第12章-(滑动轴承)课件

第十二章第十二章 滑动轴承滑动轴承轴承的功用：轴承的功用：支承轴，使轴与箱体构成转动副。支承轴，使轴与箱体构成转动副。轴承的基本要求：轴承的基本要求：承载、灵活（摩擦系数小）、保证精度承载、灵活（摩擦系数小）、保证精度轴承的分类：滑动轴承、滚动轴承轴承的分类：滑动轴承、滚动轴承 用场：滚动轴承一般常用；用场：滚动轴承一般常用；滑动轴承用于重载、高速、高精度、低速低滑动轴承用于重载、高速、高精度、低速低精度、曲轴精度、曲轴第一节第一节 滑动轴承的主要结构型式滑动轴承的主要结构型式一、滑动轴承的基本组成一、滑动轴承的基本组成轴承体、轴瓦（轴套）、润滑装置轴承体、轴瓦（轴套）、润滑装置二、滑动轴承的分类二、滑动轴承的分类 1按承受载荷方向分按承受载荷方向分径向轴承和止推轴承径向轴承和止推轴承 2按润滑状态分按润滑状态分 边界和混合（不完全流体）润滑滑动轴承边界和混合（不完全流体）润滑滑动轴承流体润滑滑动轴承流体润滑滑动轴承 流体动压滑动轴承流体动压滑动轴承 流体静压滑动轴承流体静压滑动轴承流体动压滑动轴承流体动压滑动轴承 单油楔单油楔:多油楔多油楔:固定式固定式 可倾瓦式可倾瓦式液体静压径向轴承示意图液体静压径向轴承示意图三、滑动轴承的结构三、滑动轴承的结构 （一）结构形式（一）结构形式 1整体式径向滑动轴承整体式径向滑动轴承 结构：结构：整体式轴承体整体式轴承体（正滑动轴承座，（正滑动轴承座，JB/T2560-1991）轴套轴套 润滑装置润滑装置 特点：特点：简单、刚性好简单、刚性好 无法调整因磨损而产生的间隙（可用电镀修理）无法调整因磨损而产生的间隙（可用电镀修理）装拆不方便装拆不方便 应用：低速、轻载、间歇工作的场合应用：低速、轻载、间歇工作的场合2对开式（剖分式）径向滑动轴承对开式（剖分式）径向滑动轴承 结构：轴承体结构：轴承体轴承座、轴承盖、螺纹联轴承座、轴承盖、螺纹联接、台阶形榫口接、台阶形榫口 轴瓦（剖分）轴瓦（剖分）润滑装置润滑装置 特点：装拆方便特点：装拆方便 可调垫片，调隙可调垫片，调隙 结构复杂结构复杂应用：广泛应用：广泛轴承座：对开式二螺柱正滑动轴承座轴承座：对开式二螺柱正滑动轴承座JB/T2561-1991；四螺柱的四螺柱的JB/T2562-19913调心径向滑动轴承调心径向滑动轴承用于支承挠度较大或多支点的长轴。轴瓦剖用于支承挠度较大或多支点的长轴。轴瓦剖分。分。4止推滑动轴承止推滑动轴承（二）轴瓦结构（二）轴瓦结构 1分类分类 1）整体式轴瓦）整体式轴瓦轴套轴套材料材料青铜、铸铁青铜、铸铁 配合配合H8/s7加螺钉加螺钉2）对开式（剖分式）对开式（剖分式）轴瓦轴瓦 （1）厚壁轴瓦）厚壁轴瓦 /D0.05 铸造，内有轴承衬轴承衬厚铸造，内有轴承衬轴承衬厚0.56mm。为了贴附牢固，轴瓦基体内表面粗糙度值要为了贴附牢固，轴瓦基体内表面粗糙度值要小，且制出沟槽。小，且制出沟槽。厚轴瓦在使用时可以修刮。厚轴瓦在使用时可以修刮。（2）薄壁轴瓦）薄壁轴瓦 /D=0.0250.06mm 双金属轧制，质量稳定，刚度小，轴承体要精加工，轴瓦内表面不修刮。2固定固定：轴套：过盈配合加螺钉 厚壁轴瓦：销钉或紧定螺钉，轴承盖、座压紧 薄壁轴瓦：凸耳 3油孔和油槽油孔和油槽 油孔油孔供油，开于非承载区供油，开于非承载区 油槽油槽配油配油轴向油槽轴向油槽单轴向油槽和双轴向油槽。单轴向油槽和双轴向油槽。