机械设计滑动轴承课件

,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,机械设计,制造科学与工程学院,第十七章 滑动轴承,17.1 概述,滑动轴承的主要特点,：,工作平稳，无噪声；,运转精度高；,形成液体润滑时摩擦损失小，适合于高速；,径向尺寸小而且可剖分。,工作转速很高，如汽轮发电机。,要求对轴的支承位置特别精确，如精密磨床。,承受巨大的冲击与振动载荷，如轧钢机。,特重型的载荷，如水轮发电机。,根据装配要求必须制成剖分式的轴承，如曲轴轴承。,在特殊条件下工作的轴承，如军舰推进器的轴承。,径向尺寸受限制时，如多辊轧钢机。,滑动轴承使用场合：,轴承,滑动轴承,滚动轴承,按承受载荷的方向分,按润滑状态分,液体摩擦轴承,径向轴承,推力轴承,不完全液体摩擦轴承,径向轴承,推力轴承,边界摩擦状态,摩擦表面间有润滑油存在，金属表面上形成了一层极薄的边界油膜。,但,尖峰部分仍直接接触。,多数滑动轴承都是这种摩擦状态。,液体摩擦状态,两摩擦表面完全被润滑油分隔开，形成了一定厚度的压力油膜。,这种摩擦状态是润滑油分子之间的摩擦，摩擦系数极小。,重要轴承采用这种摩擦状态。,非液体摩擦滑动轴承,液体摩擦滑动轴承,滑动轴承设计包括的内容：,1、 轴承的型式和结构,2、 轴瓦和轴承衬的结构及材料选择,3、 轴承的刚度和强度,4、 润滑剂的选择和供应,5、 轴承温度和压力分布及轴承间隙,6、 轴承的热平衡,17.2 径向滑动轴承的主要类型,17.2.1整体式轴承,特点：,结构简单，成本低廉，但轴套磨损后轴承间隙过大无法调整，不便装拆粗重的轴,。,应用：,低速、轻载或间歇性工作的机械中。,17.2.2 剖分式轴承,17.3 滑动轴承的材料,轴瓦和轴承衬的材料统称为轴承材料,滑动轴承的主要失效形式：,轴瓦的胶合和磨损,特点：,轴承装拆方便，轴瓦磨损后便于调整轴承间隙。,17.3.1 对轴承材料的要求：,金属材料,多孔质金属材料,非金 属材料,对,材料性能要求,良好的减摩性、耐磨性和咬粘性。,良好的摩擦顺应性、嵌入性和磨合。,足够的强度和抗腐蚀的能力。,良好的工艺性、经济性等。,常用轴承材料,轴承合金,、,铜合金,、,铸铁、铝基合金。,多孔铁、多孔质青铜。,酚醛树脂、尼龙、聚四氟乙烯。,17.3.2 轴承材料的分类,轴承合金,类 型,锡基,轴承合金,铅基轴承合金,特 点,嵌入性和摩擦顺应性最好,，,易于轴颈磨合，但强度低，价格较贵。,应 用,重载、中高速场合。,铜合金,特 点,锡青铜减摩性和耐磨性最好，,铅青铜抗粘附能力强，,铝青铜强度及硬度较高。,应 用,锡青铜适用于重载、中速场合，,铅青铜适用于高速、重载场合，,铝青铜适用于低速、重载场合。,类 型,锡,青铜,铅青铜,铝青铜,剖,分式,整体式,单,金属,双,金属,17.4 轴瓦结构,17.4.1 轴瓦和轴承衬,轴,瓦的定位,轴瓦,凸缘 紧定螺钉 销钉,整体式轴承开在最大油膜厚度位置。,油,槽的形状,剖分式轴承开在轴承分面处。,17.4.2 油孔、油沟和油室,设计油沟时应注意的问题：,1、 油沟长度一般为轴承长度的80%；,2、 油孔、油沟应开在非承载区。,目的：把润滑油导入轴颈和轴承所构成的运动副表面。,17.5 轴承润滑材料,17.5.1 润滑油,特点：,有良好的流动性，可形成动压、静压或边膜界润滑膜。,适用场合：,不完全液体滑动轴承和完全液体润滑滑动轴承。,粘度选择的原则：,1、 转速高，比压小时，选粘度低的油；反之，选粘度高的油；,2、 加工表面粗糙度高时，选粘度大的油；,3、 根据润滑方式不同，选择不同粘度的油；,4、 在较高温度下工作的轴承，所用油的粘度比通常高一些；,5、 低温工作的轴承应选用凝点低的油。,17.5.2,润滑脂,特点：,无流动性，可在滑动表面形成一层薄膜。,适用场合 ：,要求不高、难以经常供油，或者低速重载以及作摆动运动的轴承中。,选择润滑脂品种的一般原则,1,、 单位压力高和滑动速度低时，选择针入度小一些的品种；,2,、 所用润滑脂的滴点，一般应高于轴承工作温度约,2030C;,3,、 在有水淋或潮湿的环境下，应选择防水性强的钙基或铝基脂；在温度较高时应选用钠基或锂基脂。