滑动轴承-文经学院机电工程系官网.ppt

1、12-1 滑动轴承概述,12-2 滑动轴承的典型结构,12-3 滑动轴承的失效形式及常用材料,12-4 滑动轴承轴瓦结构,12-5 滑动轴承润滑剂的选择,12-6 不完全液体润滑滑动轴承的设计计算,12-7 液体动力润滑径向滑动轴承的设计计算,12-8 其它形式滑动轴承简介,第十二章 滑动轴承,滑动轴承概述1,滑动轴承概述,轴承的作用是支承轴。轴在工作时可以是旋转的，也可以是静止的。,1能承担一定的载荷，具有一定的强度和刚度。,2具有小的摩擦力矩，使回转件转动灵活。,3具有一定的支承精度，保证被支承零件的回转精度。,根据轴承中摩擦的性质，可分为滑动轴承和滚动轴承。,一、轴承应满足如下基本要求：

2、,二、轴承的分类,根据能承受载荷的方向，可分为向心轴承、推力轴承、向心推力轴承。 (或称为径向轴承、止推轴承、径向止推轴承）。,根据润滑状态，滑动轴承可分为：不完全液体润滑滑动轴承。完全液体润滑滑动轴承。,滑动轴承概述2,滑动轴承概述,四、滑动轴承设计内容,三、滑动轴承的特点,滚动轴承绝大多数都已标准化，故得到广泛的应用。但是在以下场合，则主要使用滑动轴承：,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

3、尺寸受限制时，如多辊轧钢机。,轴承的型式和结构选择；轴瓦的结构和材料选择；轴承的结构参数设计；,润滑剂及其供应量的确定；轴承工作能力及热平衡计算。,径向滑动轴承的典型结构1,滑动轴承的典型结构,一、径向滑动轴承的结构,整体式径向滑动轴承,特点：结构简单，成本低廉。,应用：低速、轻载或间歇性工作的机器中。,因磨损而造成的间隙无法调整。,只能从沿轴向装入或拆出。,径向滑动轴承的典型结构2,滑动轴承的典型结构,对开式径向滑动轴承,特点：结构复杂、可以调整磨损而造成的 间隙、安装方便。,应用场合：低速、轻载或间歇性工作的机器中。,对开式轴承(剖分轴套),径向滑动轴承的典型结构3,滑动轴承的典型结构,三

4、、止推滑动轴承的结构,止推滑动轴承由轴承座和止推轴颈组成。常用的轴颈结构形式有：, 空心式：轴颈接触面上压力分布较均匀，润滑条件较实心式的改善。, 单环式：利用轴颈的环形端面止推，结构简单，润滑方便，广泛用 于低速、轻载的场合。, 多环式：不仅能承受较大的轴向载荷，有时还可承受双向轴向载荷。 由于各环间载荷分布不均，其单位面积的承载能力比单环式低50%。,空心式,单环式,多环式,滑动轴承的失效形式及常用材料1,汽车用滑动轴承故障原因的平均比率,轴承表面的磨粒磨损、刮伤、咬粘(胶合)、疲劳剥落和腐蚀。,一、滑动轴承常见失效形式有：,滑动轴承还可能出现气蚀、电侵蚀、流体侵蚀和微动磨损等失效形式。,

5、滑动轴承的失效形式及常用材料,详细说明,滑动轴承的失效形式及常用材料2,滑动轴承的失效形式及常用材料,二、滑动轴承的材料,轴承材料是指在轴承结构中直接参与摩擦部分的材料，如轴瓦和轴承衬的材料。轴承材料性能应满足以下要求：, 减摩性：材料副具有较低的摩擦系数。, 耐磨性：材料的抗磨性能，通常以磨损率表示。, 抗咬粘性：材料的耐热性与抗粘附性。, 摩擦顺应性：材料通过表层弹塑性变形来补偿轴承滑动表面初始配合不 良的能力。, 嵌入性：材料容纳硬质颗粒嵌入，从而减轻轴承滑动表面发生刮伤或磨 粒磨损的性能。,此外还应有足够的强度和抗腐蚀能力、良好的导热性、工艺性和经济性。, 磨合性：轴瓦与轴颈表面经短期

6、轻载运行后，形成相互吻合的表面形状 和粗糙度的能力（或性质）。,滑动轴承的失效形式及常用材料3,滑动轴承的轴瓦结构1,滑动轴承的轴瓦结构,一、轴瓦的形式和结构,需从轴端安装和拆卸，可修复性差。,可以直接从轴的中部安装和拆卸，可修复。,节省材料，但刚度不足，故对轴承座孔的加工精度要求高 。,具有足够的强度和刚度，可降低对轴承座孔的加工精度要求。,强度足够的材料可以直接作成轴瓦，如黄铜，灰铸铁。,轴瓦衬强度不足，故采用多材料制作轴瓦。,铸造工艺性好，单件、大批生产均可，适用于厚壁轴瓦。,只适用于薄壁轴瓦，具有很高的生产率。,滑动轴承的轴瓦结构2,滑动轴承的轴瓦结构,单材料、整体式厚壁铸造轴瓦,多材

