第14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,洛阳高专用,*,第,14,章 滑动轴承,14-1,摩擦状态,14-2,滑动轴承的结构型式,14-3,轴瓦及轴承衬材料,14-5,非液体摩擦滑动轴承的计算,14-4,润滑剂和润滑装置,14-6,动压润滑的基本原理,14-8,静压轴承与空气轴承简介,14-7,液体动压多油楔轴承简介,洛阳高专用,1,）支承轴及轴上零件，并保持轴的旋转精度；,2,）减少转轴与支承之间的摩擦和磨损,分类：,滚动轴承,轴承的功用：,滑动轴承,应用实例：,汽轮机、离心式压缩机、内燃机、大型电机、水泥搅拌机、滚筒清砂机、破碎机等机械常采用滑动轴承。,优点多，应用广,用于高速、高精度、重载、结构上要求剖分等场合。,洛阳高专用,1.,干摩擦,固体表面直接接触，因而,不用许出现干摩擦！,2.,边界摩擦,14-1,摩擦状态,功耗,磨损,温度,烧毁轴瓦,运动副表面有一层厚度,1 m,的薄油膜，不足以将两金属表面分开，其表面微观高峰部分仍将相互搓削。,比干摩擦的磨损轻,，,f,0.1 0.3,v,有一层压力油膜将两金属表面隔开，彼此不直接接触。,3.,液体摩擦,摩擦和磨损极轻,，,f,0.001 0.01,v,v,v,洛阳高专用,f,n/p,o,在一般机器中，处于以上三种情况的混合状态。,边界摩擦,混合摩擦,液体摩擦,摩擦特性曲线,称无量纲参数,n/p,为轴承,特性数。,-,动力粘度，,p-,压强，,n-,每秒转数,洛阳高专用,一、向心滑动轴承,组成：,轴承座、轴套或轴瓦、联接螺栓等。,14-2,滑动轴承的结构型式,整体式向心滑动轴承,剖分式向心滑动轴承,榫口,螺纹孔,轴承座,轴承,轴承座,轴承盖,联接螺栓,剖分轴瓦,洛阳高专用,薄壁轴瓦,轴瓦非承载区内表面开有进油口和油沟，以利于润滑油均匀分布在整个轴径上。,进油孔,油沟,F,厚壁轴瓦,整体轴套,卷制轴套,洛阳高专用,作用：,用来承受轴向载荷,二、推力滑动轴承,结构特点：,在轴的端面、轴肩或安装圆盘做成止推面。在止推环形面上，分布有若干有楔角的扇形快。其数量一般为,612,。,-,倾角固定，顶部预留平台,，,类型,固定式,可倾式,用来承受停车后的载荷。,-,倾角随载荷、转速自行,调整，性能好。,F,F,巴氏,合金,绕此,边线自行倾斜,F,洛阳高专用,材料要求：,14-3,轴瓦及轴承衬材料,1,）摩擦系数小；,2,）导热性好，热膨胀系数小；,3,）耐磨、耐腐蚀、抗胶合能力强；,4,）有足够的机械强度和塑性。,能同时满足这些要求的材料是难找的，但应根据具体情况主要的使用要求。,工程上常用浇铸或压合的方法将两种不同的金属组合在一起，性能上取长补短。,轴承衬,一、轴承合金（白合金、巴氏合金）,1,）锡锑轴承合金,优点：,f,小，抗胶合性能好、对油的吸附性强、耐腐蚀性好、容易跑合、是优良的轴承材料，常用于高速、重载的轴承。,洛阳高专用,2,）青铜,缺点：,价格贵、机械强度较差；,只能作为轴承衬材料浇注在钢、铸铁、或青铜轴瓦上。,工作温度：,t120,由于巴式合金熔点低,优点：,青铜强度高、承载能力大、耐磨性和导热性,都优于轴承合金。工作温度高达,250,。,缺点：,可塑性差、不易跑合、与之相配的轴径必须淬硬。,青铜可以单独制成轴瓦，也可以作为轴承衬浇注在钢或铸铁轴瓦上。,铝青铜,铅青铜,锡青铜,中速重载,中速中载,低速重载,洛阳高专用,3,）具有特殊性能的轴承材料,含油轴承：,用粉末冶金法制作的轴承，具有多孔组织，可存储润滑油。可用于加油不方便的场合。,橡胶轴承：,具有较大的弹性，能减轻振动使运转平稳，可用水润滑。常用于潜水泵、沙石清洗机、钻机等有泥沙的场合。,塑料轴承：,具有摩擦系数低、可塑性、跑合性良好、耐磨、耐腐蚀、可用水、油及化学溶液等润滑的优点。,运转时轴瓦温度升高，由于油的膨胀系数比金属大，油自动进入摩擦表面起到润滑作用。含油轴承加一次油，可使用较长时间。