,间歇供油,17.6润滑方法,17.6.1 油润滑,芯捻或线纱,润滑 油环润滑 浸油润滑 压力循环润滑,连续供油,17.6.2,脂润滑,供油方式可根据系数,k,选定。,k2 ,用润滑脂，油杯润滑,k=216,针阀式注油油杯润滑,k=1632,油环或飞溅润滑,k32,压力循环润滑,17.7 滑动轴承的条件性计算,2、 限制轴承,pv,值,限制轴承的温升,3、 限制滑动速度,v,限制局部的过度磨损,17.7.1 径向轴承,1、 限制轴承平均压强,p,避免过度磨损,失效形式,1,、磨损,导致轴承配合间隙加大，影响轴的旋转精度，甚至使轴承不能正常工作。,高速重载且润滑不良时，摩擦加剧，发热多，使轴承上较软的金属粘焊在轴颈表面而出现胶合。,2,、胶合,设计准则：,保证边界油膜不致破裂,混合润滑轴承的条件性计算；,及液体动力润滑轴承的初步计算。,17.7.2 推力轴承,1,）,验算轴承的平均压力,）验算轴承的,pV,值,d,d,0,A,推力滑动轴承,n,17.8 液体动力润滑的基本方程式,1、 液体静压轴承,2、 液体动压轴承,17.8.1 雷诺润滑方程式,基本假设,1、 两板间润滑油做层流运动；,2、 两板间润滑油是牛顿流体；,3、 与两板相接触的流体层与板间无滑动；,4、 流体的重力和流动过程中产生的惯性力,与压力相比很小，可以忽略；,5、 压力沿,y,方向大小不变；,6、 平板沿,z,方向无限长。,一阶雷诺方程式,二阶雷诺方程式,17.8.2 油楔承载机理,v,F,两摩擦表面平行，不会产生压力油膜,v,p,两摩擦表面成楔形间隙，产生了压力油膜,间隙内的润滑油形成了拥挤,进油口,出油口,形成动压油膜的必要条件,两摩擦表面必须形成楔形,润滑油必须从大口进小口出,必须具有足够的滑动速度,必须充满足够粘度的润滑油,17.9 液体动力润滑径向轴承的计算,17.9.1 几何关系,半径间隙：,相对间隙：,偏心率：,最小油膜厚度：,图,17.15,径向轴承几何关系,17.9.2 动力润滑状态的建立,n,o,1,o,o,1,o,o,1,o,o,1,o,n,n,静止,起动,不稳定运行,稳定运行,R,R,R,R,1、 动力润滑状态建立的过程,2、 校核层流条件,17.9.3,承载能力和索氏数,在允许情况下降低相对间隙，提高润滑油粘度都有利于获得满意的承载能力，前者效果更显著。,17.9.4,流量计算,=,承载区端泄流量,Q,1,+,非承载区端泄流量,Q,2,+,轴瓦供油槽两端流出的附加流量,Q,3,进入轴承的润滑油总流量,Q,Q,1,17.9.6,热平衡计算,（,1,）粘度,间隙改变，使轴承的承载能力下降,（,2,）会使金属软化,发生抱轴事故,摩擦产生的热量,H =,端泄润滑油所带走热量,H,1,+,轴承散发热量,H,2,热平衡条件：,单位时间内,轴承温升,润滑油平均温度,t,m,为保证承载要求,t,m,(3545),热平衡易建立，则应降低,t,m,，,再行计算。,b),若,t,1,80,易过热失效，,改变相对间隙和油的粘度,重新计算,17.9.7,保证液体动力润滑的条件,除上述油楔承载机理四条件外，还需保证最小油膜厚度大于两表面不平度之和。,17.9.8 参数选择,1、 宽径比,一般轴承的宽径比为0.51.5。,大,Q,大,温升小,但承载能力和运转精度低,小,易形成流体膜,承载能力和运转精度,2、 相对间隙,3、 平均压强,B/d,小,端泄,Q,1,摩擦功耗和温升,减轻轴颈与轴瓦边缘接触但承载能力,高速重载轴承，,因其工作时温升高，宽径比宜取,小,值；,高速轻载轴承，,如对轴承刚性无过高要求，宜取,小,值；,低速重载轴承，,为提高轴承的整体刚性，宜取,大,值；,对轴有较大支承刚性的,机床轴承,，宜取,大,值。,压强，轴承尺寸，运转平稳，但轴承易损坏。,设计步骤,确定轴承结构形式,确定轴承宽度,B,和直径,d,验算,p,、,pv,、,v,选择轴承的配合,选择润滑剂与润滑装置,选择轴瓦材料,