【教学课件】第十二章滑动轴承.ppt

第十二章 滑动轴承,121 概述,滑动轴承、滚动轴承,滚动轴承的优点,1、摩擦系数小；,2、起动阻力小；,3、已经标准化、易于互换；,4、选用、润滑、维护方便；,5、效率高。,滚动轴承的缺点,1、抗冲击能力差；,2、高速时出现噪声；,3、工作寿命短。,在一些特殊场合下，不便于使用滚动轴承时才使用滑动轴承。,滑动轴承的应用场合,2.载荷特重的轴承；,1.转速极高的轴承；,3.冲击很大的轴承；,5.剖分式轴承；,4.要求特别精密的轴承；,6.有特殊要求的轴承（特大尺寸，特殊介质）。,轴承的类型,1、按轴承中摩擦性质的不同来分：,2、按其承受载荷方向的不同来分：,3、滑动轴承按其滑动表面间摩擦状态的不同来分：,4、液体润滑轴承按其承载机理的不同来分：,122 径向滑动轴承的主要结构型式,一、整体式径向滑动轴承,特点：1）结构简单、成本低 2）轴套磨损后，间隙无法调整 3）装拆不便（只能从轴端装拆）适于低速、轻载或间隙工作的机器。,如图，由轴承座、整体轴套、油孔等组成,二、剖分式滑动轴承,结构特点与整体式滑动轴承相对。,三、斜剖分式滑动轴承,四、调心滑动轴承,五、可调间隙的滑动轴承,六、多油楔轴承,七、可倾瓦式多油楔轴承,123 滑动轴承的失效形式及常用材料,一、滑动轴承的失效形式,磨粒磨损胶合(咬粘)刮伤疲劳剥落腐蚀,轴瓦材料应具备的性能：,1、良好的减摩性、耐磨性和抗胶合性；,2、良好的摩擦顺应性、嵌入性和磨合性；,3、足够的强度和抗腐蚀能力；,4、良好的导热性、热膨胀系数小；,5、良好的工艺性、经济性等；,二、轴承材料,轴瓦和轴承衬的材料统称轴承材料。,常用的轴承材料,1、金属材料：轴承合金、铜合金、铝基合金和铸铁等；2、多孔质金属材料；3、非金属材料：橡胶、工程塑料、碳石墨等；,1、轴承合金（白合金、巴氏合金）,有锡基轴承合金，铅基轴承合金两大类。具有良好的塑性，具有良好的耐磨性，顺应性和嵌入性非常好，很容易与轴相跑合，具有良好的抗胶合性。轴承合金的缺点是强度差，价格高只能用轴承合金作轴承衬，因为其价格高所以通常只用于中高速重载的场合，（内燃机曲轴和连杆轴承）,2、青铜,铜合金具有较好的强度、减摩与耐磨性、导热性。但是顺应性和嵌入性不如轴承合金。应用广泛。用于中速重载、中速中载、低速重载。,3、多孔质金属材料,是将金属粉末经压制，烧结成的材料。材料内部包含孔隙。（含油轴承）在不容易润滑位置使用这种轴承可以很好的工作。,4、塑料,塑料的化学性质稳定，抗腐蚀性强，具有一定的自润滑性，质地软，具有较好的嵌入性，减磨性和耐磨性均较好。塑料的导热性能差，热膨胀系数大，为防止受热膨胀后卡死，必须在设计中留有较大的间隙。,5、橡胶,具有较大的弹性，能减轻振动使运转平稳，可以用水润滑。,124 轴瓦结构,一、轴瓦的型式与构造,整体式轴瓦,对开式,为节约贵重材料，同时为提高轴承整体的强度，通常将剖分式轴瓦做成双层或三层式结构，双金属轴瓦用强度较好的材料作瓦背（钢或铸铁），将减摩性好的材料附着在轴瓦内表面，作为轴承衬。轴瓦结构：由13层材料制成。为使轴承衬与瓦背结合紧密，防止脱落，常在瓦背内表面做出螺纹、凹槽及榫头结构。,轴瓦内表面结构,10.31,二、轴瓦的定位为防止轴瓦与轴承座的相对运动可将轴瓦制出凸缘，也可以加装紧定螺钉或防转销。,三、油孔及油槽,油孔、油槽开设原则：,1、润滑油应从油膜压力最小处输入轴承,2、油槽（沟）开在非承载区，否则会降低油膜的承载能力,3、油槽轴向不能开通，以免油从油槽端部大量流失,4、水平安装轴承油槽开半周，不要延伸到承载区，全周油槽应开在靠近轴承端部处。,油槽形状,125 滑动轴承润滑剂的选用,一、润滑脂及其选择,轴承润滑的目的：减小摩擦和磨损、冷却、吸振、防锈等。,由于润滑脂属于半固体润滑剂，流动性极差，故无冷却效果。应用：要求不高、难以经常供油，或者低速重载以及作摆动运动。