第7章滑动轴承

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,*,滑动轴承,概述,径向滑动轴承的主要结构型式,轴瓦的材料和结构,滑动轴承润滑剂的选择,不完全液体润滑滑动轴承设计计算,液体动力润滑径向滑动轴承设计计算,其它型式滑动轴承简介,1,概述,一、轴承的功用和分类,1,功用：用于支承轴，并且实现轴的旋转运动（承受载荷和相对运动）,2,根据摩擦性质分为：滑动摩擦轴承（滑动轴承）和滚动摩擦轴承（滚动轴承）。,二、滑动轴承的分类,1,根据承受载荷分,径向轴承：承受径向载荷，例如直齿轮轴承（,F,r,）；,止推轴承：承受轴向载荷，例如斜齿轮轴承（,F,a,）。,2,根据滑动表面的润滑状态,液体润滑轴承：,非液体润滑轴承（边界润滑或混合润滑状态）：,无润滑轴承：,3,根据液体润滑承载机理,液体动润滑轴承（液体动压轴承）：,液体静压润滑轴承：,本章主要讨论液体动压润滑轴承，工程中一般设计成,或,。,三、滑动轴承的特点和应用,1,优点：,轴颈与轴瓦靠面接触，可用于承受载荷特殊的情况（重载、振动载荷、冲击载荷等）：内燃机、汽轮机等；,用于支承刚度要求高的情况：机床；,用于旋转运动精度高的场合：仪表；,用于转速特别高的场合：电机；,用于径向尺寸受到限制的场合：（曲轴的轴承）,2,缺点：,液体动压轴承，设计复杂，结构较繁，在起动和止动时存在非液体摩擦；,非液体润滑轴承，磨损严重，易出现胶合；,轴向尺寸较大。,四、设计内容,1,）轴承的型式和结构；,2,）轴瓦的结构和材料选择；,3,）轴承的结构参数；,4,）润滑剂的选择和供应；,5,）轴承的工作能力及热平衡计算。,2,径向滑动轴承的主要结构型式,（,1,）整体式径向滑动轴承,组成,优点,缺点,用途,（,2,）剖分式径向滑动轴承,组成、特点与用途,（,3,）自动调心式径向滑动轴承,组成,特点,用途,（,4,）间隙可调式径向滑动轴承,组成,特点,用途,3,轴瓦材料和结构,3.1,轴瓦的材料,滑动轴承的失效形式,磨料磨损,胶合：重载、油膜破裂或润滑不良，产生粘附和迁移；,点蚀（疲劳剥落）,腐蚀,磨 粒 磨 损,咬粘（胶合）,疲劳剥落,腐蚀,气蚀、流体侵蚀、电侵蚀和微动磨损,对轴承材料的要求,良好的减摩性（摩擦系数低）、耐磨性（抗磨损）和抗咬粘性（耐热性和抗粘附）；,良好的摩擦顺应性、嵌入性和磨合性；,足够的强度和抗腐蚀能力；,良好的导热性、工艺性、经济性等。,常用轴承材料,（,1,）,轴承合金,（巴氏合金，以锡或铅为基体）,满足,要求，价格贵，多用于重载、中高速；,（,2,）,铜合金,广泛应用，满足,要求，对用于高、中速，中等、重载；,（,3,）,铝合金,满足,要求，要求轴颈淬火；,（,4,）,灰铸铁及耐磨铸铁,用于轻载、低速，不受冲击载荷的场合；,（,5,）,粉末冶金,（,6,）,非金属材料,：塑料、石墨等。,3.2,轴瓦的结构,一、轴瓦的型式和构造,整体式：,剖分式轴瓦,：厚壁轴瓦和薄壁轴瓦,二、轴瓦的定位,三、油孔及油槽,目的及原则,对液体动压径向轴承,轴向油槽,（适用于轴颈单向旋转、载荷变化不大的场合，通常油槽宽度比轴承稍短，防止润滑油从端部大量流失）：,整体式径向轴承,：单轴向油槽，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轴承；,剖分式径向轴承,：双轴向油槽，开在轴承剖分面上。