第11章 滑动轴承课件.ppt
第11章滑动轴承,机械设计,摩擦状态,干摩擦,边界摩擦,液体摩擦,f=0.51,f=0.10.3,f=0.0010.01,干摩擦,边界摩擦,液体摩擦,3,1)转速极高的轴承（发电机转子）2)载荷特重的轴承（轧钢机）3)冲击很大的轴承（）4)要求特别精密的轴承（液体静压滑动轴承）5)剖分式轴承（轴从上端放入）6)有特殊要求的轴承（轮船用滑动轴承）,下一页,11.1 概述,1.目前滑动轴承应用的主要场合：,4,2.滑动轴承的设计内容：,5,整体式滑动轴承结构,下一页,间隙不能调整,11.2滑动轴承的典型结构,6,剖分式滑动轴承,间隙可以调整,下一页,7,推力滑动轴承结构,V,动压推力滑动轴承,下一页,8,下一页,11.3 滑动轴承的失效形式和常用材料,11.3.1 滑动轴承的失效形式,1.磨粒磨损 进入轴承间隙的硬颗粒（如灰尘、砂粒等）有的嵌入轴承表面，有的游离于间隙中并随轴一起转动，它们都将对轴颈和轴承表面起研磨作用。2.刮伤 进入轴承间隙中的硬颗粒或轴颈表面粗糙的轮廓峰顶，在轴承上划出线状伤痕，导致轴承因刮伤而失效。,9,3.咬粘（胶合）轴承温升过高，载荷过大，油膜破裂时，润滑油供应不足。4.疲劳剥落 在载荷反复作用下，轴承表面出现与滑动方向垂直的疲劳裂纹，当裂纹向轴承衬与衬背结合面扩展后，造成轴承衬材料的剥落。5.腐蚀 润滑油在大气中使用会不断氧化，所生成的酸性物质对轴承材料有腐蚀性。,10,1）减摩，耐磨；2）足够强度；3）良好顺应性和嵌入性；4）良好工艺性和导热性，耐腐蚀性；5）价格低。,下一页,11.3.2 滑动轴承的材料,（1）对材料性能的基本要求,11,1）轴承合金（巴氏合金，白合金）2）铜合金-青铜、黄铜 3）铝合金 4）铸铁-灰铸铁、耐磨铸铁、球墨铸铁 5）多孔质金属材料（粉末冶金）6）非金属-塑料（酚醛树脂，尼龙，聚四氟乙烯）、硬木、橡胶。,（2）常用轴承材料,表11-2,12,图11.4 整体轴套,整体式轴瓦,下一页,11.4 轴瓦的结构,13,图11.5 卷制轴套,14,整体式轴瓦实物,15,整体式轴瓦实物,16,整体式轴瓦应用,整体式轴瓦,17,整体式轴瓦应用,18,对开式式轴瓦,19,轴瓦结构：由13层材料制成,20,轴向定位,周向定位,轴瓦定位,周向轴向定位,21,油孔，油沟与油槽的开设,油槽的尺寸可查相关的手册。,下一页,22,油沟与油槽的位置,下一页,不要开在轴承的承载区内，否则将急剧降低轴承的承载能力,23,下一页,11.5 滑动轴承润滑剂的选用,选择原则：,1、润滑脂,表11-3,1）低速、重载时应选用针入度小的润滑脂，反之选用针入度大的润滑脂；2）润滑脂的滴点一般应比轴承的工作温度高2030或更高；3）潮湿或淋水环境下应选用抗水性好的钙基脂或锂基脂；4）温度高时应选用耐热性好的钠基脂或锂基脂。,24,选择原则：,下一页,2、润滑油,表11-4,低速、重载，高温工作采用高粘度油，反之用低粘度油。,25,下一页,3、固体润滑剂,固体润滑剂可以在摩擦表面上形成固体膜以减小摩擦阻力，通常只用于一些有特殊要求的场合。例如，大型可展开天线定向机构和铰链处的固体润滑，空间机器人采用的谐波齿轮减速器的固体润滑等。,二硫化钼，在金属表面上涂镀一层钼，然后放在含硫的气氛中加热，可生成MoS2膜。聚四氟乙烯片材可冲压成轴瓦，也可以用烧结法或粘结法形成聚四氟乙烯膜粘附在轴瓦内表面上。软金属薄膜（如铅、金、银等薄膜）主要用于真空及高温的场合。,26,4、润滑装置的选择,1）润滑脂润滑装置,润滑脂旋盖式油杯润滑,27,2）润滑油润滑装置,滴油润滑,油绳润滑,油环润滑,28,下一页,11.6 不完全液体润滑滑动轴承设计计算,11.6.1 不完全液体润滑滑动轴承的失效形式和计算准则,工程实际中对工作要求不高、速度较低、载荷不大、难以维护等条件下工作的轴承，往往设计成不完全液体润滑滑动轴承。,目前对不完全液体润滑滑动轴承的设计计算主要是进行轴承压强p、轴承压强与滑动速度的乘积pv值和轴承滑动速度v的验算，使其不超过轴承材料的许用值。,29,4.选取滑动轴承的配合：H9/d9、H8/f7、H7/f6,下一页,11.6.2 径向滑动轴承的计算,表11-5,表11-6,30,a)实心式 b)空心式 c)单环式 d)多环式,下一页,11.6.3 推力滑动轴承的计算,31,下一页,例11.1 一卷扬机用不完全液体润滑的径向滑动轴承，径向力F=100000N，轴颈直径d=250mm,n=100r/min。试选择轴承材料并校核轴承的工作能力。