机械设计ppt课件-第12章

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,*,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,*,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,*,12.1,概述,1.,滑动轴承的特点,（,1,）承载能力大；,（,2,）吸振、缓冲和降噪，工作平稳、噪声小；,（,3,）摩擦系数小，表面磨损小，寿命长；,（,4,）回转精度高；,（,5,）径向尺寸小；,（,6,）能在特殊工作条件下工作，如在水下、腐蚀介质中或无润滑介质等；,（,7,）可做成剖分式，便于安装。,第,12,章 滑动轴承,2.,滑动轴承的适用场合,滑动轴承广泛应用在航空发动机附件、仪表、金属切削机床、内燃机、铁路机车及车辆、轧钢机、雷达、卫星通信地面站及天文望远镜等方面,（,1,）工作转速特高的轴承；,（,2,）要求对轴的支承位置特别精确的轴承；,（,3,）特重型的轴承；,（,4,）承受巨大的冲击和振动载荷的轴承；,（,5,）径向空间尺寸受限制的轴承；,（,6,）根据装配要求必须做成剖分式的轴承（如曲轴的轴承）；,（,7,）需在水或腐蚀性介质中工作的轴承。,3.,滑动轴承的分类,按润滑油膜状态分,非液体摩擦滑动轴承,液体摩擦滑动轴承,按其承受载荷的方向分,径向滑动轴承,止推滑动轴承,液体动压滑动轴承,液体静压滑动轴承,12.2,滑动轴承的主要类型和结构型式,一、径向滑动轴承的结构型式,1.,整体式径向滑动轴承,特 点：,结构简单，加工方便、成本低，但安装不便，磨损后间隙无法调整,应用场合：,低速、轻载、间歇性工作的机械中,2.,对开式径向滑动轴承,特 点：,装拆方便，轴瓦磨损后间隙可调整,应用场合：,应用很广,倾斜剖分面,3.,自动调心式径向滑动轴承,4.,间隙可调式径向滑动轴承,实心式,空心式,单环式,多环式,二、止推滑动轴承的结构,12.3,滑动轴承的失效形式和轴承材料,一、失效形式,磨损,刮伤,胶合,疲劳剥落,二、轴承材料,对轴承材料的要求,足够的强度和抗磨蚀能力,良好的减摩性、耐磨性和抗咬粘性,良好的摩擦顺应性、嵌入性和磨合性,良好的导热性、工艺性、经济性,常用的轴承材料,轴承合金,/,巴氏合金,/,白合金,铸造青铜,灰铸铁,多孔质金属,/,含油轴承,轴承衬,重载,低速轻载,无冲击的中低速,铝基轴承合金,非金属材料,整体式,对开式,12.4,轴瓦结构,一、轴瓦结构形式,卷制式,浇注轴承合金的轴瓦,轴瓦的定位,轴瓦上的油沟形式,油沟对承载能力的影响,12.5,滑动轴承润滑剂与润滑方法,一、润滑剂,轴承润滑的目的主要是减小摩擦功耗，降低磨损率，同时还可起冷却、防尘、防锈、降温以及吸振等作用。,1.,润滑油,（,1,）在压力大或冲击、变载等工作条件下，应选用黏度较高的油。,（,2,）滑动速度高时，容易形成油膜，为了减小摩擦功耗，应采用黏度较低的润滑油。,（,3,）加工粗糙或未经跑合的表面，应选用黏度较高的润滑油。,（,4,）循环润滑、芯捻润滑或油垫润滑时，应选用黏度较低的油；飞溅润滑应选用高品质、能防止与空气接触而氧化变质或因激烈搅拌而乳化的油。,（,5,）低温工作的轴承应选用凝点低的油。,2.,润滑脂,轴颈速度小于,12m/s,的滑动轴承可以采用脂润滑。,润滑脂是用矿物油与各种不同稠化剂（钙、钠、铝等金属皂）混合制成。它的稠度大，不易流失，承载力也较大，但物理和化学性质不如润滑油稳定，摩擦功耗大，不宜在温度变化大或高速下使用。