《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ) 》課件第15章

15.1摩擦狀態(tài)分析15.2滑動(dòng)軸承的結(jié)構(gòu)15.3軸瓦和軸承襯材料15.4非液體摩擦滑動(dòng)軸承的設(shè)計(jì)計(jì)算15.5潤(rùn)滑劑和潤(rùn)滑裝置15.6液體摩擦滑動(dòng)軸承介紹習(xí)題盡管滾動(dòng)軸承具有許多優(yōu)點(diǎn)，并在一般機(jī)器中獲得了廣泛應(yīng)用，但在高速、重載、高精度以及結(jié)構(gòu)上要求剖分等情況下，滑動(dòng)軸承就顯示出了特有的優(yōu)勢(shì)，因而在汽輪機(jī)、大型電機(jī)、內(nèi)燃機(jī)、空氣壓縮機(jī)中多采用滑動(dòng)軸承。此外，在一些低速、有沖擊且不重要的場(chǎng)合也常采用滑動(dòng)軸承，如水泥攪拌機(jī)、破碎機(jī)、農(nóng)用機(jī)械等。按照運(yùn)動(dòng)副表面的潤(rùn)滑狀況，摩擦可分為以下幾種，如圖15-1所示。

(1)干摩擦：兩相對(duì)運(yùn)動(dòng)表面直接接觸，不加入任何潤(rùn)滑劑的摩擦狀態(tài)。此時(shí)，摩擦十分強(qiáng)烈，伴隨有大量的摩擦功損耗和嚴(yán)重的磨損。除非在特殊的無(wú)潤(rùn)滑或自潤(rùn)滑運(yùn)動(dòng)副中，一般的滑動(dòng)軸承中不允許出現(xiàn)干摩擦。15.1摩擦狀態(tài)分析圖15-1摩擦狀態(tài)(a)干摩擦；(b)邊界摩擦；(c)液體摩擦

(2)邊界摩擦：在油潤(rùn)滑情況下，若潤(rùn)滑油與金屬表面吸附良好，則可在兩相對(duì)運(yùn)動(dòng)表面形成極薄的邊界油膜(厚度一般在0.1μm以下)。兩相對(duì)運(yùn)動(dòng)表面覆蓋一層邊界油膜后，雖不能完全消除表面的磨損，卻可以起著減輕磨損的作用。邊界摩擦的摩擦系數(shù)約為0.1～0.3。

這種摩擦狀態(tài)的摩擦性能取決于邊界油膜和金屬表面的吸附能力，稱為油性，它與潤(rùn)滑油和金屬表面的性質(zhì)、狀況有關(guān)。

(3)液體摩擦：兩相對(duì)運(yùn)動(dòng)表面被流體層隔開(kāi)的摩擦狀態(tài)。其摩擦性能取決于流體內(nèi)部分子間的粘性阻力。由于摩擦表面被油隔開(kāi)而不直接接觸，因此摩擦系數(shù)很小(f≈0.001～0.01)，是最理想的摩擦狀態(tài)。

(4)混合摩擦：摩擦副處于干摩擦、邊界摩擦及流體摩擦的混合狀態(tài)。其摩擦、磨損的性能主要取決于處于邊界摩擦狀態(tài)的部分。液體摩擦是最理想的情況，長(zhǎng)期高速旋轉(zhuǎn)的機(jī)器，應(yīng)該確保其軸承在液體潤(rùn)滑條件下工作，這樣的軸承稱為液體摩擦滑動(dòng)軸承。在一般機(jī)器中，摩擦表面多處于干摩擦、邊界摩擦和液體摩擦的混合狀態(tài)，稱為混合摩擦(或稱為非液體摩擦)滑動(dòng)軸承。

圖15-2為向心滑動(dòng)軸承摩擦副的摩擦特性曲線，這條曲線是由實(shí)驗(yàn)得到的。無(wú)量綱參數(shù)ηn/p稱為軸承特性數(shù)，其中η為潤(rùn)滑油的動(dòng)力粘度，n為每秒轉(zhuǎn)數(shù)，p為軸承的壓強(qiáng)。該圖說(shuō)明，對(duì)向心滑動(dòng)軸承摩擦副來(lái)講，隨著軸承特性數(shù)的變化(工況變化)，摩擦副可以處于不同的摩擦狀態(tài)。圖15-2磨擦特性曲線根據(jù)承受載荷的方向，滑動(dòng)軸承可分為向心滑動(dòng)軸承和推力滑動(dòng)軸承。