,32,hh0,h=h0,hh0,下一页,11.7.1 液体动力润滑的形成原理态,11.7 液体动力润滑径向滑动轴承设计计算,33,a)静止 b)启动 c)稳定运转,Ff,下一页,11.1.2径向滑动轴承形成流体动压润滑的过程,轴颈形成动压油膜过程分析,34,1、两相对表面间必须形成收敛的楔形间隙；2、两表面间必须具有一定的相对滑动速度，方向为大截面进小截面出；3、润滑油要有一定的粘度，且供油充分。,下一页,动压油膜形成条件,35,12.7.4 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,.偏心距,.偏心率,.最小油膜厚度,径向压力分布曲线（参见图11.19）,关键求,下一页,36,下一页,雷若方程的极坐标形式,12.7.5 径向滑动轴承的工作能力计算,37,下一页,38,z是自变量,-B/2,B/2,承载量系数CP,下一页,39,1.径向轴承（对于有限宽度）油膜的总承载能力,下一页,40,最小油膜厚度hmin,下一页,查表11-7,查表11-8 Rz,2.最小油膜厚度hmin的确定,41,轴承的热平衡计算,H摩擦功产生的热量/单位时间,H1润滑油带走的热量/单位时间,H2轴承表面散发的热量/单位时间,下一页,3.轴承的热平衡计算,ti-入油口温度t0-入油口温度q-油的流量m3/s-油的密度900kg/m3c-比热溶J/(kgC)S-散热系数140W/(m2C),42,耗油量系数，查图11.21,建议平均温度：tm75oC，入油口温度：ti3540oC,放大,图11.21,43,1、宽径比B/d B/d在0.31.5范围内。B/d 小运转稳定性好，轴承两端泄漏大，降温快，但承载力降低。所以：高速重载取小值，低速重载取大值；高速轻载取小值，刚性要求高取大值。常用：汽轮机、鼓风机B/d=0.31；电动机、发电机、离心泵、齿轮变速箱B/d=0.61.5；机床、拖拉机B/d=0.81.2：轧钢机B/d=0.60.9,下一页,11.7.6径向滑动轴承的参数选择,44,2、相对间隙相对间隙主要根据载荷和速度选取。速度愈高，愈大；载荷愈大愈小；直径大，B/d 小，调心性能好，加工精度高取小值；对轴支承刚性大取大值。,下一页,常用：汽轮机、电动机、齿轮减速器=0.0010.002 轧钢机、铁路车辆=0.00020.0015 机床、内燃机=0.00020.00125 鼓风机、离心泵=0.0010.003：,45,平均温度低，粘度大，反之粘度小。设计时先根据平均温度（tm=50）初选油的粘度（50 运动粘度 见图4.9），然后计算动力粘度=50 10-6PaS 再由热平衡计算进油口油温是否在3540之间，否则应重新选择粘度。,下一页,3、粘度,46,1、由于运动黏度v事先并不知道，可以根据轴颈转速预估动力黏度：,2、由式（4-7）初步计算40C运动黏度v：,47,图4.9,表4-1,下一页,48,例如：滑动轴承转速n=600r/min，油的密度=900kg/m3,求50C时的动力黏度50C=？,解：,49,表4-1,图4.9,50,例12.2 设计一机床用的液体动力润滑径向滑动轴承，载荷垂直向下，工作情况稳定，采用对开式轴承。已知工作载荷F=160000N,轴颈直径d=200mm，转速n=600r/min，在水平剖分面单侧供油。,51,52,53,54,55,56,57,58,调心滑动轴承,可调间隙的滑动轴承,下一页,11.8 其他形式滑动轴承简介,59,60,61,62,图11-30 多油楔轴承,下一页,63,径向滑动轴承结构多油楔轴承,可倾瓦式多油楔轴承,下一页,64,可倾瓦推力轴承,推力滑动轴承结构,下一页,单向旋转,轴承表面由多组斜面平面组成，当轴低速旋转时依靠平面接触承载，当以工作速度旋转时依靠斜面形成液体动压润滑。,65,11-7、11-8,课后习题,11-7 不完全液体润滑径向滑动轴承，轴颈直径d=100mm，轴承宽度B=120mm，轴承承受径向载荷F=10000N，轴颈转速n=560r/min，轴颈材料为45钢，设选用轴瓦材料为ZCuSn5Pb5Zn5，试对轴承进行校核设计计算，看轴瓦选用是否合适。,11-8 某不完全液体润滑径向滑动轴承，巳知：轴颈直径d=200mm，轴承宽度B=200mm，轴颈转速n=300r/min，轴瓦材料为ZCuAl10Fe3，试问它可以承受的最大径向载荷是多少？,续,返回,70,返回,71,返回,72,返回,返回,返回,75,返回,76,返回,返回,运动黏度与油牌号的关系：L-AN15，运动黏度中心值为15,78,返回,根据运动黏度v40C=35.11得运动黏度中心值为32，所以油牌号为L-AN32，,返回,t=50CV50=40cSt,油牌号L-AN68,返回,t=50CV50=40cSt,油牌号L-AN68,返回,t=50CV50=20cSt,油牌号L-AN32,82,83,