,钙基润滑脂（钙脂），在,100,附近，开始丧失稠度，因此只能用在,5575,以下使用。,钠基润滑脂（钠脂）滴点高，一般为,110180,，比钙脂耐热，但怕水。,锂基润滑脂有一定的抗水性和较好的稳定性，适用于,-20120,。,二、润滑方法,油润滑,滴油润滑,油环润滑,飞溅润滑,压力循环润滑,脂润滑,旋盖式注油杯,黄油枪加脂,润滑脂，黄油杯润滑,针阀式注油杯润滑,油环或飞溅润滑,压力循环润滑,(1),滴油润滑,针阀式注油油杯,(2),油芯润滑,油芯润滑油杯,(3),油环润滑,油环润滑,2.,脂润滑,旋盖式油杯,12.6,非液体润滑滑动轴承的设计计算,非液体润滑滑动轴承的设计计算以维持边界膜不破坏为设计原则。,简化的条件性计算是以控制单位面积上的压力的大小即抗磨损和控制发热量的大小即抗胶合作为条件性计算。,一、径向滑动轴承的计算,1.,限制轴承的平均压强,2.,限制轴承的,pv,值,3.,限制轴承的圆周速度,见表,12-1,二、止推滑动轴承的计算,1.,校核轴承的平均压力,2.,校核轴承的,pv,值,见表,12-2,一、牛顿粘性定律,动力黏度,12.7,流体动压理论,符合牛顿黏性定律的液体叫牛顿液体。,二、黏度,动力黏度,运动黏度,条件黏度,SI:,C.G.S:,矿物油密度,SI:,C.G.S:,1.,动力黏度,2.,运动黏度,3.,条件黏度,在一定条件下，利用某种规格的黏度计，通过测定润滑油穿过规定孔道的时间来进行计量的黏度。,苏联采用恩氏黏度：把需测定的润滑油倒入恩氏黏度计记录倒出所用时间与用水装满恩氏黏度计记录倒出所需时间之比即为恩氏度，单位为,美国采用赛氏通用秒：一定量的试样，在规定温度下从赛氏黏度计流出,200 ml,所需的秒数，单位为,s,。,英国采用雷氏秒：一定量的试样，在规定温度下，从雷氏度计流出,50 ml,所需的秒数，单位为,s,。,三、流体动压润滑基本微分方程,假定：流体为牛顿液体；忽略压力对流体黏度的影响；略去惯性力及重力的影响；认为流体不可压缩；流体膜中的压力沿膜厚,y,方向不变；平板在,z,轴方向的尺寸为无限大，油在两平板间沿,z,轴方向没有流动，即压力沿,z,方向没有变化。,四、雷诺方程,流体动压油膜形成的必要条件：,相对运动的两表面间必须形成收敛的楔形间隙；,被油膜分开的两表面必须有一定的相对滑动速度、运动方向为使油从大口流进,小口流出；,润滑油必须有一定的粘度，供油要充分。,五、动压润滑油膜的承载机理,n,o,1,o,o,1,o,o,1,o,o,1,o,n,n,启动前,R,R,R,R,启动阶段,运转过程中,稳定运转中,12.8,液体动压润滑径向滑动轴承设计计算,一、径向滑动轴承动压润滑油膜的形成过程,二、径向滑动轴承的主要几何关系,直径间隙,半径间隙,相对间隙,偏心率,任意位置,角处的油膜厚度,最大压力,角处的油膜厚度,三、径向滑动轴承承载能力计算,1.,承载量计算,将,代入得,该点处的油膜压力在外载荷,F,方向上的分量,轴承单位宽度上的油膜压力在外载荷,F,方向的总的承载能力,为,承载量系数，见表,12-4,令,为轴颈表面与轴承孔表面粗糙度十点高度，见表,7-7,2.,最小油膜厚度,产生的热量,=,润滑油带走的热量 轴承表面散出的热量,宽径比变化系数,耗油量,m,3,/s,c,润滑油比热,矿物油：,c=16752090J/(kgC),润滑油入口温度,润滑油出口温度,散热系数,润滑油流量系数，见图,12.26,3.,轴承的热平衡计算,(1),宽径比,B/d,4.,轴承参数的选择,宽径比小，轴承的温升小，但轴承的承载能力小，支承刚度也小。