第7章滑动轴承.ppt

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1、主要内容主要内容1、滑动轴承的结构、类型、特点及轴瓦的材料和选用原则。2、非液体摩擦和液体摩擦径向滑动轴承的设计准则和设计方法。3、液体摩擦动压润滑单油楔径向滑动轴承的参数对轴承承载能力的影响。第七章第七章 滑动轴承设计滑动轴承设计重点重点1、轴瓦材料及其应用。2、轴承的设计准则及设计方法。3、液体动压润滑的基本方程式。4、液体摩擦动压径向滑动轴承的设计及主要参数的选择。一、滑动轴承的类型及其结构型式一、滑动轴承的类型及其结构型式1.类型类型按承载方向分按承载方向分按摩擦状态分按摩擦状态分向心滑动轴承向心滑动轴承推力滑动轴承推力滑动轴承液体摩擦滑动轴承液体摩擦滑动轴承非液体摩擦滑动轴承非液体摩

2、擦滑动轴承动压轴承动压轴承静压轴承静压轴承推力轴承推力轴承向心轴承向心轴承滚动轴承滚动轴承和滚动轴承相比，滑动轴承具有承载能力高、抗振性好，工作平稳可靠，噪声小，和滚动轴承相比，滑动轴承具有承载能力高、抗振性好，工作平稳可靠，噪声小，寿命长等优点，它广泛用于内燃机、轧钢机、大型电机及仪表、雷达、天文望远寿命长等优点，它广泛用于内燃机、轧钢机、大型电机及仪表、雷达、天文望远镜等方面。镜等方面。滑动轴承的摩擦状态滑动轴承的摩擦状态完全液体摩擦完全液体摩擦边界摩擦边界摩擦干摩擦干摩擦润滑油膜将摩擦表面完全隔开，只存润滑油膜将摩擦表面完全隔开，只存在液体分子间的摩擦在液体分子间的摩擦润滑油膜部分地将摩

3、擦表面隔开，部润滑油膜部分地将摩擦表面隔开，部分摩擦表面仍可直接接触分摩擦表面仍可直接接触摩擦表面间没有任何物质的摩擦摩擦表面间没有任何物质的摩擦008.0001.0f边界摩擦常与半液体摩擦、半干摩擦并边界摩擦常与半液体摩擦、半干摩擦并 存，通称非液体摩擦存，通称非液体摩擦1.001.0f2.结构型式结构型式向心轴承向心轴承剖分式剖分式整体式整体式结构简单结构简单安装困难安装困难 间隙不可调间隙不可调结构较繁结构较繁 间隙可调间隙可调广泛采用广泛采用水平剖分 斜剖分 间隙可调式间隙可调式自动调心式自动调心式推力轴承推力轴承实心式实心式空心式空心式单环式单环式多环式多环式中间比压大中间比压大对于

4、尺寸较大的平面推力轴承，为了改善轴承的性能，便于形成液体摩擦状态。可设计成多油楔形状结构 多油楔推力轴承多油楔推力轴承 二、轴瓦的材料和结构二、轴瓦的材料和结构1.轴瓦的材料轴瓦的材料(1)基本要求基本要求耐磨性耐磨性磨损少磨损少减摩性减摩性摩擦系数小摩擦系数小其他要求：其他要求：抗胶合性抗胶合性跑合性跑合性耐腐蚀性耐腐蚀性强度强度 (2)常用材料常用材料铸铁铸铁轻载、低速的轴瓦材料轻载、低速的轴瓦材料轴承合金轴承合金(巴氏合金巴氏合金)锡基锡基铅基铅基锑、铜硷金属硬粒锑、铜硷金属硬粒锡基体或铅基体锡基体或铅基体综合性能好综合性能好机械强度较低机械强度较低价昂价昂轴承合金浇铸在钢或轴承合金浇铸

5、在钢或铸铁的轴瓦基体上铸铁的轴瓦基体上铜合金铜合金锡青铜锡青铜 中速、中载或重载中速、中载或重载铝青铜铝青铜 低速重载低速重载铅青铜铅青铜 高速重载高速重载粉末冶金粉末冶金铁或铜粉末混入石墨压制烧结而成铁或铜粉末混入石墨压制烧结而成 多孔性存油多孔性存油用于载荷平稳、低速和加油不便场合用于载荷平稳、低速和加油不便场合非金属材料非金属材料塑料、橡胶、尼龙等塑料、橡胶、尼龙等摩擦系数小、耐磨、耐腐蚀、承载低、热变形大摩擦系数小、耐磨、耐腐蚀、承载低、热变形大2.轴瓦的结构轴瓦的结构(1)轴瓦的结构要素轴瓦的结构要素油孔油孔油沟油沟壁厚壁厚定位唇定位唇油室油室定位唇：防止轴瓦在轴承中移动定位唇：防止