,选择润滑脂品种的一般原则,1)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。2)所用润滑脂的滴点，一般应较轴承的工作温度高约20300C，以免工作时润滑脂过多地流失。3)在有水淋或潮湿的环境下，应选择防水性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。,二、润滑油及其选择,（1）压力大、温度高、载荷冲击变动大 粘度大的润滑油,（2）滑动速度大粘度较低的润滑油,（3）粗糙或未经跑合的表面 粘度较高的润滑油,三、固体润滑剂,应用：特殊的场合。种类：二硫化钼石墨聚四氟乙烯,126 不完全液体润滑滑动轴承设计计算,可靠工作条件：（1）维持边界油膜不受破坏，（2）维持粗糙表面微腔内有液体润滑存在。相关因素：（1）边界膜的强度及其破裂温度（2）轴承材料（3）轴颈与轴承表面粗糙度（4）润滑油的供给量。,一、径向滑动轴承,1、限制平均比压P,目的：避免在载荷作用下润滑油被完全挤出,2、限制轴承的p、v值,目的：限制pv是控制轴承温升，避免边界膜的破裂,3、限制滑动速度v,目的：当p较小时，避免由于v过高而引起轴瓦加速磨损,a)实心式 b)空心式 c)单环式 d)多环式,二、推力滑动轴承的计算,127 液体动力润滑径向滑动轴承的设计计算,一、流体动力润滑的基本方程（雷诺方程）,左右向压力,上下面剪切应力,由x方向的力平衡条件，得,代入牛顿粘性流体定律：,y=0 时，u=v；y=h 时，u=0，得积分常数,1、油层的速度分布,对y积分,不计侧漏，沿x方向，任一截面单位宽度的流量为,p=pmax处油膜厚度为h0流量：,一维雷诺流体动力润滑方程,2、润滑油流量,二、油楔承载机理,油压的变化因素：润滑油的粘度、表面滑动速度、油膜厚度,全部油膜压力之和即为油膜的承载能力,油膜呈收敛楔形，油楔内各处油压都大于入口和出口处的压力，产生正压力以支承外载,形成流体动力润滑的必要条件是,（1）相对运动两表面必须形成一个收敛楔形,（2）被油膜分开的两表面必须有一定的相对滑动速度vs，其运动方向必须使润滑从大口流进，小口流出。,（3）润滑油必须有一定的粘度，供油要充分。,两滑动表面平行。平行油膜各处油压与入口、出口处相等，不能产生高于外面压力的油压支承外载。,二、径向滑动轴承形成流体动力润滑的过程,1、起动时,2、不稳定运转阶段,3、稳定运转阶段,三、径向滑动轴承的几何关系和承载量系数,1、几何关系,直径间隙：,半径间隙：,相对间隙：,偏心距：,偏心率：,根据余弦定律可得,任意位置的油膜厚度,1）压力最大处油膜厚度,2）油膜最小厚度hmin,2、油膜承载能力,极坐标形式的雷诺方程,积分,在外载荷方向上的分量,将上式在压力区内积分（求和），得到轴承单位宽度上的油膜承载能力,Z方向的分布,油膜能承受的载荷,Cp承载量系数 表12-7,hmin越小（越大），B/d越大，CF越大，轴承的承载能力F越大。,四、最小油膜厚度hmin,hmin不能小于轴颈与轴瓦表面微观不平度之和,上式与流体动力润滑的三个基本条件 流体动力润滑的充分必要条件,五、轴承的热平衡计算,摩擦功耗引起轴承单位时间内的发热量Q=fpv,摩擦产生的热量Q=端泄润滑油所带走热量Q1+轴承散发热量Q2,热平衡条件：单位时间内,所以：,润滑油平均温度tm,为保证承载要求tm75,先给定tm，再按上式求出t，再求ti=3540,a)若ti(3540),热平衡易建立，则应降低tm，再行计算。,b)若ti(3540)，不易达到热平衡状态降低粗糙度重新计算,c)to80易过热失效，改变相对间隙和油的粘度重新计算,六、轴承参数选择,1、宽径比B/d,B/d小 端泄Q1 摩擦功耗和温升 减轻轴颈与轴瓦边缘接触但承载能力,高速重载轴承 B/d应取小值,低速重载轴承 B/d应取大值,2、相对间隙,大 温升小 但承载能力和运转精度低,小易形成流体膜承载能力和运转精度,3、粘度,