,周向油槽,：适用载荷方向变动范围超过,180,0,的场合，开在轴承宽度中部。,非液体润滑径向轴承：油孔可开在承载区；,油槽的宽度,轴承宽度的,80%,，油槽尺寸可查手册。,4,滑动轴承润滑剂的选择,4.1,滑动轴承润滑剂的选择,4.2,润滑方式与供油装置,润滑方式,的选择,润滑装置,采用润滑脂进行润滑时，一般使用黄油杯，杯内贮满润滑脂，定时或随时旋转杯盖，即可将润滑脂挤入轴承。,低速和间歇工作的轴承，可以定期用油枪向轴承的油孔内注油。为防止污物进入轴承，可以在油孔上加装压注油杯。,黄油杯,压注油杯,(a),针阀式油杯 （,b,）油绳式油杯,中速中载的轴承：应采用连续供油的润滑方式。,对于高速重载或变载荷的滑动轴承：采用压力循环润滑。它是利用油泵经油路系统将润滑油压到轴承表面，油泵的供油压力通常为,0.10.5MPa,。,5,不完全液体润滑滑动轴承设计计算,1,、失效形式和设计准则,1,失效形式：磨损、胶合,2,设计准则：边界油膜不破裂,通常采用条件性计算（验算）：适用于可靠性要求不高的低速、重载或间歇工作的轴承。,2,、径向滑动轴承的计算,已知：轴承所受径向载荷,F,r,、轴颈转速,n,及轴颈直径。,设计内容：确定轴承结构、材料等，验算工作能力。,设计步骤,根据工作条件和使用要求，确定轴承的结构型式，选择轴承材料；,确定宽径比（,B/d,，,B,为轴承宽度）；,B/d,太小：油易从两端流失，使轴瓦过快磨损；,B/d,过大：散热差，温升高，易引起轴瓦边缘的局部磨损。一般取,B/d0.5,1.5,。,根据宽径比,B/d,和,d,，可确定轴承宽度,B,，在确定轴承宽度时，还应考虑到机器结构尺寸的限制。,验算轴承的工作能力,（,1,）平均压力,p,的验算,式中,p,为轴瓦材料的许用压力。,（,2,）,pv,的验算,式中,v,为轴颈圆周速度，,pv,轴承材料的,pv,许用值。,（,3,）滑动速度,v,的验算：对压力,p,较小的轴承,vv,式中,v,许用滑动速度。,选择轴承的配合：,H9/d9,、,H8/f7,、,H7/f6,。,选择润滑剂和润滑装置,3,、止推滑动轴承的结构形式,a),实心式,b),空心,式,c),单环式,d),多环式,4,、止推滑动轴承的计算,6,液体动力润滑径向轴承设计计算,6.1,液体动力润滑的承载机理,6.2,液体动力润滑的基本方程,基本假设,利用,y=0,和,y=h,（为所取单元体处的油膜厚度）处的速度边界条件，即可求出油层的速度分布，进而可得到,式中,h,0,两表面间油压最大处的间隙；,h,任一载面处的间隙；,润滑油粘度。,形成流体动力润滑的必要条件,1.,润滑油有一定粘度，供油,要充分；,2.,表面间有相对运动速度；,3.,有收敛的油楔。,6.3,径向滑动轴承形成液体动力润滑的过程,a),静止,b),启动,c),稳定运转,6.4,径向滑动轴承的几何关系和承载量系数,1.,几何关系,（,1,）建立坐标系,o,为极点，,oo,1,为极轴,a,：,1,：,h,1,：,2,：,h,2,：,0,：,h,0,：,h,（,2,）基本概念,直径间隙：,=D-d,半径间隙：,=R-r=/2,相对间隙：,=/d=,/r,偏心距：,e,偏心率：,=,e/,任意极角,的油膜厚度,h,：,h=,+ecos,=(1+cos),最小油膜厚度：,h,min,=,-e,=(1-)=r(1-),压力最大处的油膜厚度,h,0,：,h,0,=(1+cos,0,),包角,：入油口到出油口间所包轴颈的夹角。