对于整体式径向轴承，轴颈单向旋转时，单轴向油槽最好开对于整体式径向轴承，轴颈单向旋转时，单轴向油槽最好开在最大油膜厚度位置；在最大油膜厚度位置；对开式径向轴承，常把轴向油槽对开式径向轴承，常把轴向油槽开在轴承剖分面处，如果轴颈双开在轴承剖分面处，如果轴颈双向旋转，可在剖分面上开设双轴向旋转，可在剖分面上开设双轴向油槽。向油槽。周向油槽周向油槽不完全润滑不完全润滑径向轴承常用油槽径向轴承常用油槽 第二节第二节 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、滑动轴承的失效形式一、滑动轴承的失效形式1磨粒磨损；磨粒磨损；2刮伤；刮伤；3胶合（咬粘）胶合（咬粘）4疲劳剥落；疲劳剥落；5腐蚀腐蚀因工作条件不同，滑动轴承还可能出现气蚀、流体因工作条件不同，滑动轴承还可能出现气蚀、流体浸蚀、电浸蚀和微动磨损等损伤。浸蚀、电浸蚀和微动磨损等损伤。二、轴瓦材料二、轴瓦材料轴瓦材料的要求：轴瓦材料的要求：耐磨性、减磨性、耐磨性、减磨性、抗粘着性、抗粘着性、适应性、适应性、磨合性、嵌荐性、磨合性、嵌荐性、抗疲劳性、抗疲劳性、强度、强度、导热性、导热性、防腐性、附油性、工艺性、经济性。防腐性、附油性、工艺性、经济性。轴承合金轴承合金 铸造锡锑轴承合金铸造锡锑轴承合金高速重载高速重载 轴轴 铸造铅锑轴承合金铸造铅锑轴承合金中速中载中速中载 衬衬 铸造锡磷青铜铸造锡磷青铜中速重载中速重载 铜合金铜合金 铸造锡铅锌青铜铸造锡铅锌青铜中速中载中速中载 铸造铝铁青铜铸造铝铁青铜低速重载低速重载铝基轴承合金铝基轴承合金灰铸铁及耐磨铸铁灰铸铁及耐磨铸铁粉末合金（多孔质金属材料）粉末合金（多孔质金属材料）含油轴承含油轴承 低速轻低速轻载平稳载平稳非金属材料：塑料（聚合物材料）、碳非金属材料：塑料（聚合物材料）、碳-石墨、橡胶、石墨、橡胶、硬木硬木复合材料复合材料第三节第三节 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 1润滑脂牌号及性能见表润滑脂牌号及性能见表12-32用场：用场：低速重载、摆动；要求不高；难以供油处低速重载、摆动；要求不高；难以供油处3选择原则：选择原则：压力高速度低选针入度小一些；反之选大；压力高速度低选针入度小一些；反之选大；润滑脂的滴点应比轴承工作温度高润滑脂的滴点应比轴承工作温度高200-300C在潮湿水淋处选防水性强的钙基或铝基润滑脂在潮湿水淋处选防水性强的钙基或铝基润滑脂温度较高处选钠基或复合钙基润滑脂温度较高处选钠基或复合钙基润滑脂二、润滑油及其选择二、润滑油及其选择1润滑油选择参考润滑油选择参考不完全液体润滑滑动轴承润滑油选择见表不完全液体润滑滑动轴承润滑油选择见表12-4；液体动压轴承润滑油选择参考表液体动压轴承润滑油选择参考表4-12选择原则选择原则转速高、压力小选粘度低的；反之选高的；转速高、压力小选粘度低的；反之选高的；高温下工作粘度选高的高温下工作粘度选高的三、固体润滑剂三、固体润滑剂 二硫化钼（二硫化钼（MOS2）、）、聚四氟乙烯、银、铅等聚四氟乙烯、银、铅等第四节第四节 不完全液体润滑滑动轴承的不完全液体润滑滑动轴承的设计计算设计计算一、设计计算准则：一、设计计算准则：力求在磨擦面间保持形成边界油膜。力求在磨擦面间保持形成边界油膜。