6、轴瓦在轴承中移动壁厚壁厚油孔和油沟：将油引入轴承油孔和油沟：将油引入轴承油室：存油油室：存油(2)结构型式结构型式整体式整体式剖分式剖分式 为了使滑动轴承获得良好的润滑，轴瓦或轴颈上需开设油孔及油沟，油孔用于供应润滑油，油沟用于输送和分布润滑油。其位置和形状对轴承的承载能力和寿命影响很大。通常，油孔应设置在油膜压力最小的地方；油沟应开在轴承不受力或油膜压力较小的区域，要求既便于供油又不降低轴承的承载能力。图8-11为油孔和油沟对轴承承载能力的影响。图8-12为几种常见的油沟，油孔和油沟均位于轴承的非承载区，油沟的长度均较轴承宽度短。ab三三 润滑剂和润滑装置润滑剂和润滑装置 1 润滑剂润滑剂

7、润滑剂的功用润滑剂的功用 ：降低摩擦功耗、减少磨损、冷却、吸振降低摩擦功耗、减少磨损、冷却、吸振和防锈等。和防锈等。润滑剂分类：润滑剂分类：液体润滑剂液体润滑剂润滑油、半固体润滑剂润滑油、半固体润滑剂 润滑脂和固体润滑剂等。润滑脂和固体润滑剂等。润滑油润滑油 粘度粘度表征液体流动的内摩擦性能。它是液体流动时内表征液体流动的内摩擦性能。它是液体流动时内摩擦阻力的量度。润滑油的粘度越大，内摩擦阻力越大，流摩擦阻力的量度。润滑油的粘度越大，内摩擦阻力越大，流动性越差，因此，在压力作用下，油不易被挤出，易形成油动性越差，因此，在压力作用下，油不易被挤出，易形成油膜，承载能力强，但摩擦系数大，效率较低。

8、膜，承载能力强，但摩擦系数大，效率较低。流体抵抗变形的能力称为粘度，以流体内摩擦阻力表示流体抵抗变形的能力称为粘度，以流体内摩擦阻力表示平行板间油的层流流动平行板间油的层流流动贴近静止扳的油层速度贴近静止扳的油层速度0u各油层以不同速度各油层以不同速度移动移动udydu贴近移动扳的油层速度贴近移动扳的油层速度vu dydu油层间剪应力油层间剪应力与油层速度梯度与油层速度梯度成正比成正比(粘性流体粘性定律粘性流体粘性定律)比例常数，即动力粘度比例常数，即动力粘度设长宽高各为设长宽高各为 1m 的流体，若上下的流体，若上下两面发生两面发生 1m/s 的相对滑动，所需的相对滑动，所需施加的力为施加的

9、力为 1N 时，时，则该流体的则该流体的粘度为粘度为 1 个国际单位制的动力粘度个国际单位制的动力粘度记为记为 Pa.s2/11msNsPa(用于流体动力学计算用于流体动力学计算)动力粘度动力粘度smStcSt/10101262动力粘度动力粘度与同温下该流体密度与同温下该流体密度的比值的比值(润滑油的粘度润滑油的粘度)单位换算单位换算sm/2国际单位制国际单位制scm/2物理单位物理单位称为称为 St(斯斯)smm/2常用单位常用单位cSt(厘斯厘斯)运动粘度运动粘度cSt100St1/scm12 =粘粘-温曲线：温曲线：润滑油的粘度随着润滑油的粘度随着温度的升高而降低。温度的升高而降低。润滑

10、油的粘度随着压力的升高而增润滑油的粘度随着压力的升高而增大，但压力不太高时（小于大，但压力不太高时（小于10 MPa），），变化极小，可忽略不计。变化极小，可忽略不计。温度温度压力压力粘度粘度粘度粘度粘度温度曲线粘度温度曲线c cS St tC C0 0牌号：牌号：我国的石油产品是用运动粘度（我国的石油产品是用运动粘度（cStcSt）标定的，）标定的，GB44389规定采用润滑油在规定采用润滑油在4040C C时的运动粘度中心值作为润滑油的牌号时的运动粘度中心值作为润滑油的牌号 选用润滑油的原则选用润滑油的原则外载大外载大 难形成油膜难形成油膜 选粘度高的油选粘度高的油速度高速度高 摩擦大摩擦

11、大 选粘度低的油选粘度低的油温度高温度高 油变稀油变稀 选粘度高的油选粘度高的油比压大比压大 油易挤出油易挤出 选粘度高的油选粘度高的油润滑脂润滑脂 特点及应用：特点及应用：密封简单，不需经常添加，不易流失，所以在垂密封简单，不需经常添加，不易流失，所以在垂直的摩擦表面上也可以应用。润滑脂对载荷和速度的变化有较大直的摩擦表面上也可以应用。润滑脂对载荷和速度的变化有较大的适应范围，受温度的影响不大，但摩擦功耗较大，机械效率较的适应范围，受温度的影响不大，但摩擦功耗较大，机械效率较低，故不宜用于高速。因此润滑脂主要用于低速或带有冲击的机低，故不宜用于高速。因此润滑脂主要用于低速或带有冲击的机器。器