,2.,轴承的承载能力,有限长轴承油膜的总承载能力,F=dB/,（,2,C,p,）,C,p,轴承的承载量系数,C,p,(,，,B/d),不同宽径比时沿轴承周向和轴向的压力分布图,6.5,最小油膜厚度,h,min,=,-e,=(1-)=r(1-),若其他条件不变，,h,min,愈小则偏心率,愈大，轴承的承载能力就愈大。,最小油膜厚度受到轴颈和轴承表面粗糙度、轴的刚性、以及轴承与轴颈的几何形状误差等因素的限制。,为了保证轴承获得完全液体摩擦，避免轴颈与轴瓦的直接接触,h,min,R,z1,+R,z2,=,h,min,再综合考虑到轴颈和轴瓦的制造和安装误差，以及轴的变形的影响，一般要使安全系数,Sh,min,/,（,R,z1,+R,z2,）,=23,校核,：,h,min,C,p,F=dB/,（,2,C,p,）,若,F,外载荷，合格。,6.6,轴承的热平衡计算,1.,目的,2.,热平衡条件,fFv,=,cQt+,s,At,式中,f,液体摩擦系数；,F,轴承承载能力，即载荷（,N,）；,v,轴颈圆周速度（,m/s,）；,c,润滑油比热，一般为,1,680-2 100J/,（,kg.,）；,润滑油密度，一般为,850-900g/m,3,；,Q,轴承耗油量（,m,3,/s,）；,A,轴承散热,面积（,m,2,），,A=/dB,；,t,润滑油的出油温度,t,2,与进,油温度,t,1,之差（温升），,t,=t,2,-t,1,（,）；,s,轴承,的散热系数，依轴承结构尺寸和通风条件而定。轻型,轴承或散热困难的环境，,s,=50J/,（,m,2,s,）；重型轴,承或散热条件良好时，,s,=140J/(m,2,s,）。,3.,说明,润滑油从入口至出口，温度是逐渐升高的，因而各处油的粘度不等。计算轴承承载能力,F=dB/,（,2,C,p,）,时，用平均温度下的粘度。,平均温度,t,m,=t,1,+t/2,平均温度一般不应超过,75,。,设计时，先假定,t,m,（,50,75,）,t,校核入口温度,t,1,。,进油温度,t,1,一般控制在,35-45,（,t,1,太低，外部冷却困难；若,t,1,35,40,，则易于建立热平衡，承载能力尚未用尽,。）。,6.7,设计方法,（,1,）参数选择,相对间隙,：,相对间隙是影响轴承工作性能的一个主要参数。,宽径比,B/d,：,宽径比对轴承承载能力、耗油量和轴承温升影响很大。,润滑油粘度,：,粘度大，则轴承承载能力高，但摩擦功耗大，油流量小，轴承温升高。,轴承表面粗糙度：,轴承最小油膜厚度,h,min,受轴承表面粗糙度的限制。,（,2,）设计方法,1,）初步确定设计方案,根据轴颈直径,d,、,转速,n,及轴上外载荷,F,等工作条件，参考有关经验数据，初步确定轴承的设计方案，具体包括：,确定轴承的结构形式；,选定有关参数：,B/d,、,、,、,R,z,等；,选择轴瓦结构和材料。,2,）校核计算,校核计算主要包括轴承最小油膜厚度,h,min,和润滑油温升,t,的计算等。,3,）综合评定与再设计,通常，能满足工作条件的零件设计方案不是惟一的，对于影响因素众多的滑动轴承设计来说，情况更是如此。,7,其它型式滑动轴承简介,多油楔滑动轴承,液体静压滑动轴承,气体润滑轴承,