机械设计第12章课件

第十二章 滑动轴承12-1 12-1 概述概述v轴承是支承轴及轴上零件的一种重要部件。轴承是支承轴及轴上零件的一种重要部件。v按轴承工作时的摩擦性质不同，可分为按轴承工作时的摩擦性质不同，可分为滑动摩擦轴承滑动摩擦轴承（滑动轴承）和（滑动轴承）和滚动摩擦轴承滚动摩擦轴承（滚动轴承）。（滚动轴承）。v滑动轴承的发展已有几千年的历史。与滚动轴承相比，滑动轴承的发展已有几千年的历史。与滚动轴承相比，滑动轴承具有独特的优点，一直在金属切削机床、汽滑动轴承具有独特的优点，一直在金属切削机床、汽轮机、轧钢机、大型电机、内燃机、压缩机、仪表、轮机、轧钢机、大型电机、内燃机、压缩机、仪表、雷达、铁路机车、航空发动机附件、卫星通讯地面站雷达、铁路机车、航空发动机附件、卫星通讯地面站及天文望远镜等方面应用广泛。及天文望远镜等方面应用广泛。滑动（向心）轴承滑动（向心）轴承滚动轴承滚动轴承v寿寿命命长长，适适于于高高速速。如如大大型型汽汽轮轮机机、发发电电机机多多采采用用液液体体摩摩擦擦滑滑动动轴轴承承；高高速速内内圆圆磨磨头头，转转速速高高达达几几十十万万转转，多采用气体滑动轴承，用滚动轴承则寿命过短。多采用气体滑动轴承，用滚动轴承则寿命过短。v能能承承受受冲冲击击和和振振动动载载荷荷。滑滑动动轴轴承承工工作作表表面面间间的的油油膜膜有有缓缓冲冲和和吸吸振振的的作作用用，故故多多用用于于冲冲床床、轧轧钢钢机机械械以以及及往复式机械中。往复式机械中。v运运转转精精度度高高，工工作作平平稳稳无无噪噪音音。滑滑动动轴轴承承所所含含零零件件比比滚滚动动轴轴承承少少，制制造造、安安装装可可达达到到较较高高的的精精度度，运运转转精精度、工作平稳性都优于滚动轴承。度、工作平稳性都优于滚动轴承。滑动轴承的特点滑动轴承的特点v结构简单，装拆方便结构简单，装拆方便。如曲轴上的轴承多采用剖分式。如曲轴上的轴承多采用剖分式滑动轴承，滚动轴承则无法应用。滑动轴承，滚动轴承则无法应用。v承载能力大，可用于重载场合承载能力大，可用于重载场合。若用滚动轴承需专门。若用滚动轴承需专门设计，造价较高。设计，造价较高。v可用于特殊工作条件下。可用于特殊工作条件下。如水中或腐蚀介质中，或径如水中或腐蚀介质中，或径向空间尺寸受限制的场合。向空间尺寸受限制的场合。滑动轴承的特点滑动轴承的特点滑动轴承的分类滑动轴承的分类分分类类按受载方按受载方向分向分按润滑按润滑状态分状态分径向止推轴承径向止推轴承径向轴承径向轴承 止推轴承止推轴承液体润滑轴承液体润滑轴承不完全液体润滑轴承不完全液体润滑轴承自润滑轴承自润滑轴承按液体按液体润滑承润滑承载机理载机理分分液体动力润滑轴承液体动力润滑轴承液体静压润滑轴承液体静压润滑轴承 滑动轴承一般由轴滑动轴承一般由轴承座（壳体）、轴瓦承座（壳体）、轴瓦和润滑装置组成。和润滑装置组成。滑动轴承有滑动轴承有整体式整体式、对开式对开式、调心式调心式、调调隙式隙式和和多油楔式多油楔式等结等结构。构。12-2 滑动轴承的主要结构形式滑动轴承的主要结构形式结构简单、成本低。但轴套磨损后无法调整轴承间隙，且只能从轴颈端结构简单、成本低。但轴套磨损后无法调整轴承间隙，且只能从轴颈端部装拆。有轴套的轴承因轴套与轴承座之间无轴向定位面，所以一般不部装拆。有轴套的轴承因轴套与轴承座之间无轴向定位面，所以一般不允许承受轴向载荷，无轴套的轴承更不允许承受轴向载荷。整体式轴承允许承受轴向载荷，无轴套的轴承更不允许承受轴向载荷。整体式轴承只用于低速轻载及间歇工作的机器中。只用于低速轻载及间歇工作的机器中。整体式径向滑动轴承整体式径向滑动轴承对开式径向滑动轴承对开式径向滑动轴承 又叫剖分式。剖分面做成阶梯形又叫剖分式。剖分面做成阶梯形定位止口，安装时便于对中；轴瓦定位止口，安装时便于对中；轴瓦磨损后可通过减少剖分面处的垫片磨损后可通过减少剖分面处的垫片厚度来调整轴承与轴颈的间隙（同厚度来调整轴承与轴颈的间隙（同时修刮轴瓦内孔）。