸承材料，驗(yàn)算p、v、pv。

選擇軸承參數(shù)，如軸承寬度(B)、相對(duì)間隙(ψ)和潤滑油(η)。

計(jì)算承載量系數(shù)(