,铸铁：,用于不重要、低速轻载轴承。,缺点：,导热性差、膨胀系数大、容易变形。为改善此,缺陷，可作为轴承衬粘复在金属轴瓦上使用。,洛阳高专用,表,14-1,常用轴瓦及轴承衬材料的性能,材料及其代号,铸,锡锑轴承合金,ZSnSb11Cu6,铸,铅锑轴承合金,ZPbSb16Sn16Cu2,铸,锡青铜,ZCuSn10P1,铸,锡青铜,ZCuSn5Pb5Zn5,铸,铝青铜,ZCuAl10Fe3,p,Mpa,pv,Mpa.m/s,平稳,冲击,25,20,20,15,HBS,金属型 砂型,最高工作温度,轴径硬度,150HBS,150HBS,45HBC,45HBC,45HBC,150,150,280,280,280,27,30,90,80,65,60,110,100,15,15,8,15,10,15,15,12,洛阳高专用,14-4,润滑剂和润滑装置,一、,润滑剂,作用：,降低摩擦功耗、减少磨损、冷却、吸振、防锈等。,分类,液体,润滑剂,-,润滑油,半固体,润滑剂,-,润滑脂,固体,润滑剂,1.,润滑油,在用的大部分润滑油为矿物油（石油）,粘度,-,重要参数,在轴承中，润滑油最重要的物理参数是粘度，它是选择润滑油的主要依据。粘度表征液体流动的内摩擦特性。,A,、,B,两板之间充满了液体，,B,板静止，,A,板水平移动速度为,v,。,由于液体与金属表面的吸附作用，,A,板表面的液体速度为,v,，而,B,板表面的液体速度为,0,。两板之间的速度呈线性分布。,液体层与层之间摩擦切应力：,=,du,dy,-,牛顿液体流动定律,-,液体的,动力粘度，,简称,粘度,量纲：,力,时间,/,长度,2,单位：,N,s,/m,2,(Pa,s,),或,泊：,1P=1,dyn,s,/cm,2,运动粘度：,=,单位：,m,2,/,s,或斯,St,：,cm,2,/,s,或,厘斯,cSt,：,1St=100,cSt,实验结果：,o,x,y,y,dy,du,分析位置,y,处薄层的受力,A,B,我国石油产品是用运动粘度标定的,洛阳高专用,表,14-2,常用常用润滑油的主要性质,名 称,全损耗,系统用油,GB443-89,汽轮机油,GB11120-89,代 号,40,的粘度,mm,2,/s,L,-,AN7 6.127.48,-,10 110,凝,点,C,闪点,(,开式,),C,用于高速底负荷机械、精密机床、纺织纱锭的润滑和冷却。,普通机床的液压油。用于一般滑动轴承、齿轮、蜗轮的润滑,用于重型机床导轨、矿山机械的润滑。,用于汽轮机、发电机等高速高负荷轴承和各种小型液体润滑轴承,L-AN100 90110 0 210,L,-,AN10 9.011.0,-,10 125,L,-,AN15 13.516.5,-,10 165,L,-,AN32 28.832.2,-,10 170,L,-,AN46 41.450.6,-,10 180,L,-,AN68 61.274.8,-,10 190,L-TSA32 28.835.2,-,7 180,L-TSA46 41.450.6,主要用途,洛阳高专用,0.08,0.07,0.06,0.05,0.04,0.03,0.02,0.01,30,40,50,60,70,80,90,2.,润滑脂,润滑油的特性：,1,）温度,t,2,）压力,p,选用原则：,1),载荷大、温度高的轴承，宜选用粘度大的油；,2),载荷小、转速高的轴承，宜选用粘度小的油；,-,润滑油与各种稠化剂（钙、钠、铝、锂等金属皂）混合稠化而成。,优点：,密封简单、不需要经常添加、不易流失；对速度和温度不敏感，适用范围广。,但,p,350,才开始氧化，可在水中工作。,-,摩擦系数低，使用温度范围广,(,-,60300,),，但遇水性能下降。,-,摩擦系数低，只有石墨的一半。,使用方式：,1.,调和在润滑油中；,2.,涂覆、烧结在摩擦表面形成覆盖膜；,3.,混入金属或塑料粉末中烧结成型。