压力限制压力限制pp发热限制发热限制pp散热限制散热限制二、径向滑动轴承的条件性设计计算二、径向滑动轴承的条件性设计计算 1确定轴承结构，选择轴瓦材料确定轴承结构，选择轴瓦材料 2选定宽径比选定宽径比B/d=0.31.5 塑性大、轴刚度大、载荷小，取大值塑性大、轴刚度大、载荷小，取大值 3验算工作能力验算工作能力 1）压强校核）压强校核 p=Fr/Bdp 2）速度校核速度校核 =dn/(601000)3p值校核值校核 pp 4选择轴承配合、表面粗糙度及形位公差选择轴承配合、表面粗糙度及形位公差 H7/f6、H8/f7、H9/d9 5选择合适的润滑方式和润滑剂选择合适的润滑方式和润滑剂 6绘制工作图绘制工作图 第五节第五节 液体动力润滑径向滑动轴承液体动力润滑径向滑动轴承的设计计算的设计计算一、液体动力润滑的基本方程一、液体动力润滑的基本方程假设：流体为牛顿液体；假设：流体为牛顿液体；流体中任意点处的切应力流体中任意点处的切应力与该处的速度梯度成正比。与该处的速度梯度成正比。（粘性定律）（粘性定律）式中式中流体单位面积上的剪切阻力；流体单位面积上的剪切阻力；比例常数，即流体的动力粘度；比例常数，即流体的动力粘度；流体沿垂直于运动方向的速度流体沿垂直于运动方向的速度 梯度，梯度，“-”表示表示u随随y增大而减小增大而减小假设：假设：流体为牛顿液体；流体为牛顿液体；流体膜中流体的流动是层流；流体膜中流体的流动是层流；忽略压力对流体粘度的影响；忽略压力对流体粘度的影响；略去惯性力及重力的影响；略去惯性力及重力的影响；认为流体不可压缩；认为流体不可压缩；流体膜中的压力沿膜厚方向是不变流体膜中的压力沿膜厚方向是不变一、液体动力润滑的基本方程一、液体动力润滑的基本方程1油层的速度分布油层的速度分布 油层的速度u由两部分组成：式中前一项表示速度呈线性分布，这是直接由剪切流引起的；后一项表示速度呈抛物线分布，这是由油流沿x方向的变化所产生的压力流所引起的。2润滑油流量润滑油流量当无侧漏时，润滑油在单位时间内流经任意截面上单位宽度面积的流量为3一维雷诺方程一维雷诺方程(压力分布规律压力分布规律)设在p=pmax处的油膜厚度为h0（即 ）在该截面处的流量为q=h0/2，润滑油连续流动，各截面的流量相等 4形成流体动力润滑的必要条件形成流体动力润滑的必要条件1 摩擦面间必须有足够的相对运动速度摩擦面间必须有足够的相对运动速度2顺着相对速度方向，相对滑动的两表面间顺着相对速度方向，相对滑动的两表面间必须呈楔形间隙必须呈楔形间隙3润滑油要有一定粘度，且供油量充足润滑油要有一定粘度，且供油量充足4工作表面的表面粗糙度值要小工作表面的表面粗糙度值要小必须解决三大问题必须解决三大问题:承载量承载量最小油膜厚度最小油膜厚度热平衡热平衡二、径向滑动轴承的几何关系和承载量系数二、径向滑动轴承的几何关系和承载量系数1几何尺寸几何尺寸1）直径间隙）直径间隙 =D-d2）半径间隙半径间隙 =R-r=/23）相对间隙相对间隙 =/d=/r4）偏心距偏心距e5）偏心率偏心率=e/6）偏位角）偏位角a：7）宽径比宽径比B/d8）轴瓦包角轴瓦包角9）最小油膜厚度最小油膜厚度hmin=-e=（1-）=r（1-）10）任意位置的油膜厚度任意位置的油膜厚度 11）压力最大处的油膜厚度）压力最大处的油膜厚度h0=（1+cos0）式中0相应于最大压力处的极角 h0=（1+cos0）2极坐标形式的雷诺方程极坐标形式的雷诺方程dx=rd，=r及h、h0之值代入一维雷诺方程得 