15.2.1向心滑動(dòng)軸承的結(jié)構(gòu)

向心滑動(dòng)軸承有整體式和剖分式兩種結(jié)構(gòu)。

圖15-3所示為整體式向心滑動(dòng)軸承，其優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低廉。但安裝和拆卸軸時(shí)需要沿軸向相對(duì)移動(dòng)，有些應(yīng)用場(chǎng)合使用不便，甚至無(wú)法裝配，軸瓦磨損后也無(wú)法調(diào)整軸承間隙。故常用于低速、輕載或間歇工作的場(chǎng)合。15.2滑動(dòng)軸承的結(jié)構(gòu)圖15-3整體式向心滑動(dòng)軸承圖15-4所示為剖分式向心滑動(dòng)軸承，由軸承蓋1、底座2、剖分軸瓦3和螺紋聯(lián)接件4等組成。為保證安裝時(shí)準(zhǔn)確定位，在軸承蓋與軸承座的中分面上做有階梯形的榫口。軸承蓋上制有螺紋孔，以便安裝油杯或油管。這種軸承拆裝方便，軸瓦磨損后可通過(guò)修刮軸瓦和調(diào)整軸瓦中分面間的墊片厚度加以補(bǔ)償，軸瓦與軸肩端面可承受一定的軸向載荷。當(dāng)軸承所承受的徑向載荷方向向下或略有偏斜時(shí)，軸承的中分面常為水平方向；若載荷方向有較大偏斜時(shí)，則軸承的中分面也應(yīng)斜著布置，使中分平面垂直于或接近垂直于載荷(見(jiàn)圖15-5)。圖15-4剖分式向心滑動(dòng)軸承圖15-5斜開(kāi)向心滑動(dòng)軸承剖分軸瓦(見(jiàn)圖15-6)是滑動(dòng)軸承中最重要的零件。若載荷方向向下，則下軸瓦為承載區(qū)，上軸瓦為非承載區(qū)。潤(rùn)滑油應(yīng)由非承載區(qū)引入，所以在頂部開(kāi)進(jìn)油孔。在軸瓦內(nèi)表面，以進(jìn)油口為中心沿縱向、斜向或橫向開(kāi)有油溝，以利于潤(rùn)滑油均勻分布在整個(gè)軸頸上。

油溝的形式很多，圖15-7所示為幾種常見(jiàn)的形式。油溝與軸瓦端面應(yīng)保持一定距離，以防止漏油。圖15-6剖分軸瓦圖15-7油溝形式有些滑動(dòng)軸承座本身是箱體的一部分，這種軸承座通過(guò)在箱體上直接加工孔得到，由于同一軸的兩個(gè)軸承孔可通過(guò)一次裝夾完成加工，因此容易得到較高的同軸度。15.2.2推力滑動(dòng)軸承的結(jié)構(gòu)