7、料、整体式、薄壁轧制轴瓦,多材料、对开式厚壁铸造轴瓦,多材料、对开式薄壁轧制轴瓦,虚拟现实中的轴瓦,滑动轴承的轴瓦结构3,滑动轴承的轴瓦结构,二、轴瓦的定位, 目的：防止轴瓦相对于轴承座产生轴向和周向的相对移动。, 方法：对于轴向定位有：,对于周向定位有：,滑动轴承的轴瓦结构4,滑动轴承的轴瓦结构,三、轴瓦的油孔及油槽, 目的：把润滑油导入轴颈和轴承所构成的运动副表面。, 原则：尽量开在非承载区，尽量不要降低或少降低承载区油膜的承载 能力；轴向油槽不能开通至轴承端部，应留有适当的油封面。, 形式：按油槽走向分沿轴向、绕周向、斜向、螺旋线等。,按油槽数量分单油槽、多油槽等。,单轴向油槽开在非承载

8、区（在最大油膜厚度处）,双轴向油槽开在非承载区（在轴承剖分面上）,双斜向油槽（用于不完全液体润滑轴承）,滑动轴承润滑剂的选择1,滑动轴承润滑剂的选择,一、润滑脂及其选择, 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。, 选择原则：当压力高和滑动速度低时，选择针入度小一些的品种；反之，选择针入度大一些的品种。,所用润滑脂的滴点，一般应较轴承的工作温度高约2030，以免工作时润滑脂过多地流失。,在有水淋或潮湿的环境下，应选择防水性能强的钙基或铝基润滑脂。在温度较高处应选用钠基或复合钙基润滑脂。,润滑脂牌号表,滑动轴承润滑剂

9、的选择2,滑动轴承润滑剂的选择,二、润滑油及其选择, 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。, 选择原则：主要考虑润滑油的粘度。,转速高、压力小时，油的粘度应低一些；反之，粘度应高一些。,高温时，粘度应高一些；低温时，粘度可低一些。,三、固体润滑剂及其选择, 特点：可在滑动表面形成固体膜。, 适用场合：有特殊要求的场合，如环境清洁要求处、真空中或高温中。, 常用类型：二硫化钼，碳石墨，聚四氟乙烯等。, 使用方法：涂敷、粘结或烧结在轴瓦表面；制成复合材料，依靠材料自身的润滑性能形成润滑膜。,润滑油牌号表,不完全液体润滑滑动

10、轴承的设计计算1,不完全液体润滑滑动轴承的设计计算,一、失效形式与设计准则, 工作状态：因采用润滑脂、油绳或滴油润滑，故无法形成完全的承载油膜，工作状态为边界润滑或混合摩擦润滑。, 失效形式：边界油膜破裂。, 设计准则：保证边界膜不破裂。因边界膜强度与温度、轴承材料、轴颈和轴承表面粗糙度、 润滑油供给等有关，目前尚无精确的计算方法，但一般可作条件性计算。, 校核内容：验算平均压力 p p，以保证强度要求。,验算摩擦发热pvpv，fpv是摩擦力，限制pv即间接限制摩擦发热。,验算滑动速度vv ，p，pv的验算都是平均值。考虑到轴瓦不同心，受载时轴线弯曲及载荷变化等的因素，局部的p或pv可能不足，

11、故应校核滑动速度v 。,不完全液体润滑滑动轴承的设计计算2,不完全液体润滑滑动轴承的设计计算,二、径向滑动轴承的设计计算, 已知条件：外加径向载荷F (N)、轴颈转速n(r/mm)及轴颈直径d (mm), 验算及设计 ：,验算轴承的平均压力p (MPa),B轴承宽度，mm（根据宽径比B/d确定）p轴瓦材料的许用压力，MPa。,验算摩擦热,v轴颈圆周速度，m/s； pv轴承材料的pv许用值，MPam/s,验算滑动速度v (m/s),v材料的许用滑动速度,选择配合,p、v、 pv 的选择,止推滑动轴承的设计计算,一般可选H9/d9或H8/f7、H7/f6,液体动力润滑径向滑动轴承的设计计算1,液体

12、动力润滑径向滑动轴承的设计计算,一、流体动力润滑基本方程的建立,对流体平衡方程（NavierStokes方程）作如下假设，以便得到简化形式的流体动力平衡方程。这些假设条件是 ：, 流体为牛顿流体，即 。, 流体的流动是层流，即层与层之间没有物质和能量的交换；, 忽略压力对流体粘度的影响，实际上粘度随压力的增高而增加；, 略去惯性力及重力的影响，故所研究的单元体为静平衡状态或匀速直线运动，且只有表面力作用于单元体上；, 流体不可压缩，故流体中没有“洞”可以“吸收”流质；, 流体中的压力在各流体层之间保持为常数。,液体动力润滑径向滑动轴承的设计计算2,液体动力润滑径向滑动轴承的设计计算,在以上假设