3油膜的总承载能力油膜的总承载能力将上式从油膜起始角将上式从油膜起始角1到任意角到任意角进行积分，得任进行积分，得任意位置的压力意位置的压力压力压力p在外载荷方向上的分量为在外载荷方向上的分量为轴承单位宽度上的油膜承载力为轴承单位宽度上的油膜承载力为在在角和距轴承中线为角和距轴承中线为z处的油膜压力为处的油膜压力为油膜的总承载能力为油膜的总承载能力为CP=f（,，B/）-承载量系数承载量系数在给定边界条件时，在给定边界条件时，CP是轴颈在轴承中位置的函数，其数值取决于轴承是轴颈在轴承中位置的函数，其数值取决于轴承的包角、相对偏心率和宽径比，是一个无量纲的量。的包角、相对偏心率和宽径比，是一个无量纲的量。4承载量系数承载量系数CP式中式中润滑油在轴承平均工作温度下的动力粘度，润滑油在轴承平均工作温度下的动力粘度，Ns/m2F外载荷，外载荷，N；B-轴承宽度，轴承宽度，m；轴颈圆周速度，轴颈圆周速度，m/s不能单纯用不能单纯用CP的大小来说明轴承承载能力的大小，的大小来说明轴承承载能力的大小，只有在工作情况和参数（如只有在工作情况和参数（如、n、）不变的情不变的情况下，况下，CP和承载能力和承载能力F的大小才相一致。的大小才相一致。三、最小油膜厚度三、最小油膜厚度hminhmin越小偏心率越小偏心率越大，轴承承受载荷越大。但为了越大，轴承承受载荷越大。但为了确保轴承处于流体摩擦状态，确保轴承处于流体摩擦状态，hmin必须大于或等必须大于或等于许用油膜厚度于许用油膜厚度h。即即hmin=r（1-）hh=S（Rz1+Rz2）式中式中Rz1、Rz2分别为轴颈和轴承孔表面粗糙度分别为轴颈和轴承孔表面粗糙度十点高度。查表十点高度。查表7-6一般轴承取一般轴承取3.2m和和6.3m或或1.6m和和3.2m；重要重要轴承取轴承取0.8m和和1.6m或或0.2m和和0.4m。S安全系数，考虑表面几何形状误差和轴颈挠安全系数，考虑表面几何形状误差和轴颈挠曲变形等曲变形等S2四、轴承的热平衡计算四、轴承的热平衡计算 1热平衡条件：热平衡条件：Q=Q1+Q2Q:单位时间内轴承摩擦所产生的热单位时间内轴承摩擦所产生的热 Q=fFr=fpBdQ1:流出的油带走的热量流出的油带走的热量 Q1=qc（t0-ti）q润滑油流量，润滑油流量，m3/s润滑油密度，润滑油密度，850900kg/m3c润滑油比热容。矿物油润滑油比热容。矿物油16752090J/（kg0C）t0油的出口温度油的出口温度ti油的入口温度，通常由于冷却设备的限制，取为油的入口温度，通常由于冷却设备的限制，取为35-400CQ2轴承散发的热量轴承散发的热量Q2=sdB（t0-ti）轻型轴承和难散热的环境，取轻型轴承和难散热的环境，取s=50w/m2 0C；中型轴承和通风的环境，取中型轴承和通风的环境，取s=80w/m2 0C；良好冷却下工作的重型轴承，取良好冷却下工作的重型轴承，取s=140w/m2 0C；2达到热平衡时润滑油的平均温度差达到热平衡时润滑油的平均温度差式中式中润滑油流量系数，是一个润滑油流量系数，是一个无量纲数，可根据轴承的宽径比和偏心率无量纲数，可根据轴承的宽径比和偏心率由图由图12-16查得查得f摩擦系数摩擦系数3润滑油的平均温度润滑油的平均温度tm=ti+t/2为了保证轴承的承载能力，建议平均温度不为了保证轴承的承载能力，建议平均温度不超过超过75 0C 4设计校核设计校核 设计时，通常先给定平均温度设计时，通常先给定平均温度tm(初取初取50 0C),校核油的入口温度校核油的入口温度 ti ti=tm-t/2=35-40 0C若若ti 35-40 0C，表示轴承热平衡易于建立，表示轴承热平衡易于建立，轴承的承载能力沿未用尽。