通常轴承的宽径比控制在,0.31.5,。,机 器,汽轮机、鼓风机,0.31.0,轧钢机,0.60.9,电动机、发电机、离心泵、齿轮变速箱,0.61.5,机床、拖拉机,0.81.2,铁路车辆,1.42.0,起重设备,1.52.0,齿轮减速器,1.02.0,各种机器的宽径比,推荐值,(2),相对间隙,相对间隙小，轴承的承载能力高，旋转精度高，运转平稳性好，但相对间隙过小，又会增大摩擦系数，导致润滑油温度升高，黏度下降，承载能力随之下降。通常，高速、轻载、低精度轴承，取大值，低速、重载、高精度取小值。设计时，可按下面的经验公式计算,各种机器的相对间隙推荐值,机 器,鼓风机、离心泵,0.001-0.003,汽轮机、电动机、齿轮减速器,0.001-0.002,轧钢机、铁路车辆,0.0002-0.0015,机床、内燃机,0.0002-0.00125,(3),黏度,黏度大，轴承的承载能力高，但黏度过大，摩擦功耗会很大，轴承温升高，黏度又会随温度的升高而下降，承载能力降低。,一般来说，载荷大、速度低，选用黏度大的润滑油；载荷小、速度高，选用黏度小的润滑油。,12.9,其他形式滑动轴承简介,1.,液体动压多油楔径向滑动轴承,多油楔滑动轴承,多油楔滑动轴承稳定性好、旋转精度高。但端泄大，摩擦损耗大，承载能力低。,多用于高速精密机械。,可倾式多瓦轴承,2.,液体动压止推滑动轴承,液体动压止推滑动轴承分为固定瓦块和摆动瓦块两类,固定瓦块止推轴承,可倾瓦块止推轴承,3.,液体静压滑动轴承,液体静压滑动轴承依靠液压系统供给压力油，进入轴承间隙，强制形成压力油膜以隔开摩擦表面，保证了轴颈在任何转速下（包括转速为零）和预定载荷下轴承都能处于液体摩擦状态。,液体静压径向轴承工作原理图,液体静压轴承的特点,:,1,）液体静压轴承是依靠外界供给一定的压力油形成承载油膜，轴颈和轴承相对转动时处于完全液体摩擦状态，摩擦系数很小，,因此起动力矩小，效率高。,2,）工作时轴颈与轴承不直接接触，包括起动、停车时，因此轴承不会磨损，能长期保持精度，使用寿命长。,3,）静压轴承的油膜不像动压轴承的油膜那样受到速度的限制，因此能在极低或极高的转速下正常工作。,4,）对轴承材料要求不像液体动压轴承那样高，同时对间隙和表面粗糙度要求也不严，可以采用较大的间隙和较大的粗糙度值。例如，在对回转精度要求相同的情况下，静压轴承的轴承孔和轴颈的加工精度可降低,12,级，表面粗糙度值则可大,12,级。,5,）油膜刚性大，具有良好的吸振性，运转平稳，精度高。,6,）必须有一套复杂的供给压力油的系统，在重要场合还须另加一套备用设备，故设备费用高，维护管理麻烦。一般只在动压轴承难以实现要求时才采用静压轴承。,4.,无润滑轴承与自润滑轴承,无润滑轴承是在不加润滑剂的状态下运转，不能避免磨损，因而要选用磨损率低的材料制造。工程上常用各种工程塑料和碳,石墨作为轴承材料；为了减小磨损率，轴颈材料最好采用不锈钢或碳钢镀硬铬。,如果无润滑轴承采用的材料本身就是固体润滑剂，如采用石墨、聚四氟乙烯等，这种情况还可称为自润滑轴承。主要用于油膜不能或不易形成的工况，能承受较大的工作载荷，,并可在高真空、强辐射、粉尘、潮湿或液体介质中正常运转。,5.,气体润滑轴承,当轴颈转速极高（,）时，使用液体润滑剂的轴承即使在,液体摩擦状态下工作，摩擦损失还是相当大的。如改用气体润滑刑，可大大降低摩擦损失。,气体润滑剂主要是空气，它既不需特别制造，使用过后也无需回收；氢的黏度比空气的低,1/2,，特别适用于高速；氮具有惰性，在高温时使用，可使机件不生锈。,