时修刮轴瓦内孔）。剖分面一般布置在与径向载荷近剖分面一般布置在与径向载荷近于垂直的方向。若径向载荷的方向于垂直的方向。若径向载荷的方向与剖分面垂线的夹角大于与剖分面垂线的夹角大于3535，则，则应用倾斜剖分式。应用倾斜剖分式。对开式径向滑动轴承对开式径向滑动轴承45 又又叫叫自位轴承。轴瓦外表面做自位轴承。轴瓦外表面做成球面形状，与轴承盖及轴承座成球面形状，与轴承盖及轴承座的球形内表面相配合，球面中心的球形内表面相配合，球面中心位于轴颈轴线上，轴瓦可自动调位于轴颈轴线上，轴瓦可自动调位，以适应轴颈在轴弯曲时所产位，以适应轴颈在轴弯曲时所产生的偏斜。生的偏斜。当轴承的宽径比当轴承的宽径比B/d1.51.75时时采用调心轴承。调心轴承必须成采用调心轴承。调心轴承必须成对使用。对使用。调心轴承调心轴承 轴瓦的外表面为锥形，与一个具有圆锥内表轴瓦的外表面为锥形，与一个具有圆锥内表面的套筒相配合。轴瓦上开有纵向切口，旋转面的套筒相配合。轴瓦上开有纵向切口，旋转两端的调节螺母迫使轴瓦与套筒产生轴向相对两端的调节螺母迫使轴瓦与套筒产生轴向相对移动，从而改变轴瓦与轴颈的径向间隙。移动，从而改变轴瓦与轴颈的径向间隙。缺点是轴承内表面会受力变形，故常用在一缺点是轴承内表面会受力变形，故常用在一般用途的机床主轴上。般用途的机床主轴上。调隙式调隙式固定瓦固定瓦：将轴瓦内表面制成多个楔：将轴瓦内表面制成多个楔形槽，以形成多个油膜压力分布区，形槽，以形成多个油膜压力分布区，提高了轴的稳定性和油膜刚度。如提高了轴的稳定性和油膜刚度。如双油楔椭圆轴承，双油楔错位轴承双油楔椭圆轴承，双油楔错位轴承等。等。可倾瓦可倾瓦：扇形瓦块的背面用球铰支：扇形瓦块的背面用球铰支承，可随载荷、速度等的变化自动承，可随载荷、速度等的变化自动调整油楔角度。调整油楔角度。共同的特点是即使在空载时，轴与共同的特点是即使在空载时，轴与轴瓦也相对偏心而形成必要的承载轴瓦也相对偏心而形成必要的承载油楔。多用于高速轴承。油楔。多用于高速轴承。多多油油楔楔轴轴承承椭椭圆圆轴轴承承多油楔轴承多油楔轴承用来承受轴向载用来承受轴向载荷。由轴承座和荷。由轴承座和止推轴颈组成，止推轴颈组成，常用的结构形式常用的结构形式有实心、空心、有实心、空心、单环式和多环式单环式和多环式等型式。等型式。止推滑动轴承止推滑动轴承轴承座轴承座径向轴瓦径向轴瓦止推轴瓦止推轴瓦Fa止推滑动轴承止推滑动轴承v空心式：轴颈接触面上压力分布较均匀，润滑条件较实心式改善。空心式：轴颈接触面上压力分布较均匀，润滑条件较实心式改善。v单环式：利用轴颈的环形端面止推，广泛用于低速、轻载的场合。单环式：利用轴颈的环形端面止推，广泛用于低速、轻载的场合。v多多环环式式：不不仅仅能能承承受受较较大大的的轴轴向向载载荷荷，有有时时还还可可承承受受双双向向轴轴向向载载荷荷。由由于各环间载荷分布不均，其单位面积的承载能力比单环式低于各环间载荷分布不均，其单位面积的承载能力比单环式低50%。磨粒磨损磨粒磨损：灰尘、砂粒等引起；：灰尘、砂粒等引起；刮伤刮伤：硬颗粒或轴颈表面凸峰划伤；：硬颗粒或轴颈表面凸峰划伤；咬粘（胶合）咬粘（胶合）：温升过高，载荷过大，润滑不良时；：温升过高，载荷过大，润滑不良时；疲劳剥落疲劳剥落：疲劳裂纹与滑动方向垂直；：疲劳裂纹与滑动方向垂直；腐蚀腐蚀：润滑剂氧化生成酸性物质造成；：润滑剂氧化生成酸性物质造成；由于工作条件不同，滑动轴承还可能出现由于工作条件不同，滑动轴承还可能出现气蚀、流体气蚀、流体侵蚀、电侵蚀、和微动磨损等损伤。侵蚀、电侵蚀、和微动磨损等损伤。