轴承的承载能力沿未用尽。应降低给定的平均温度，并允许适当地加大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值，再计算。轴瓦及轴颈的表面粗糙度值，再计算。若若ti 35-40 0C表示轴承不易达到热平衡，解表示轴承不易达到热平衡，解决途径：决途径：a）选用粘度较低的润滑油；选用粘度较低的润滑油；b）应取较大的直径间隙并适当降低轴瓦及轴应取较大的直径间隙并适当降低轴瓦及轴颈的表面粗糙度值（即提高加工精度），颈的表面粗糙度值（即提高加工精度），再行计算。再行计算。出口温度出口温度t0=tm+t/2100KN轴承可以工作于液体动压润滑状态。轴承可以工作于液体动压润滑状态。2）求正常工作的偏心距）求正常工作的偏心距 e=查表查表12-7插值得插值得=0.666 e=0.1250.666=0.08325mm 1设计动压向心滑动轴承时，若宽径比取得较小，设计动压向心滑动轴承时，若宽径比取得较小，则有则有 。A轴承端泄量大，承载能力低，温度高；轴承端泄量大，承载能力低，温度高；B.轴承端泄量大，承载能力低，温度低；轴承端泄量大，承载能力低，温度低；C.轴承端泄量小，承载能力高，温度高；轴承端泄量小，承载能力高，温度高；D.轴承端泄量，承载能力高，温度低。轴承端泄量，承载能力高，温度低。2动压向心滑动轴承的偏心距，随动压向心滑动轴承的偏心距，随 而减小。而减小。A轴径转速轴径转速n的增大或载荷的增大或载荷F的增大；的增大；B.轴径转速轴径转速n的增大或载荷的增大或载荷F的减小；的减小；C.轴径转速轴径转速n的减小或载荷的减小或载荷F的增大；的增大；D.轴径转速轴径转速n的减小或载荷的减小或载荷F的减小。的减小。3设计动压向心滑动轴承时，若若通过热平设计动压向心滑动轴承时，若若通过热平衡计算发现轴承温升过高，在下列改进设衡计算发现轴承温升过高，在下列改进设计的措施中，有效的是计的措施中，有效的是 。A增大轴承的宽径比；增大轴承的宽径比；B.减少供油量；减少供油量；C.增大相对间隙；增大相对间隙；D.换用粘度较高的油。换用粘度较高的油。4液体动压滑动轴承的承载力与轴孔直径液体动压滑动轴承的承载力与轴孔直径间隙的平方成正比。（）间隙的平方成正比。（）A对；对；B.错。错。5验算非液体摩擦滑动轴承的压力验算非液体摩擦滑动轴承的压力p是为了是为了防止防止 ；验算轴承的；验算轴承的p值是为了防止值是为了防止 ；验算轴承的速度；验算轴承的速度是为了防止是为了防止 。6滑动轴承轴瓦上浇铸轴承衬的目的是滑动轴承轴瓦上浇铸轴承衬的目的是 。写出一种常用轴承衬材料的名称。写出一种常用轴承衬材料的名称 。7作图简答。高速旋转的滚筒支承在固定的轴上（如图）滚筒与固定轴之间形成液体动压油膜，试画出油膜压力分布图和滚筒的转动方向 8有一液体动压向心滑动轴承，轴颈直径d=100mm，宽径比B/d=1，相对间隙=0.0014，轴承包角为1800，所受径向载荷F=23kN，轴颈转速=1000r/min，轴承的平均工作温度tm=40 0C，最小油膜厚度为hmin=31.5m，试问：1.此轴承应采用哪种牌号的润滑油？2.轴颈与轴瓦孔的粗糙度应为多少？附：润滑油的密度取=860kg/m3，安全系数S=3.3