推力滑動(dòng)軸承主要承受軸向載荷，其常用結(jié)構(gòu)如圖15-8所示。圖(a)為空心端面推力滑動(dòng)軸承，靠近軸心處加工有凹坑，不承受載荷，避免靠近軸心處壓強(qiáng)分布大、潤(rùn)滑不良。圖(b)為單環(huán)式推力滑動(dòng)軸承，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，應(yīng)用廣泛。當(dāng)載荷較大時(shí)應(yīng)采用圖(c)所示的多環(huán)式推力滑動(dòng)軸承，但環(huán)數(shù)不宜過(guò)多，計(jì)算承載能力時(shí)應(yīng)考慮各環(huán)受力不均因素。除此之外，也可以利用向心滑動(dòng)軸承的端部承載。由于兩平行平面之間是不能形成動(dòng)壓油膜的(見(jiàn)15.6節(jié))，因此，為了改善推力滑動(dòng)軸承的性能，通常沿軸承止推面按若干塊扇形面積開(kāi)出楔形(見(jiàn)圖15-9)。圖(a)為固定式推力滑動(dòng)軸承，其楔形傾角固定不變，在楔形頂端留有平臺(tái)，用來(lái)承受停車(chē)后的軸向載荷。圖(b)為可傾式推力滑動(dòng)軸承，其扇形塊的傾斜角能隨著載荷、轉(zhuǎn)速的改變而自行調(diào)整，因此性能更為優(yōu)越。扇形塊數(shù)一般為6～12，圖(c)為扇形塊的放大圖。圖15-8普通推力滑動(dòng)軸承(a)空心端面式；(b)單環(huán)式；(c)多環(huán)式圖15-9有動(dòng)壓效應(yīng)的推力滑動(dòng)軸承(a)固定式；(b)可傾式；(c)扇形塊放大圖非液體摩擦的滑動(dòng)軸承，其主要的失效形式是：①載荷過(guò)大、轉(zhuǎn)速過(guò)高或溫度過(guò)高使?jié)櫥湍て屏讯a(chǎn)生磨損；②工作條件超過(guò)材料疲勞極限出現(xiàn)疲勞破壞；③過(guò)熱造成的膠合。

液體潤(rùn)摩擦動(dòng)軸承除了以上失效形式之外，更常見(jiàn)的失效形式是油膜承載能力不夠，軸頸與軸瓦接觸產(chǎn)生磨損。15.3軸瓦和軸承襯材料因此滑動(dòng)軸承軸瓦材料應(yīng)當(dāng)具有以下性能：①對(duì)軸頸的摩擦系數(shù)要??；②耐磨、耐蝕、抗膠合能力強(qiáng)；③良好的導(dǎo)熱性和較小的熱膨脹系數(shù)；④良好的順應(yīng)性和嵌藏性，以嵌藏外來(lái)微粒，補(bǔ)償加工誤差和彈塑性變形；⑤足夠的機(jī)械強(qiáng)度和抗疲勞性能。

圖15-10組合材料軸瓦能同時(shí)滿足上述要求的材料幾乎沒(méi)有(例如順應(yīng)性和嵌藏性良好的材料，強(qiáng)度往往較低；耐磨的材料順應(yīng)性和嵌藏性大多不好)。通常是根據(jù)具體情況滿足主要使用要求，按照局部品質(zhì)原理作成雙金屬或三金屬軸瓦(見(jiàn)圖15-10)，使不同金屬在性能上取長(zhǎng)補(bǔ)短。在工藝上可用澆鑄或壓合的方法，將薄層材料粘附在軸瓦基體上。粘附上去的薄層材料稱為軸承襯。

表15-1列出了常用軸瓦、軸承襯材料的使用性能。下面分類(lèi)介紹。表15-1常用軸瓦材料的性能軸承合金也稱白合金或巴氏合金，是滑動(dòng)軸承的專(zhuān)用耐磨、減摩材料，分為錫基或鉛基兩類(lèi)。軸承合金的抗膠合性、順應(yīng)性、嵌藏性都很好。但它的機(jī)械強(qiáng)度差，只能作為軸承襯材料澆鑄在鋼、鑄鐵或青銅軸瓦上使用。軸承合金的熔點(diǎn)比較低，設(shè)計(jì)運(yùn)行中應(yīng)將溫度控制在110～120℃以下。錫基軸承合金常用在高速重載軸承中。鉛基軸承合金因?yàn)檩^脆，故一般用于中速中載軸承。

2．青銅

青銅軸瓦強(qiáng)度高，承載能力大，耐磨性和導(dǎo)熱性都優(yōu)于軸承合金，可以在較高的溫度下工作。但它的嵌入性、順應(yīng)性和抗膠合能力不如軸承合金，不易跑合，與之相配合的軸頸必須淬火處理。常用的青銅軸瓦材料有錫青銅、鉛青銅和鋁青銅，一般情況下它們分別用于高速重載、中速中載和低速重載的軸承中。