12-3 滑动轴承的失效形式及常用材料滑动轴承的失效形式及常用材料一、滑动轴承常见失效形式一、滑动轴承常见失效形式故障故障原因原因不干净不干净润滑油润滑油不足不足安装安装误差误差对中对中不良不良超载超载腐蚀腐蚀制造制造精度低精度低气蚀气蚀其它其它比率比率38.311.115.98.16.05.65.52.86.7潘存云教授研制疲劳点蚀疲劳点蚀 潘存云教授研制表面划伤表面划伤 轴瓦磨损轴瓦磨损v良好的减摩性、耐磨性和抗咬粘性；良好的减摩性、耐磨性和抗咬粘性；v良好的摩擦顺应性、嵌入性和磨合性；良好的摩擦顺应性、嵌入性和磨合性；v足够的强度和抗腐蚀能力；足够的强度和抗腐蚀能力；v良好的导热性、工艺性和经济性等。良好的导热性、工艺性和经济性等。v应根据主要要求选用适宜的材料。应根据主要要求选用适宜的材料。二、轴承材料二、轴承材料轴瓦和轴承衬的材料统称为轴承材料。轴瓦和轴承衬的材料统称为轴承材料。（一）对轴承材料性能的要求（一）对轴承材料性能的要求1)1)减摩性减摩性-材料副具有较低的摩擦系数。材料副具有较低的摩擦系数。2)2)耐磨性耐磨性-材料的抗磨性能材料的抗磨性能，通常以磨损率表示。通常以磨损率表示。3)3)抗胶合抗胶合-材料的耐热性与抗粘附性。材料的耐热性与抗粘附性。4)4)摩擦顺应性摩擦顺应性-材料通过表层弹塑性变形来补偿轴承滑动材料通过表层弹塑性变形来补偿轴承滑动表面初始配合不良的能力。表面初始配合不良的能力。5)5)嵌入性嵌入性-材料容纳硬质颗粒嵌入，从而减轻轴承滑动材料容纳硬质颗粒嵌入，从而减轻轴承滑动表面发生刮伤或磨粒磨损的性能。表面发生刮伤或磨粒磨损的性能。6)6)磨合性磨合性-轴瓦与轴颈表面经短期轻载运行后，形成相轴瓦与轴颈表面经短期轻载运行后，形成相互吻合的表面形状和粗糙度的能力。互吻合的表面形状和粗糙度的能力。（粉末冶金材料，含油轴承）（粉末冶金材料，含油轴承）铁铁石墨、青铜石墨、青铜石墨石墨多孔质金属材料多孔质金属材料塑料、碳塑料、碳石墨、橡胶、木材石墨、橡胶、木材非金属材料非金属材料强度高、承载能力大、刚性好，耐强度高、承载能力大、刚性好，耐磨性好，但嵌入性和跑合性差，用磨性好，但嵌入性和跑合性差，用于中速重载时于中速重载时铜基合金铜基合金抗压、抗疲劳强度较高，有良好的耐抗压、抗疲劳强度较高，有良好的耐蚀性、润滑性和导热性。但顺应性和蚀性、润滑性和导热性。但顺应性和跑合性差。多用于内燃机轴承。跑合性差。多用于内燃机轴承。铝基合金铝基合金其中的石墨有润滑作用，价廉，但跑合性其中的石墨有润滑作用，价廉，但跑合性差，脆。用于轻载、低速和无冲击时。差，脆。用于轻载、低速和无冲击时。灰铸铁及灰铸铁及耐磨铸铁耐磨铸铁锡基巴氏合金锡基巴氏合金 高速重载时高速重载时铅基巴氏合金铅基巴氏合金 中速中载时中速中载时轴承合金轴承合金金属材料金属材料(二二)常用的轴承材料常用的轴承材料1.1.轴承合金（通称巴氏合金或白合金）轴承合金（通称巴氏合金或白合金）v是锡、铅、锑、铜等金属的合金，是锡、铅、锑、铜等金属的合金，锡或铅为基体。锡或铅为基体。v优优点点：嵌嵌入入性性和和摩摩擦擦顺顺应应性性最最好好，很很容容易易和和轴轴颈颈磨磨合合，不宜和轴颈发生咬粘。不宜和轴颈发生咬粘。v缺缺点点：强强度度很很低低，不不能能单单独独制制作作轴轴瓦瓦，只只能能做做轴轴承承衬衬。价格较贵。价格较贵。v适用于重载、中高速场合适用于重载、中高速场合2.2.铜合金铜合金v青青铜铜是是最最常常用用的的材材料料，有有锡锡青青铜铜、铅铅青青铜铜和和铝铝青青铜铜等等几几种种。锡锡青青铜铜的的减减摩摩性性和和耐耐磨磨性性最最好好，锡锡青青铜铜的的硬硬度度比比轴轴承承合合金金高，磨合性及嵌入性差，适用于重载及中速场合。高，磨合性及嵌入性差，适用于重载及中速场合。v铅青铜抗粘附能力强，适用于高速重载轴承。铅青铜抗粘附能力强，适用于高速重载轴承。v铝铝青青铜铜的的强强度度及及硬硬度度较较高高，抗抗粘粘附附能能力力较较差差，适适用用于于低低速速、重载轴承。重载轴承。v缺点缺点：可塑性差、不易跑合、与之相配的轴径必须淬硬。：可塑性差、不易跑合、与之相配的轴径必须淬硬。