j第十二章--滑动轴承解析课件.ppt

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1、第十二章 滑动轴承,12.1 概述,轴颈轴瓦,滑动轴承的基本结构,第十二章 滑动轴承12.1 概述轴颈滑动轴承的基本结构,12.1.1 滑动轴承的分类,按滑动轴承工作时轴瓦和轴颈表面间呈现的摩擦状态，滑动轴承可分为:,液体摩擦轴承,非液体摩擦轴承（处于干摩擦、边界摩擦及液体摩擦的混合摩擦状态）,液体动压润滑轴承,液体静压润滑轴承,按滑动轴承承受载荷的方向可分为:,径向滑动轴承,推力滑动轴承,12.1.1 滑动轴承的分类按滑动轴承工作时轴瓦和轴颈表面,12.1.2 滑动轴承的特点和应用,液体摩擦轴承的特点有（与滚动轴承比）： （1）在高速重载下能正常工作，寿命长； （2）精度高，液体摩擦轴承磨损

2、小（如葛洲坝电 站推力轴承最近拆卸后发现表面刀痕还在）； （3）滑动轴承可做成剖分式的，能满足特殊结构的需要；（4）具有很好的缓冲和阻尼作用，可吸收振动、缓和冲击。（5）滑动轴承的径向尺寸比滚动轴承的小。（6）起动摩擦阻力较大。起动和将要停止工作阶段处于非液体摩擦状态。非液体摩擦滑动轴承：结构简单，使用方便，但损耗较大。,12.1.2 滑动轴承的特点和应用 液体摩擦,12.2 滑动轴承的结构形式,12.2.1 径向滑动轴承,1.整体式径向滑动轴承,轴颈+轴瓦+轴承座结构简单；但磨损后间隙过大时无法调整;轴颈只能从轴承端部安装和拆卸，很不方便，无法用于中间轴颈上。,12.2 滑动轴承的结构形式1

3、2.2.1 径向滑动轴承1.,2.剖分式径向滑动轴承（剖分位置十分重要）,剖分式径向滑动轴承装拆方便,还可以通过增减剖分面上的调整垫片的厚度来调整间隙。,垂直载荷用,倾斜载荷用,2.剖分式径向滑动轴承（剖分位置十分重要） 剖分式径向,j第十二章-滑动轴承解析课件,12.2.2 推力滑动轴承 由推力轴颈、推力轴瓦和轴承座3部分组成。,d0=(0.40.6)d,d=d1+2S S=(0.10.3)d1 d0=1.1d1 S1=(23)S,12.2.2 推力滑动轴承d0=(0.40.6)dd=d,j第十二章-滑动轴承解析课件,j第十二章-滑动轴承解析课件,12.3 轴瓦的材料和结构,滑动轴承材料指的

4、是轴瓦材料滑动轴承的失效形式主要是轴瓦的胶合和磨损,12.3.1 对轴瓦材料的要求,（1）有足够的疲劳强度，保证足够的疲劳寿命；（2）有足够的抗压强度，防止产生塑性变形；（3）有良好的减摩性和耐磨性，提高效率、减小磨损；（4）具有较好的抗胶合性，防止粘着磨损；（5）对润滑油要有较好的吸附能力，易形成抗剪切能力强的边界膜；（6）有较好的适应性和嵌藏性，容纳固体颗粒、避免划伤；（7）良好的导热性，散热好、防止烧瓦；（8）经济性、加工工艺性好。,12.3 轴瓦的材料和结构滑动轴承材料指的是轴瓦材料12.3,12.3.2 常用的轴瓦材料及其性质,轴瓦材料可分为三类：金属材料、粉末冶金材料和非金属材料。

5、,金属材料包括轴承合金、青铜、黄铜、铝合金和铸铁,（1）轴承合金：,轴承合金又称白金或巴氏合金,锡基轴承合金，如ZSnSb11Cu6，ZSnSb8Cu4,铅基轴承合金，如ZPbSb16Sn16Cu2，ZPbSb15Sn5Cu3Cd2,这两种轴承合金都有较好的跑合性、耐磨性和抗胶合性,但轴承合金强度不高，价格很贵。,实际应用时，在钢或铜制成的轴瓦内表面上浇注一层轴承合金，这层轴承合金称轴承衬，钢或铜制成的轴瓦基体称瓦背。,12.3.2 常用的轴瓦材料及其性质 轴瓦材料可分为三类：,（2）青铜,抗胶合能力仅次于轴承合金，强度较高,铸锡磷青铜：减摩、抗磨好，强度高，用于重载。,铅青铜：抗疲劳、导热、