3．粉末冶金

粉末冶金是用金屬粉末或在金屬粉末中加入石墨、硫等粉末，混合、高壓成型，再經(jīng)過(guò)高溫?zé)Y(jié)而成的多孔性材料。用這種材料制造的軸承在使用前先在熱油中浸漬，使孔隙中充滿潤(rùn)滑油，故亦稱含油軸承。工作時(shí)，由于軸頸轉(zhuǎn)動(dòng)的抽吸作用及軸承發(fā)熱時(shí)油的膨脹，油便進(jìn)入摩擦表面起潤(rùn)滑作用；停車(chē)時(shí)，因毛細(xì)管作用，油又被吸回軸承孔隙內(nèi)。這樣，即使在相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)間內(nèi)不補(bǔ)充油，軸承仍能較好地工作。粉末冶金的缺點(diǎn)是性脆、不耐沖擊，故

只適用于載荷平穩(wěn)的情況。

4．其他材料

鑄鐵生產(chǎn)成本較低，工藝性能好，而且其組織中的石墨可以在滑動(dòng)表面間提供自潤(rùn)滑作用。但由于鑄鐵質(zhì)地較硬、較脆，抗沖擊性差，因此一般應(yīng)用在不重要的或低速輕載的軸承中。

橡膠軸承具有較大的彈性，能減輕振動(dòng)使運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)，可用水潤(rùn)滑，常用于潛水泵、砂石清洗機(jī)、鉆機(jī)等有泥砂的場(chǎng)合。塑料軸承具有摩擦系數(shù)低，可塑性、磨合性良好，耐磨、耐蝕，可用水、油及化學(xué)溶液潤(rùn)滑等優(yōu)點(diǎn)。但它的導(dǎo)熱性差，膨脹系數(shù)較大，吸水吸油后容易變形。為改善此缺陷，常將薄層塑料作為軸承襯材料粘附在金屬軸瓦上使用。非液體摩擦滑動(dòng)軸承不能形成完整的流體潤(rùn)滑膜，軸承與軸頸處于混合摩擦狀態(tài)，起主要作用的是邊界吸附油膜，維持邊界油膜不破裂，是非液體摩擦滑動(dòng)軸承的設(shè)計(jì)依據(jù)。由于邊界油膜的強(qiáng)度和破裂溫度受多種因素影響而十分復(fù)雜，因此工程上對(duì)這類(lèi)軸承的設(shè)計(jì)采用條件性計(jì)算：①限制軸承的平均壓強(qiáng)p以限制磨損；②限制pv值以限制軸承發(fā)熱。15.4非液體摩擦滑動(dòng)軸承的設(shè)計(jì)計(jì)算15.4.1徑向滑動(dòng)軸承的計(jì)算(1)驗(yàn)算軸承平均壓強(qiáng)p(參見(jiàn)圖15-11)：(15-1)圖15-11向心軸承結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖式中，F(xiàn)是作用在軸承上的徑向載荷(N)；B是軸承寬度(mm)；d是軸頸直徑(mm)；［p］是軸承材料的許用壓強(qiáng)(MPa)。(2)驗(yàn)算軸承的pv值：(15-2)式中，n是軸頸的轉(zhuǎn)速(r/min)；［pv］是軸承材料的許用值(MPa·m/s)。對(duì)于低速或間歇轉(zhuǎn)動(dòng)的軸承，可以只校核平均壓強(qiáng)。15.4.2推力滑動(dòng)軸承的計(jì)算

(1)驗(yàn)算平均壓強(qiáng)p(參見(jiàn)圖15-8)：(15-3)式中，F(xiàn)是作用在軸承上的軸向載荷(N)；d1、d2分別是推力環(huán)的內(nèi)徑和外徑(mm)；z是推力環(huán)的數(shù)目；k是考慮承載面積因油溝而減少的系數(shù)，隨油溝的數(shù)目與寬度的不同取k＝0.8～0.9。(2)驗(yàn)算pv值：(15-4)式中，v是推力軸頸平均直徑上的圓周速度(m/s)；n是軸的轉(zhuǎn)速(r/min)。單環(huán)或端面止推軸承所用材料的許用值［p］、［pv］見(jiàn)表15-1。但對(duì)于多環(huán)軸承，因各環(huán)受力不均，故其許用值比表中值要降低20%～30%。15.5.1潤(rùn)滑劑