v青青铜铜可可以以单单独独制制成成轴轴瓦瓦，也也可可以以作作为为轴轴承承衬衬浇浇注注在在钢钢或或铸铸铁轴瓦上。铁轴瓦上。3.3.铝基轴承合金铝基轴承合金v有有相相当当好好的的耐耐腐腐蚀蚀性性和和较较高高的的疲疲劳劳强强度度，摩摩擦擦性性能能也也较较好。在部分领域取代了较贵的轴承合金与青铜。好。在部分领域取代了较贵的轴承合金与青铜。4.4.灰铸铁及耐磨铸铁灰铸铁及耐磨铸铁v由于铸铁性脆、磨合性差，用于不重要、低速轻载轴承。由于铸铁性脆、磨合性差，用于不重要、低速轻载轴承。5.5.多孔质金属材料多孔质金属材料v含含油油轴轴承承，用用粉粉末末冶冶金金法法制制作作的的轴轴承承，具具有有多多孔孔组组织织，可存储润滑油。可用于加油不方便的场合。可存储润滑油。可用于加油不方便的场合。轴瓦是轴承中与轴颈直接接触的部分；轴瓦是轴承中与轴颈直接接触的部分；为节省材料，常将轴瓦做成双金属或三金属的。即以为节省材料，常将轴瓦做成双金属或三金属的。即以钢、铸铁或青铜作瓦背，并在轴瓦内表面浇铸或轧制钢、铸铁或青铜作瓦背，并在轴瓦内表面浇铸或轧制一层轴承合金，称为轴承衬；一层轴承合金，称为轴承衬；轴瓦应具有一定的强度和刚度，在轴承中定位可靠，轴瓦应具有一定的强度和刚度，在轴承中定位可靠，便于输入润滑剂，容易散热，并且装拆、调整方便；便于输入润滑剂，容易散热，并且装拆、调整方便；轴瓦在外形结构、定位、油槽开设和配合等方面采用轴瓦在外形结构、定位、油槽开设和配合等方面采用不同的形式以适应不同的工作要求。不同的形式以适应不同的工作要求。12-4 轴瓦结构轴瓦结构轴瓦是轴承中与轴颈直接接触的部分；轴瓦是轴承中与轴颈直接接触的部分；为节省材料，常将轴瓦做成双金属或三金属的。即以为节省材料，常将轴瓦做成双金属或三金属的。即以钢、铸铁或青铜作瓦背，并在轴瓦内表面浇铸或轧制钢、铸铁或青铜作瓦背，并在轴瓦内表面浇铸或轧制一层轴承合金，称为轴承衬；一层轴承合金，称为轴承衬；轴瓦应具有一定的强度和刚度，在轴承中定位可靠，轴瓦应具有一定的强度和刚度，在轴承中定位可靠，便于输入润滑剂，容易散热，并且装拆、调整方便；便于输入润滑剂，容易散热，并且装拆、调整方便；轴瓦在外形结构、定位、油槽开设和配合等方面采用轴瓦在外形结构、定位、油槽开设和配合等方面采用不同的形式以适应不同的工作要求。不同的形式以适应不同的工作要求。12-4 轴瓦结构轴瓦结构(一一)轴瓦的形式和构造轴瓦的形式和构造整体式整体式（又称轴套）：分光滑轴套和带纵向油槽的轴套。前者构（又称轴套）：分光滑轴套和带纵向油槽的轴套。前者构造简单，用于轻载、低速或不经常转动的场合，后者便于向工作造简单，用于轻载、低速或不经常转动的场合，后者便于向工作面供油，应用较广；面供油，应用较广；整体轴套整体轴套卷制轴套卷制轴套对开式厚壁轴瓦（铸造）对开式厚壁轴瓦（铸造）对开式薄壁轴瓦（对开式薄壁轴瓦（双金属板连续轧制）双金属板连续轧制）（二）轴瓦的定位（二）轴瓦的定位 轴瓦和轴承座不允许有相对移动。为防止轴瓦沿轴向轴瓦和轴承座不允许有相对移动。为防止轴瓦沿轴向或轴向移动，可将其两端做出或轴向移动，可将其两端做出凸缘凸缘来作轴向定位，也来作轴向定位，也可用可用紧定螺钉或销钉紧定螺钉或销钉将其固定在轴承座上，或在轴瓦将其固定在轴承座上，或在轴瓦剖分面上冲出剖分面上冲出定位唇（凸耳）定位唇（凸耳）以供定位用。以供定位用。为润滑轴承的工作表面，一般都在轴瓦上开设油孔、油为润滑轴承的工作表面，一般都在轴瓦上开设油孔、油槽（油沟）。槽（油沟）。（三）（三）油孔及油槽油孔及油槽进油孔进油孔油槽油槽F开设油孔和油槽的一般原则开设油孔和油槽的一般原则对于液体动压径向轴承，有轴向油槽和周向油槽两种对于液体动压径向轴承，有轴向油槽和周向油槽两种形式。油槽应开在非承载区内，否则会破坏润滑油膜形式。油槽应开在非承载区内，否则会破坏润滑油膜的连续性，降低轴承的承载能力。