6、高温时铅起润滑作用。,铝青铜：抗冲击强、抗胶合差。,（3）黄铜：滑动速度不高，综合性能不如轴承合金、青铜。,（4）铝合金：强度高、导热好、耐腐蚀、价格便宜，抗胶合差、耐磨差。,（5）铸铁：价格便宜，低速、轻载。,（6）粉末冶金材料：含油轴承，常用铁-石墨、青铜-石墨2种。,（7）轴承塑料：摩擦系数小，耐冲击，导热性差。,（2）青铜抗胶合能力仅次于轴承合金，强度较高铸锡磷青铜：减摩,12.3.3 轴瓦结构,单金属轴瓦：结构简单，成本低,双金属轴瓦：节省贵重金属,12.3.3 轴瓦结构单金属轴瓦：结构简单，成本低双金属轴,双金属轴瓦的瓦背和轴承衬的联接形式见下表,双金属轴瓦的瓦背和轴承衬的联接形式

7、见下表,整体式轴瓦,轴瓦和轴承座一般采用过盈配合,为了向摩擦表面间加注润滑剂,在轴承上方开设注油孔,剖分式轴瓦,整体式轴瓦轴瓦和轴承座一般采用过盈配合为了向摩擦表面间加注润,为了向摩擦表面输送和分布润滑剂，在轴瓦内表面开有油沟,整体式,剖分式,轴瓦上的油沟,为了向摩擦表面输送和分布润滑剂，在轴瓦内表面开有油沟整体式剖,油沟位置对承载能力的影响,液体摩擦轴承的油沟应开在非承载区，周向油沟应靠近轴承的两端。,油室：对某些载荷较大的轴承,在轴瓦内开有油室,油沟位置对承载能力的影响液体摩擦轴承的油沟应开在非承载区，周,j第十二章-滑动轴承解析课件,弹塑瓦推力轴承,弹塑瓦推力轴承,弹塑瓦导轴承,弹塑瓦导

8、轴承,弹塑瓦径向轴承,弹塑瓦径向轴承,12.4 非液体摩擦滑动轴承的计算,非液体摩擦轴承工作在混合摩擦状态下，在摩擦表面间有些地方呈现液体摩擦，有些地方呈现边界摩擦。如果边界膜披破坏将会产生干摩擦，摩擦系数增大，磨损加剧，严重时导致粘着磨损(胶合)。所以在非液体摩擦轴承中保持边界膜不被破坏是十分重要的。边界膜抗破坏的能力，即边界膜的强度与油的油性有关，也与轴瓦材料有关，还与摩擦表面的压力和温度有关。温度高，压力大，边界膜容易破坏。非液体摩擦轴承设计时一旦材料选定，则应限制温度和压力。但计算每点的压力很因难，目前只能用限制压强的办法进行条件性计算。轴承温度对边界膜的影响很大。轴承内各点的温度不同

9、，目前尚无适用的温度计算公式。轴承温度的升高是由摩擦功耗引起的，fpv为单位时间内单位面积上的摩擦功，因此可以用来限制表征摩擦功的特征值p.v来限制摩擦功耗，亦即限制轴承温度。,12.4 非液体摩擦滑动轴承的计算非液体摩擦轴承工作在混合,12.4.1 非液体摩擦径向滑动轴承的计算,12.4.1 非液体摩擦径向滑动轴承的计算,j第十二章-滑动轴承解析课件,12.4.2 非液体摩擦推力滑动轴承的计算,12.4.2 非液体摩擦推力滑动轴承的计算,j第十二章-滑动轴承解析课件,12.4.3 非液体摩擦径向滑动轴承的配合,为了保证滑动轴承具有足够的间隙，又有一定的旋转精度，应合理地选择配合。选择轴承配合

10、时，要考虑轴的精度等级和使用要求，推荐的配合种类列于表12.3。,12.4.3 非液体摩擦径向滑动轴承的配合为了保证滑动轴承,j第十二章-滑动轴承解析课件,j第十二章-滑动轴承解析课件,12.5 液体动压形成原理及基本方程,液体摩擦轴承分为流体动压轴承和流体静压轴承。前者又分为径向轴承和推力轴承，本章主要讲述流体动压径向滑动轴承。这种轴承的特点是轴颈和轴承两相对运动表面间完全被一层油膜所分开。这层油膜形成必须满足一定的条件。因此，在讨论动压轴承的设计方法之前，必须对流体动压润滑理论中最基本的问题作一简要的叙述。,12.5 液体动压形成原理及基本方程液体摩擦轴承分为流体动,12.5.1 流体动压