潤(rùn)滑是降低摩擦、磨損的有效方法，它還有帶走摩擦熱量和防銹等功能。潤(rùn)滑劑一般可以分為四大類(lèi)：液體潤(rùn)滑劑(潤(rùn)滑油)、潤(rùn)滑脂、固體潤(rùn)滑劑和氣體潤(rùn)滑劑。其中潤(rùn)滑油和潤(rùn)滑脂應(yīng)用最廣泛。15.5潤(rùn)滑劑和潤(rùn)滑裝置

1．潤(rùn)滑油

目前使用的潤(rùn)滑油大部分為石油系列潤(rùn)滑油(礦物油)。潤(rùn)滑油的主要性能指標(biāo)有黏度和油性等。

1)黏度

黏度是流體流動(dòng)時(shí)內(nèi)摩擦力的量度，是潤(rùn)滑油的基本指標(biāo)，也是選擇潤(rùn)滑油的主要依據(jù)。

圖15-12所示為兩相對(duì)運(yùn)動(dòng)平板間流體作層流運(yùn)動(dòng)的模型。由于潤(rùn)滑油分子的吸附作用，與板面接觸的流體層具有與板面相同的速度，與移動(dòng)件接觸的流體層的速度為v，與靜止件接觸的流體層的速度為0，流體內(nèi)部各層速度呈線性分布，各層之間存在速度差，因而流體層之間就產(chǎn)生了摩擦切應(yīng)力。圖15-12平行板間液體的層流實(shí)驗(yàn)表明摩擦切應(yīng)力與速度梯度成正比：(15-5)式中，τ為流體內(nèi)摩擦切應(yīng)力；v為流體速度；dv/dz為速度梯度；比例系數(shù)η稱為流體的動(dòng)力黏度，動(dòng)力黏度的數(shù)值越大，流體越粘稠。服從式(15-5)關(guān)系的流體稱為牛頓流體。在國(guó)際單位制中，黏度η的單位是Ns/m2(或Pa·s)。工程上常用動(dòng)力黏度的厘米克秒制P(稱為泊)，1P＝1dyns/cm2。此外，還有運(yùn)動(dòng)黏度ν，它與動(dòng)力黏度的關(guān)系為(15-6)式中，ρ為流體的密度。在國(guó)際單位制中，運(yùn)動(dòng)黏度ν的單位是m2/s；在厘米克秒制中，ν的單位是St(稱為斯)，工程上常用的單位是cSt(厘斯)，1St＝1cm2/s＝100cSt。

我國(guó)石油產(chǎn)品是用運(yùn)動(dòng)黏度單位cSt來(lái)標(biāo)定的。載荷大、速度低、溫度高的軸承應(yīng)選用黏度大的潤(rùn)滑油，輕載、高速軸承宜選用黏度小的潤(rùn)滑油。圖15-13幾種潤(rùn)滑油的黏度—溫度曲線

2)黏度指數(shù)

潤(rùn)滑油的黏度隨溫度的變化是非常明顯的。隨著溫度的升高，黏度將降低。圖15-13為幾種常用全損耗系統(tǒng)用油的黏度—溫度曲線。全損耗系統(tǒng)用油是一種通用的潤(rùn)滑油，用來(lái)潤(rùn)滑安裝在室內(nèi)、工作溫度在50～60℃以下的各種輕負(fù)載機(jī)械。黏度指數(shù)是表示潤(rùn)滑油黏度隨溫度變化特性的指標(biāo)。黏度指數(shù)越大，表示潤(rùn)滑油的黏度隨溫度的變化越小。此外，黏度還隨著壓力的升高而增大，但壓力不太高時(shí)(如小于10MPa)黏度變化極微，可略而不計(jì)。

3)油性(或潤(rùn)滑性)

油性是表征潤(rùn)滑油與固體間吸附性能的一個(gè)指標(biāo)。在邊界潤(rùn)滑條件下，潤(rùn)滑油會(huì)在摩擦表面形成各種邊界膜(吸附膜和化學(xué)反應(yīng)膜)，從而有效地降低摩擦和磨損。因而