的连续性，降低轴承的承载能力。周向油槽对轴承承载能力的影响轴向油槽分为单轴向油槽及双轴向油槽，其长度一般可轴向油槽分为单轴向油槽及双轴向油槽，其长度一般可为为 油槽轴瓦宽度的油槽轴瓦宽度的80%，以便在轴瓦两端留出封油面，以便在轴瓦两端留出封油面，防止润滑油大量流失。防止润滑油大量流失。单轴向油槽：对整体式径向轴承，最好开在最大油膜厚单轴向油槽：对整体式径向轴承，最好开在最大油膜厚度位置，以保证润滑油从压力最小的地方输入；对于对度位置，以保证润滑油从压力最小的地方输入；对于对开式径向轴承，常把轴向油槽开在轴承剖分面处，若轴开式径向轴承，常把轴向油槽开在轴承剖分面处，若轴颈双向运转，可开设双轴向油槽。颈双向运转，可开设双轴向油槽。对于对于不完全液体润滑轴承不完全液体润滑轴承，应使油槽尽量延伸到承载，应使油槽尽量延伸到承载区最大压力附近，以便向承载区充分供油。区最大压力附近，以便向承载区充分供油。若载荷方向经常变化，油槽可开在轴颈上。若载荷方向经常变化，油槽可开在轴颈上。不完全液体润滑轴承常用油槽形状 用于要求不高，难以经常供油，或低速重载及作摆动用于要求不高，难以经常供油，或低速重载及作摆动运动处的轴承。参考表运动处的轴承。参考表12-4。12-5 滑动轴承润滑剂的选用滑动轴承润滑剂的选用（一）润滑脂及其选择（一）润滑脂及其选择当压力高和滑动速度低时，选择针入度小一些的品种；当压力高和滑动速度低时，选择针入度小一些的品种；反之，选择针入度大一些的品种。反之，选择针入度大一些的品种。选择原则：选择原则：所用润滑脂的滴点，一般应较轴承的工作温度高约所用润滑脂的滴点，一般应较轴承的工作温度高约2030，以免工作时润滑脂过多地流失。，以免工作时润滑脂过多地流失。在有水淋或潮湿的环境下，应选择防水性能强的钙基在有水淋或潮湿的环境下，应选择防水性能强的钙基或铝基润滑脂。在温度较高处应选用钠基或复合钙基或铝基润滑脂。在温度较高处应选用钠基或复合钙基润滑脂。润滑脂。12-5 滑动轴承润滑剂的选择滑动轴承润滑剂的选择 液体动压轴承选油参考表液体动压轴承选油参考表4-1；不完全液体润滑轴承选油参考不完全液体润滑轴承选油参考表表12-4。（二）润滑油及其选择（二）润滑油及其选择 转速高、压力小时，选粘度低的油；转转速高、压力小时，选粘度低的油；转速低、压力大时，选粘度高的油；速低、压力大时，选粘度高的油；（三）固体润滑剂（三）固体润滑剂聚氟乙烯树脂聚氟乙烯树脂石墨石墨二硫化钼（二硫化钼（MoS2）-性能稳定、性能稳定、t 350 t 350 才开始氧化，可在水中工作。才开始氧化，可在水中工作。-摩擦系数低，使用温度范围广摩擦系数低，使用温度范围广 (-60300)，但遇水性能下降。，但遇水性能下降。-摩擦系数低，只有石墨的一半。摩擦系数低，只有石墨的一半。1.1.调和在润滑油中；调和在润滑油中；2.2.涂覆、烧结在摩擦表面形成覆盖膜；涂覆、烧结在摩擦表面形成覆盖膜；3.3.混入金属或塑料粉末中烧结成型。混入金属或塑料粉末中烧结成型。在摩擦表面上形成固体膜以减小摩擦阻力。通常在摩擦表面上形成固体膜以减小摩擦阻力。通常只用于一些有特殊要求的场合只用于一些有特殊要求的场合12-6 不完全液体润滑滑动轴承设计计算滑动轴承不是在任何条件下都有必要或能够建立完全滑动轴承不是在任何条件下都有必要或能够建立完全流体润滑状态。流体润滑状态。处于速度低、载荷大、有冲击或间歇使用等条件下工处于速度低、载荷大、有冲击或间歇使用等条件下工作的轴承多数处于混合润滑状态；作的轴承多数处于混合润滑状态；不完全流体润滑滑动轴承不完全流体润滑滑动轴承的设计，主要是指边界润滑的设计，主要是指边界润滑轴承和混合润滑轴承，也包括脂润滑、油绳或滴油润轴承和混合润滑轴承，也包括脂润滑、油绳或滴油润滑以致无油润滑轴承；滑以致无油润滑轴承；不完全流体润滑滑动轴承不完全流体润滑滑动轴承的的设计准则设计准则是：维护边界膜是：维护边界膜不受破坏。