,其应用日渐广泛,洛阳高专用,二、润滑装置,1.,油杯,针阀式油杯,旋盖式油杯,脂用,压注式油杯,弹簧盖油杯,洛阳高专用,2.,油环,洛阳高专用,一、,向心轴承,在,油、脂,中加入少量,石墨,或,二流化钼,粉末，形成边界油膜，填平粗糙表面而减少磨损。不能完全排除磨损。,1.,轴承的压强,p,F-,径向载荷，,B-,轴瓦宽度，,d-,轴径，,p-,许用压强。,14-5,非液体摩擦滑动轴承的计算,限制轴承压强,p,，,以保证润滑油不被过大的压力挤出，从而避免轴瓦产生过渡的磨损。,p=,p,F,Bd,表,14-1,常用轴瓦及轴承衬材料的性能,材料及其代号,铸,锡锑轴承合金,ZSnSb11Cu6,铸,铅锑轴承合金,ZPbSb16Sn16Cu2,铸,锡青铜,ZCuSn10P1,铸,锡青铜,ZCuSn5Pb5Zn5,铸,铝青铜,ZCuAl10Fe3,p,Mpa,pv,Mpa.m/s,平稳,冲击,25,20,20,15,HBS,金属型 砂型,最高工作温度,轴径硬度,150HBS,150HBS,45HBC,45HBC,45HBC,150,150,280,280,280,27,30,90,80,65,60,110,100,15,15,8,15,10,15,15,12,洛阳高专用,2.,轴承的,pv,值,压强限制,p,以保证润滑剂不被挤出,n-,转速，,pv,-,许用值。,pv,=,F,Bd,dn,60,1000,pv,pv,与功耗成正比，它表征了轴承的发热因素，,pv,越大，温升越高，越容易引起油膜的破裂,二、,推力轴承,z-,轴环数,pv,m,=,pv,p,考虑承载的不均匀性，,p,、,pv,应降低,2040%,F,d,1,d,2,F,d,1,d,2,洛阳高专用,一、动压润滑的形成和原理和条件,14-6,动压润滑的基本原理,F,F,F,F,先分析平行板的情况。板,B,静止，板,A,以速度向左运动，板间充满润滑油，无载荷时，液体各层的速度呈三角形分布，近油量与处油量相等，板,A,不会下沉。但若板,A,有载荷时，油向两边挤出，板,A,逐渐下沉，直到与,B,板接触。,两平形板之间不能形成压力油膜！,v,v,v,h,1,a,a,h,2,c,c,如两板不平行板。板间间隙呈沿运动方向由大到小呈收敛楔形分布，且板,A,有载荷，当板,A,运动时，两端速度若程虚线分布，则必然进油多而出油少。由于液体实际上是不可压缩的，必将在板内挤压而形成压力，迫使进油端的速度往内凹，而出油端的速度往外鼓。进油端间隙大而速度曲线内凹，出油端间隙小而速度曲线外凸，进出油量相等，同时间隙内形成的压力与外载荷平衡，板,A,不会下沉。这说明了在间隙内形成了压力油膜。这种因运动而产生的压力油膜称为动压油膜。各截面的速度图不一样，从凹三角形过渡到凸三角形，中间必有一个位置呈三角形分布。,动压油膜,-,因运动而产生的压力油膜。,v,v,v,h,0,b,b,F,洛阳高专用,F,形成动压油膜的必要条件：,1.,两工件之间的间隙必须有楔形间隙；,2.,两工件表面之间必须连续充满润滑油或其它液体；,3.,两工件表面必须有相对滑动速度。其运动芳方向必须保证润滑油从大截面流进，从小截面出来。,F,y,=F,F,x,0,F,y,=F,F,x,=,0,向心轴承动压油膜的形成过程：,静止,爬升,将轴起抬,转速继续升高,质心,左移,稳定运转,达到工作转速,e,-,偏心距,e,洛阳高专用,B,二、流体动压润滑的基本方程,假设条件：,1.,Z,向无限长，润滑油在,Z,向没有流动；,2.,压力,p,不随,y,值的大小而变化；,3.,润滑油粘度,不随压力而变化；,4.,润滑油处于层流状态。,取微单元进行受力分析,:,+d,p+dp,p,A,x,z,y,pdydz+,(,+d,),dxdz-,(,p+dp,),dydz,dxdz,=,0,=,d,d y,dx,dp,dy,du,=,整理后得：,又有：,=,dx,dp,d,2,u,d y,2,得：,任意一点的油膜压力,p,沿,x,方向的变化率，与该点,y,向的速度梯度的导数有关。,对,y,积分得：,