油性是在較苛刻的使用條件下選用潤(rùn)滑油的一個(gè)重要指標(biāo)。一般說(shuō)來(lái)，動(dòng)、植物油的油性較好，礦物油的油性較差。此外，工作在特殊工況(如高溫、低溫、腐蝕等)條件下的潤(rùn)滑油，其燃點(diǎn)、閃點(diǎn)、凝點(diǎn)、化學(xué)穩(wěn)定性等指標(biāo)也是非常重要的。常用潤(rùn)滑油的性能指標(biāo)參見(jiàn)表10-6。

2．潤(rùn)滑脂

潤(rùn)滑脂是由潤(rùn)滑油、稠化劑和添加劑等調(diào)制成的一種膠狀物。潤(rùn)滑脂密封簡(jiǎn)單，不需經(jīng)常加添，不易流失，故在垂直的摩擦表面上也可應(yīng)用。潤(rùn)滑脂對(duì)載荷和速度的變化有較大的適應(yīng)范圍，受溫度的影響不大，但摩擦損耗較大，潤(rùn)滑性能上不如潤(rùn)滑油好，機(jī)械效率較低，故不宜用于高速場(chǎng)合。潤(rùn)滑脂易變質(zhì)，不如潤(rùn)滑油穩(wěn)定?？偟膩?lái)說(shuō)，一般參數(shù)的機(jī)器，特別是低速或帶有沖擊的機(jī)器，都可以使用潤(rùn)滑脂潤(rùn)滑。

潤(rùn)滑脂的主要性能指標(biāo)有錐入度和滴點(diǎn)等。

1)錐入度(或稠度)

錐入度是指在25℃的恒溫下，將質(zhì)量為150g的標(biāo)準(zhǔn)圓錐體置于潤(rùn)滑脂表面上，經(jīng)5s后錐體沉入脂內(nèi)的深度(以0.1mm為單位)。錐入度越小，稠度越大。隨溫度的升高潤(rùn)滑脂變稀，錐入度增加。

2)滴點(diǎn)

滴點(diǎn)是指潤(rùn)滑脂達(dá)到一定流動(dòng)性時(shí)的最低溫度。潤(rùn)滑脂的滴點(diǎn)大致決定了其最高使用溫度，一般使用溫度要比潤(rùn)滑脂的滴點(diǎn)低20～30℃。常用的潤(rùn)滑脂有鈣基潤(rùn)滑脂、鈉基潤(rùn)滑脂和鋰基潤(rùn)滑脂。鈣基潤(rùn)滑脂有較好的耐水性，

但耐溫性較差，常用于60℃以下的各種機(jī)械設(shè)備的潤(rùn)滑。鈉基潤(rùn)滑脂耐溫性較好(115～145℃以下)，但不耐水。鋰基潤(rùn)滑脂耐溫、耐水性均較好，可在-20～150℃的溫度范圍內(nèi)工作。

3．固體潤(rùn)滑劑

固體潤(rùn)滑劑有石墨、二硫化鉬和聚四氟乙烯等，一般用于不宜使用潤(rùn)滑油和潤(rùn)滑脂的高溫、低速、重載場(chǎng)合。石墨性能穩(wěn)定，350℃才開(kāi)始氧化，并可在水中工作。二硫化鉬與金屬表面吸附能力強(qiáng)，摩擦系數(shù)小，可在-60～300℃的溫度范圍內(nèi)工作。固體潤(rùn)滑劑也常調(diào)合在潤(rùn)滑油和潤(rùn)滑脂中使用。

為改善潤(rùn)滑油和潤(rùn)滑脂的使用性能常需加入各種添加劑，如耐磨損添加劑、耐腐蝕劑、抗氧化劑、極壓劑和防銹劑等。15.5.2常用潤(rùn)滑裝置

滑動(dòng)軸承的供油方式分為間歇供油和連續(xù)供油。

常見(jiàn)的間歇供油裝置是各種油杯，如圖15-14所示，圖(a)為壓配式壓注油杯；圖(b)為旋套式油杯，適用于加注潤(rùn)滑油；圖(c)為旋蓋式油杯，適用于潤(rùn)滑脂，加滿潤(rùn)滑脂后，旋轉(zhuǎn)螺旋杯蓋可使部分潤(rùn)滑脂強(qiáng)行擠入潤(rùn)滑部位。間歇供油裝置通常用于開(kāi)機(jī)前和關(guān)機(jī)后加注潤(rùn)滑劑。圖15-14常見(jiàn)的間歇供油裝置(a)壓配式壓注油杯；(b)旋套式油杯；(c)旋蓋式油杯連續(xù)供油潤(rùn)滑根據(jù)所需供油量的大小可采用滴油潤(rùn)滑、油環(huán)潤(rùn)滑、浸油潤(rùn)滑或噴油潤(rùn)滑。