尽量减少轴承材料的磨损。不受破坏。尽量减少轴承材料的磨损。12-6 不完全流体润滑滑动轴承设计计算不完全流体润滑滑动轴承设计计算为防止过度的磨粒磨损而限制平均压强为防止过度的磨粒磨损而限制平均压强P；为防止轴承温升过高易发生胶合而限制为防止轴承温升过高易发生胶合而限制Pv；为防止局部发生严重的加速磨损而限制速度为防止局部发生严重的加速磨损而限制速度v。由于促使边界油膜破裂的因素较为复杂，目前只能进行简化性的、条件性的设计计算：（一）径向滑动轴承的计算一）径向滑动轴承的计算 P P（或或PvPv）并并未未反反映映出出润润滑滑油油的的特特性性。轴轴颈颈轴轴瓦瓦材材料料及及表表面面加加工工质质量量等等因因素素对对油油膜膜的的影影响响，通通常常都都在在许许用用的的 P P、PvPv 值中加以考虑。值中加以考虑。1.1.验算轴承的平均压力验算轴承的平均压力P P P是是轴轴承承单单位位投投影影面面积积上上的的载载荷荷，限限制制平平均均压压力力是是为为了了防防止止润润滑滑油油被被完完全全挤挤出出，使使轴轴瓦瓦不不致致过度磨损；过度磨损；2.2.验算轴承的验算轴承的Pv值值式中，式中，v轴颈圆周速度，即滑动速度，轴颈圆周速度，即滑动速度，m/s。n轴颈转速，轴颈转速，r/min。pv轴承材料的许用值，轴承材料的许用值，MPam/s，见表见表12-212-2。轴承的发热量与其单位面积上的摩擦功耗轴承的发热量与其单位面积上的摩擦功耗 fpv 成正比，成正比，pv 值越高，轴承温升越高，容易引起边界膜破裂，限值越高，轴承温升越高，容易引起边界膜破裂，限制制 pv 值就是防止轴承过热。值就是防止轴承过热。3.3.验算滑动速度验算滑动速度式中，式中，v许用滑动速度，见表许用滑动速度，见表12-2。当平均压强当平均压强 P 较小时，即使较小时，即使 P 和和 Pv 都都 在许用范围内，在许用范围内，也可能由于速度过快而加速磨损。因为也可能由于速度过快而加速磨损。因为 P 只是平均压只是平均压力，在轴发生弯曲或不同心等引起的一系列误差及振力，在轴发生弯曲或不同心等引起的一系列误差及振动的影响下，轴承边缘可能产生相当高的压力，从而动的影响下，轴承边缘可能产生相当高的压力，从而使局部的使局部的 Pv 值超限。值超限。滑动轴承所选用的材料及尺寸验算合格后，应选取恰滑动轴承所选用的材料及尺寸验算合格后，应选取恰当的配合，一般为当的配合，一般为H9/d9，H8/f7或或H7/f6。（二）止推滑动轴承的计算二）止推滑动轴承的计算空心式：接触面上压力分布较均匀，润滑改善；空心式：接触面上压力分布较均匀，润滑改善；单环式：结构简单，润滑方便，适于低速、轻载；单环式：结构简单，润滑方便，适于低速、轻载；多多环环式式：能能承承受受较较大大轴轴向向载载荷荷，可可双双向向承承载载，但但载载荷荷在各环间分布不均在各环间分布不均,应将表中应将表中p及及pv 值降低值降低50%。空心式单环式多环式1.验算轴承的平均压力验算轴承的平均压力2.验算轴承的验算轴承的pv值值 Fa 轴向载荷，NZ 环的数目p 许用压力，见表 12-5d2 环形支承面外径d1 环形支承面内径n 轴颈转速v 轴颈圆周速度pvpv的许用值，见表 12-512-7 液体动力润滑径向滑动轴承液体动力润滑径向滑动轴承设计计算设计计算(一)流体动力润滑的基本方程(二)径向滑动轴承形成流体润滑的过程(四)径向滑动轴承工作能力计算(三)径向滑动轴承的主要几何关系(五)参数选择(一一)流体动力润滑的基本方程流体动力润滑的基本方程流体动压润滑理论流体动压润滑理论的基本方程是流体的基本方程是流体膜压力分布的微分膜压力分布的微分方程；方程；它从粘性流体动力它从粘性流体动力学的基本方程出发，学的基本方程出发，做了一些假设条件做了一些假设条件（一）流体动力润滑的基本方程一）流体动力润滑的基本方程流体为牛顿流体流体为牛顿流体，即应力与速度梯度成正比：，即应力与速度梯度成正比：流流体体的的流流动动为为层层流流，油油膜膜中中不不存存在在涡涡流流和和湍湍流流。