13、下，从两平板所构成的楔形空间中，取某一层液体的一部分作为单元体，通过建立平衡方程和给定边界条件，可得一维雷诺方程：,流体动力润滑的必要条件是：, 相对运动的两表面间构成楔形空间。, 楔形空间中充满具有粘性的液体。, 两板相对运动的结果，应使液体在粘性力的作用下由楔形空间的大端流向楔形空间的小端 。,详细推导,液体动力润滑径向滑动轴承的设计计算3,液体动力润滑径向滑动轴承的设计计算,二、径向滑动轴承形成流体动力润滑时的状态, 轴承的孔径D和轴颈的直径d名义尺寸相等；直径间隙是公差形成的。, 轴颈上作用的液体压力与F相平衡，在与F垂直的方向，合力为零。, 轴颈最终的平衡位置可用a和偏心距e来表示。

14、, 轴承工作能力取决于hlim，它与、和F等有关，应保证hlimh。,初始状态,稳定工作状态,演示,液体动力润滑径向滑动轴承的设计计算4,液体动力润滑径向滑动轴承的设计计算,三、径向滑动轴承的几何关系和承载量系数,最小油膜厚度：hmin= e r(1-),偏心率， e / , 为直径间隙， D d,为半径间隙， R r / 2,r 和 d 分别为轴颈的半径和直径。,R 和 D 分别为轴承的半径和直径。,e 为偏心距,液体动力润滑径向滑动轴承的设计计算5,液体动力润滑径向滑动轴承的设计计算4,液体动力润滑径向滑动轴承的设计计算,积分一维雷诺方程,并考虑到压力沿轴承宽度方向的分布，,Cp 承载量系

15、数，与轴承包角，宽径比B/d和偏心率有关。,分析思路：1)根据已知条件计算求得 Cp。 2)根据Cp由承载量系数表查取偏心率。3) 计算最小油墨厚度hmin= r(1-)。,(详细说明),液体动力润滑径向滑动轴承的设计计算6,液体动力润滑径向滑动轴承的设计计算,四、最小油膜厚度 hmin,动力润滑轴承的设计应保证：hminh,其中： h=S(Rz1+Rz2),S 安全系数，考虑表面几何形状误差和轴颈挠曲变形等，常取S2。,对于一般轴承可取为3.2m和6.3m，1.6 m和3.2m。,对于重要轴承可取为0.8m和1.6m，或0.2m和0.4m。,Rz1、Rz2 分别为轴颈和轴承孔表面粗糙度十点高

16、度。（参见）,液体动力润滑径向滑动轴承的设计计算7,液体动力润滑径向滑动轴承的设计计算,五、液体动力润滑径向滑动轴承的设计过程,已知条件：外加径向载荷F(N)，轴颈转速n(r/min)及轴颈直径d(mm)。,设计及验算：, 保证在平均油温tm下 hmin h, 验算温升, 选择轴承材料，验算 p、v、pv。, 选择轴承参数，如轴承宽度(B)、相对间隙()和润滑油() 。, 计算承载量系数(Cp)并查表确定偏心率()。, 计算最小油膜厚度(hmin)和许用油膜厚度(h)。, 计算轴承与轴颈的摩擦系数( f )。, 计算轴承温升(t )和润滑油入口平均温度( ti )。, 根据宽径比( B/d)和

17、偏心率()查取润滑油流量系数 。,详细过程,液体动力润滑径向滑动轴承的设计计算8,液体动力润滑径向滑动轴承的设计计算, 极限工作能力校核, 根据直径间隙()，选择配合及轴承和轴颈的尺寸公差。, 根据最大间隙(max)和最小间隙(min) ，校核轴承的最小油膜 厚度和润滑油入口油温。, 绘制轴承零件图,其它形式滑动轴承简介1,其它形式滑动轴承简介,一、无润滑轴承和自润滑轴承, 无润滑轴承：工作时外界不提供润滑剂的轴承。, 自润滑轴承：当无润滑轴承材料本身就是固体润滑材料时，或轴瓦中 含有润滑介质，这种无润滑轴承常称自润滑轴承。,二、多油楔滑动轴承,固定轴瓦多油楔轴承,可倾轴瓦多油楔轴承,详细说明

18、,详细说明,其它形式滑动轴承简介2,其它形式滑动轴承简介,三、液体静压轴承,原理：依靠液压系统供给压力油，压力油在轴承腔内强制形成压力油膜， 以隔开摩擦表面。,特点： 在任何转速和预定载荷下轴承均处于液体润滑状态； 轴颈与轴承不直接接触，轴承对材料要求低，寿命长； 油膜刚性大，有良好的吸振性，运转平稳； 需要一套供油设备。,四、气体润滑轴承,原理：以气体作为润滑介质，可以空气、氢气、氮气作为润滑介质。,分类：气体动压润滑轴承、气体静压润滑轴承。,详细说明,特点：高转速(n 100000r/min)、低摩擦损失、无污染、承载能力低。,应用：高速磨头、高速离心分离机、原子反应堆等场合。,滑动轴承,滚动轴承,