圖15-15是兩種常用的連續(xù)供油油杯。圖(a)是針閥油杯，手柄平放時(shí)，彈簧壓力使針閥堵住油杯底部的油孔；手柄直立時(shí)，針閥被提起，油孔敞開(kāi)，潤(rùn)滑油流入軸頸，調(diào)節(jié)螺母可以調(diào)整針閥開(kāi)口的大小。圖(b)是彈簧蓋油杯，依靠棉線毛細(xì)作用使?jié)櫥土魅霛?rùn)滑部位，這種油杯結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但供油量與液面高度有關(guān)，不能調(diào)節(jié)。圖15-15連續(xù)供油裝置(a)針閥油杯；(b)彈簧蓋油杯圖15-16為油環(huán)潤(rùn)滑，軸頸上套有油環(huán)，油環(huán)的下部浸入油池中，軸頸旋轉(zhuǎn)時(shí)，靠摩擦力帶動(dòng)油環(huán)旋轉(zhuǎn)，并把潤(rùn)滑油帶入軸承。

圖15-17是油泵循環(huán)供油潤(rùn)滑，供油壓力一般僅需0.05MPa，配有潤(rùn)滑油分配裝置可潤(rùn)滑多處需要潤(rùn)滑的部位，還可有過(guò)濾、冷卻、報(bào)警、控制裝置，但設(shè)備費(fèi)用較高。圖15-16油環(huán)潤(rùn)滑圖15-17油泵循環(huán)供油潤(rùn)滑15.6.1流體動(dòng)壓向心滑動(dòng)軸承

流體動(dòng)壓向心滑動(dòng)軸承形成液體動(dòng)壓油膜的過(guò)程如圖15-18所示。圖(a)表示停車(chē)狀態(tài)，此時(shí)軸頸在重力作用下與軸承孔在下部直接接觸，并形成楔形間隙。工作時(shí)經(jīng)歷三個(gè)狀態(tài)：

(1)啟動(dòng)狀態(tài)(見(jiàn)圖15-18(b))。在啟動(dòng)的最初階段，軸頸轉(zhuǎn)速很小，在驅(qū)動(dòng)力矩T與軸承孔的滾動(dòng)摩擦阻力的共同作用下，軸頸沿軸承內(nèi)壁逆向滾動(dòng)(爬坡)，直到軸承孔對(duì)軸頸的全反力剛好等于外載荷F時(shí)，爬坡停止。15.6液體摩擦滑動(dòng)軸承介紹圖15-18流體動(dòng)壓向心滑動(dòng)軸承的工作狀態(tài)(a)停車(chē)；(b)啟動(dòng)；(c)初步脫離；(d)穩(wěn)定工作

(2)初步脫離狀態(tài)(見(jiàn)圖15-18(c))。當(dāng)軸頸轉(zhuǎn)速繼續(xù)增加時(shí)，潤(rùn)滑油在軸頸的帶動(dòng)下，由楔形間隙的較大間隙處向較小間隙處流動(dòng)，使?jié)櫥驮谛ㄐ伍g隙中因擁擠而形成壓力，迫使軸頸脫離軸承孔，形成初期的潤(rùn)滑油膜。