对对于于高高速速大大型型轴轴承，可能处于湍流润滑；承，可能处于湍流润滑；流流体体不不可可压压缩缩，忽忽略略压压力力对对流流体体粘粘度度的的影影响响，即即粘粘度度不不随随压压力力而而变化。特别是沿油膜厚度方向粘度不变变化。特别是沿油膜厚度方向粘度不变 ；忽略重力及惯性力的影响忽略重力及惯性力的影响；两个板为无限宽，即两个板为无限宽，即润滑油在宽度方向没有流动；润滑油在宽度方向没有流动；流体膜中的压力沿膜厚方向不变动。流体膜中的压力沿膜厚方向不变动。假定：假定：流体动压润滑基本方程流体动压润滑基本方程 上式表明了沿上式表明了沿 x 轴方向的压力变化与沿轴方向的压力变化与沿 y 轴方向的速度变化轴方向的速度变化的关系。的关系。在在 x 方向取力的平衡有：方向取力的平衡有：展开，并根据牛顿粘性流体摩擦定律展开，并根据牛顿粘性流体摩擦定律()，得，得（12-712-7）1.油层的速度分布油层的速度分布将式（将式（12-7）对）对 y 积分两次得：积分两次得：上上式式表表明明，u由由两两部部分分组组成成：前前面面一一项项表表示示速速度度呈呈线线形形分分布布，是是由由两两表表面面相相对对滑滑动动引引起起的的，称称为为剪剪切切流流；后后一一项项表表示示速速度度呈呈抛抛物物线线分分布布，是是由由油油流流压压力力沿沿x方方向向变变化化（即即与与压压力力梯梯度度 有有关关）引引起起的的，称称为为压压力流力流。动压润滑速度分布动压润滑速度分布2.润滑油流量润滑油流量设在设在 p=pmax 处的油膜厚度为处的油膜厚度为 h0，该截面内的流量为：，该截面内的流量为：据前述假定，流体无据前述假定，流体无 z 方向流动，则单位时间内流经任意方向流动，则单位时间内流经任意截面上单位宽度面积的流量为：截面上单位宽度面积的流量为：整理得整理得上式为计算流体动压轴承的上式为计算流体动压轴承的一维雷诺方程一维雷诺方程。可以看出，油膜。可以看出，油膜压力的变化与润滑油的粘度、表面滑动速度和油膜厚度及其压力的变化与润滑油的粘度、表面滑动速度和油膜厚度及其变化有关。利用这一公式可求得油膜上各点压力变化有关。利用这一公式可求得油膜上各点压力 p 沿沿 x 方向方向的分布，再将该压力分布积分便可求得油膜的承载能力。的分布，再将该压力分布积分便可求得油膜的承载能力。对于连续流动，各截面流量相等，即：对于连续流动，各截面流量相等，即：流体动压润滑基本方程动压润滑压力分布动压润滑压力分布bh0，则则 p/x 0，即压力沿即压力沿 x 方向逐渐增大，方向逐渐增大，从而从而 2u/y20，故速度分布曲线呈凹形；故速度分布曲线呈凹形；在在bc段，段，hh0，则则 p/x 0，即压力沿即压力沿 x 方向逐渐降低，方向逐渐降低，从而从而 2u/y2 3540C，则表示轴承热平衡易于建立，轴承的承载能则表示轴承热平衡易于建立，轴承的承载能力尚未用尽。此时应降低给定的平均温度，并允许适当地加大力尚未用尽。此时应降低给定的平均温度，并允许适当地加大轴瓦及轴颈的表面粗糙度，再行计算；轴瓦及轴颈的表面粗糙度，再行计算；若若t i 3540C，则则表表示示轴轴承承不不易易达达到到热热平平衡衡状状态态。此此时时需需加加大间隙，并适当降低轴承及轴颈的表面粗糙度，再作计算；大间隙，并适当降低轴承及轴颈的表面粗糙度，再作计算；为保证轴承的承载能力，应使为保证轴承的承载能力，应使由由 ，可在给定，可在给定 tm 和求出和求出 t 的基础上，的基础上，校核润滑油的入口温度。校核润滑油的入口温度。一般应使一般应使（五）参数选择（五）参数选择滑动轴承的设计参数分为两类：滑动轴承的设计参数分为两类：第第一一类类参参数数是是给给定定的的或或由由设设计计人人员员预预定定的的。