12、。由润滑油和各种稠化剂（如钙、钠、铝、锂等金属皂）混合由润滑油和各种稠化剂（如钙、钠、铝、锂等金属皂）混合稠化而成。稠化而成。分类：分类：1 1）钙基润滑脂）钙基润滑脂 具有耐水性，常用于具有耐水性，常用于60C以下的各种机器中以下的各种机器中的轴承润滑，是目前使用最多一种润滑脂。的轴承润滑，是目前使用最多一种润滑脂。2 2）钠基润滑脂）钠基润滑脂 可用于可用于115115145145C C以下，但不耐水。以下，但不耐水。3 3）锂基润滑脂）锂基润滑脂 性能优良，耐水，适用在性能优良，耐水，适用在-2020150150C C范围内范围内工作，并可代替钙基、钠基润滑脂。工作，并可代替钙基、钠基润

13、滑脂。固体润滑剂固体润滑剂 分类：分类：1 1）石墨）石墨 性能稳定，在性能稳定，在350C C以上才开始氧化，并可在水中工以上才开始氧化，并可在水中工作。作。2 2）聚四氟乙稀）聚四氟乙稀 摩擦系数低，只有石墨的一半。摩擦系数低，只有石墨的一半。3 3）二硫化钼）二硫化钼 与金属表面吸附性强，摩擦系数低，使用温度与金属表面吸附性强，摩擦系数低，使用温度范围也广范围也广（-60300C），），但遇水则性能下降。但遇水则性能下降。应用：应用：一般在超出润滑油和润滑脂使用范围才使用。常将固体一般在超出润滑油和润滑脂使用范围才使用。常将固体润滑剂调合在润滑油中使用，也可以涂覆、烧结在摩擦表面形成润滑

14、剂调合在润滑油中使用，也可以涂覆、烧结在摩擦表面形成覆盖膜，或者用固结成型的固体润滑剂嵌装在轴承中使用，或者覆盖膜，或者用固结成型的固体润滑剂嵌装在轴承中使用，或者混入金属或塑料粉末中烧结成型。混入金属或塑料粉末中烧结成型。2 润滑装置润滑装置 间歇润滑间歇润滑 可用于小型、低速或间歇运动的轴承。对于重要的轴承，必须可用于小型、低速或间歇运动的轴承。对于重要的轴承，必须采用连续供油的方法。采用连续供油的方法。1 1）压配式注油杯）压配式注油杯 2 2）旋套式注油杯）旋套式注油杯 3 3）旋盖式油脂杯）旋盖式油脂杯 连续润滑连续润滑 1 1）滴油润滑）滴油润滑 针阀油杯；针阀油杯；油芯油杯油芯油

15、杯 2 2）油环润滑）油环润滑rpm 000 25001rpm10060 n 3 3）飞溅润滑）飞溅润滑 4 4）压力循环润滑）压力循环润滑 四、非液体摩擦滑动轴承的设计四、非液体摩擦滑动轴承的设计1.失效形式及计算准则失效形式及计算准则设计准则设计准则失效形式失效形式磨损磨损防止过度磨损防止过度磨损发热引起胶合发热引起胶合防止胶合防止胶合ppvvpvpvpvfdlfFv单位面积摩擦功率单位面积摩擦功率p比压比压小、油难挤出、润滑好小、油难挤出、润滑好v速度速度大、磨损大大、磨损大 非液体摩擦滑动轴承工作时，因其摩擦表面不能被润滑油完全隔开，只能形非液体摩擦滑动轴承工作时，因其摩擦表面不能被润

16、滑油完全隔开，只能形成边界油膜，存在局部金属表面的直接接触。因此，轴承工作表面的磨损和因边成边界油膜，存在局部金属表面的直接接触。因此，轴承工作表面的磨损和因边界油膜的破裂导致的工作表面胶合或烧瓦是其主要失效形式。设计时，约束条件界油膜的破裂导致的工作表面胶合或烧瓦是其主要失效形式。设计时，约束条件是：维持边界油膜不遭破裂。是：维持边界油膜不遭破裂。压强压强dlFpr向心轴承向心轴承kddzFpa)(42221推力轴承推力轴承速度速度100060dnv向心轴承向心轴承100060)2(21nddvm推力轴承推力轴承油沟引起接触油沟引起接触面积减小系数面积减小系数2.设计步骤设计步骤(1)选择轴承结构型式及材料选择轴承结构型式及材料(2)初定轴承基本型式和参数初定轴承基本型式和参数选择宽径比选择宽径比5.15.0dldl承载承载散热性散热性油温油温(3)校核计算校核计算(4)选择轴承的配合选择轴承的配合(5)选择润滑剂和润滑装置选择润滑剂和润滑装置五、液体摩擦动压向心滑动轴承的设计五、液体摩擦动压向心滑动轴承的设计1.压力油膜形成的原理压力油膜形成的原理轴颈和轴瓦同心时轴颈和轴瓦同心时两