(3)穩(wěn)定工作狀態(tài)。圖(c)的狀態(tài)不能持久，因油膜內(nèi)各點(diǎn)壓力的合力有向左推動(dòng)軸頸的分力存在，因而軸頸繼續(xù)向左移動(dòng)。達(dá)到穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)時(shí)，軸頸處于圖(d)所示的位置。此時(shí)油膜內(nèi)各點(diǎn)的壓力，其垂直方向的合力與載荷F平衡，其水平方向的壓力左右自行抵消，于是軸頸就穩(wěn)定在此平衡位置上旋轉(zhuǎn)。由圖可知，軸頸中心與軸承孔中心不重合，兩者的距離稱為偏心距。其他條件相同時(shí)，工作轉(zhuǎn)速越高，偏心距值越小，但兩者永遠(yuǎn)不可能重合。由以上分析可知，流體動(dòng)壓滑動(dòng)軸承形成潤(rùn)滑油膜必須具備以下條件：

(1)兩工作表面的間隙必須充滿潤(rùn)滑油；

(2)兩工作表面必須有變化的間隙(突變或逐漸變化均可)；

(3)兩表面必須有足夠的相對(duì)滑動(dòng)速度，且運(yùn)動(dòng)件應(yīng)將潤(rùn)滑油由間隙的大端帶入小端。對(duì)于圖15-18所示的向心軸承，條件1意味著動(dòng)壓滑動(dòng)軸承應(yīng)采用完善的供油方式進(jìn)行潤(rùn)滑；條件2意味著在承受載荷的條件下，軸頸和軸承孔必須有一定的偏心，無(wú)偏心便不能產(chǎn)生動(dòng)壓力；條件3意味著軸必須有足夠的轉(zhuǎn)速，顯然，動(dòng)壓滑動(dòng)軸承不適合在低速條件下

運(yùn)行。

實(shí)際工程設(shè)計(jì)中，要求軸承在額定載荷和額定轉(zhuǎn)速下運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，最小間隙的數(shù)值應(yīng)該大于表面粗糙度的數(shù)值。此外還要計(jì)算潤(rùn)滑油的流量，并根據(jù)軸承的功率損耗校核熱平衡溫度。為了提高動(dòng)壓軸承的旋轉(zhuǎn)精度和工作穩(wěn)定性，常將軸瓦的內(nèi)孔制成特殊的形狀，在工作中產(chǎn)生多個(gè)油楔，此即多油楔軸承，如圖15-19所示。圖(a)、(b)為雙油楔軸承，軸承孔做成橢圓形，因而在頂部和底部均可形成液體潤(rùn)滑動(dòng)壓油膜，雙油楔軸承常做成上下剖分式結(jié)構(gòu)。

圖(c)為三油楔動(dòng)壓潤(rùn)滑軸承，工作時(shí)可形成三個(gè)動(dòng)壓油膜。多油楔軸承有助于提高旋轉(zhuǎn)精度和工作穩(wěn)定性。但與相同工作條件下的單油楔軸承相比，其供油量和摩擦損耗都會(huì)有所增加，承載能力也有所降低。圖(d)是可傾式多油楔軸承，分離的多片軸瓦由球端螺釘支撐，隨著運(yùn)行

條件的改變能自動(dòng)調(diào)整傾斜角度，以保證隨時(shí)都處于良好的工作狀態(tài)。因此，這種軸承除了有良好的旋轉(zhuǎn)精度和穩(wěn)定性之外，正常工作的速度范圍也較大。圖15-19多油楔軸承(a)雙油楔軸承1；(b)雙油楔軸承2；(c)三油楔動(dòng)壓潤(rùn)滑軸承；(d)可傾式多油楔軸承15.6.2流體靜壓滑動(dòng)軸承

流體靜壓滑動(dòng)軸承是利用外部供油裝置，將有較高壓力的潤(rùn)滑油送入軸承的油腔，使軸頸與軸承表面分開(kāi)而形成液體潤(rùn)滑油膜，其油膜形成不依賴于速度和油楔。因此，不論它在高速、低速、輕載、重載條件下，還是啟動(dòng)、停車(chē)、運(yùn)轉(zhuǎn)階段均能很好地工作。此外，由于油膜剛度大，因此它的回轉(zhuǎn)精度高且精度保持性好。但因需要一套供油系統(tǒng)，所以造價(jià)高，應(yīng)用沒(méi)有動(dòng)壓軸承普遍，主要用于低速、重載或要求精度很高的機(jī)械裝備中。圖15-20為流體