如如：轴轴承承载载荷荷p、转转速速n、粘粘度度、轴轴承承尺尺寸寸r、B及及包包角角 等；等；第第二二类类参参数数是是从从属属参参数数，由由第第一一类类参参数数派派生生而而来来。如：如：hmin、t、f等；等；轴轴承承设设计计的的基基本本问问题题就就是是合合理理地地选选择择第第一一类类参参数数，从从而确保第二类参数不超过给定的极限值。而确保第二类参数不超过给定的极限值。1.1.宽径比宽径比B/d一般推荐一般推荐 宽径比小，轴承的轴向尺寸小，占用空间小，有利于宽径比小，轴承的轴向尺寸小，占用空间小，有利于增大轴承压强，提高运转平稳性，增大端泄流量，减增大轴承压强，提高运转平稳性，增大端泄流量，减少摩擦功耗和降低温升，减轻轴颈端部与轴承的边缘少摩擦功耗和降低温升，减轻轴颈端部与轴承的边缘接触。但宽径比小，承载能力相应降低。接触。但宽径比小，承载能力相应降低。p有控制温升要求时，有控制温升要求时，B/d取小值，如高速重载轴承；取小值，如高速重载轴承；p有加大刚性要求时，有加大刚性要求时，B/d取大值，如低速重载轴承及取大值，如低速重载轴承及机床轴承；机床轴承；p刚性要求一般时，刚性要求一般时，B/d取小值，如高速轻载轴承。取小值，如高速轻载轴承。一般机器的一般机器的B/d值值汽轮机、汽轮机、风机风机电动机、发电机、电动机、发电机、离心泵、齿轮变离心泵、齿轮变速器速器机床、机床、拖拉机拖拉机轧钢机轧钢机B/d0.310.61.50.81.20.60.92.2.相对间隙相对间隙 相对间隙影响轴承的承载能力、摩擦功耗、耗油量、温相对间隙影响轴承的承载能力、摩擦功耗、耗油量、温升、抗振性和回转精度等性能。升、抗振性和回转精度等性能。小小时时，油油膜膜承承载载区区会会适适当当扩扩大大，油油膜膜相相对对厚厚度度(hmin/)变变大大，承承载载能能力力提提高高，轴轴承承的的回回转转精精度度也也提提高高，但但轴轴承承的的温温升升也也易易增增高高；如如果果 过过小小，会会使使油油膜膜厚厚度度的的绝绝对对值值变变得过小，即可能出现得过小，即可能出现hminh，不能实现液体动力润滑。不能实现液体动力润滑。过过大大时时，轴轴承承温温升升会会降降低低，但但承承载载能能力力、回回转转精精度度都都会会降低，甚至噪声加大；降低，甚至噪声加大；轴轴承承间间隙隙还还会会因因制制造造误误差差、使使用用磨磨损损而而变变化化，从从而而也也影影响到轴承性能的变化。响到轴承性能的变化。相对间隙主要按载荷和速度选取。速度越高，相对间隙主要按载荷和速度选取。速度越高，值应值应越大；载荷越大，越大；载荷越大，值应越小。此外，直径大、宽径值应越小。此外，直径大、宽径比小，调心性能好，加工精度高时，比小，调心性能好，加工精度高时，取小值，反之取取小值，反之取大值。大值。通常，通常，值可参照下述经验公式计算值可参照下述经验公式计算 式中式中n为轴颈转速为轴颈转速r/min 一般机器常用的一般机器常用的 值见下表。值见下表。一般机器常用的一般机器常用的 值值汽轮机、电动机、齿轮减速器轧钢机、铁路车辆机床、内燃机鼓风机、离心泵0.0010.0020.00020.00150.00020.001250.0010.0033.3.粘度粘度 是温度的函数，轴承平均温度低，则是温度的函数，轴承平均温度低，则 值大，算出的值大，算出的轴承承载能力偏高，反之则反。轴承承载能力偏高，反之则反。设计时，先假定轴承的平均温度（一般取设计时，先假定轴承的平均温度（一般取 tm=50 75C），初选粘度，进行初步计算，最后通过热平衡），初选粘度，进行初步计算，最后通过热平衡计算来验算轴承入口油温计算来验算轴承入口油温 ti 是否在是否在3540C之间，否之间，否则，重选粘度再作计算。则，重选粘度再作计算。对一般轴承，亦可按对一般轴承，亦可按轴颈转速轴颈转速初估油的动力粘度，即初估油的动力粘度，即作业作业12-112-512-26