11、润滑形成原理,首先讨论在直角坐标系内两块互相倾斜平板间流体的流动(见图12.12)。其中N板不动，M板以速度v沿x方向移动。,12.5.1 流体动压润滑形成原理首先讨论在直角坐标系内两,j第十二章-滑动轴承解析课件,12.13(a),12.13(a),12.13,12.13(a)12.13(a)12.13,12.13(a),12.13(a),12.13(a),12.13(a),12.5.2 流体动压基本方程,12.5.2 流体动压基本方程,j第十二章-滑动轴承解析课件,j第十二章-滑动轴承解析课件,12.6 液体动压径向滑动轴承的计算,12.6.1 径向滑动轴承的工作过程,12.6 液体动压径

12、向滑动轴承的计算12.6.1 径向滑动,12.6.2 径向滑动轴承的几何参数及其基本方程的形式,12.6.2 径向滑动轴承的几何参数及其基本方程的形式,12.15,12.15,12.6.3 径向滑动轴承的承载量系数和最小油膜厚度计算,12.15,12.6.3 径向滑动轴承的承载量系数和最小油膜厚度计算1,12.16,12.16,12.16,12.1612.1612.16,12.17,12.17,（略）,（略）,12.6.4 滑动轴承的热平衡计算,12.6.4 滑动轴承的热平衡计算,j第十二章-滑动轴承解析课件,j第十二章-滑动轴承解析课件,12.6.5 耗油量和摩擦功率,12.6.5 耗油量和

13、摩擦功率,12.6.6 滑动轴承主要参数选择,所谓轴承的设计计算就是选择合适的参数，使轴承的最小油膜厚度(hmin)满足式(12.12)，使温升(t)在规定的范围，所以关键在于参数的选择。 对最小油膜厚度利温升有明显影响的参数是轴承的长径比Ld、轴承的相对间隙、润滑油的粘度以及轴瓦和轴颈表面的不平度。,12.6.6 滑动轴承主要参数选择 所谓轴承,j第十二章-滑动轴承解析课件,12.6,12.4,12.612.4,12.6.7 滑动轴承摩擦特性曲线,12.21,12.21,12.6.7 滑动轴承摩擦特性曲线12.2112.21,12.7 其他形式滑动轴承简介,12.7.1 自润滑轴承（又称无润

14、滑轴承）靠轴承材料本身的自润滑性润滑的轴承。通常选用磨损率低的材料制造。常用各种工程塑料和碳-石墨制作轴瓦材料。采用不锈钢或碳钢镀硬铬作为轴颈材料。一般轴颈表面硬度应大于轴瓦表面硬度。选材料如表12.7所示，适用环境如表12.8所示。自润滑轴承的主要设计参数与普通滑动轴承类似。L/d0.351.5。d/d02。配合间隙选择要慎重，一般塑料轴承的间隙应比金属轴承的大（聚四氟乙烯除外），随线膨胀系数而变化，通常取直径间隙0.005d且不小于0.1mm（碳-石墨可不小于0.075mm）。轴瓦壁厚也应随直径d而变化，多用金属材料作瓦基，在其中压入薄的塑料衬套组成复合轴瓦材料。小尺寸轴承使用整体塑料轴瓦

15、时取壁厚为d=1220。,12.7 其他形式滑动轴承简介12.7.1 自润滑轴承（,12.7.2 多油楔轴承,1. 多油楔径向滑动轴承对于在高速轻载下工作的滑动轴承，为了提高轴承的稳定性和油膜剐度，常采用椭圆轴承和多油楔轴承。图12.22为椭圆轴承，它是一种剖分式轴承，工作时在轴承的上半部和下半部各形成一个油楔，其压力区和压力分布如图所示。多油楔轴承较复杂，有的是在轴瓦内表面上人为地加工几个楔形槽，如三油楔轴承(见图12.23)。图中(b)所示的轴承具有三个单方向的楔形间隙，只适于单方向旋转的轴承。图中(a)为具有三个双方向的楔形间隙，可用于经常正反转的轴。以上为楔角固定不变的轴承，也称固定瓦

16、多油楔轴承。,12.7.2 多油楔轴承1. 多油楔径向滑动轴承,12.22,12.23,12.2212.23,如果轴瓦倾角随工作条件变化而改变，组成的轴承称为摆动瓦多油楔轴承，如图12.24所示。瓦块靠其背面上的球形窝被支承在调整螺钉的球形端。调整螺钉的作用是安装时调节间隙的大小。其球形端面淬火处理，井与瓦背上的球窝对研，保证具有较高的支承刚度。磨床主袖的滑动轴承有的就是用摆动瓦三袖楔轴承。实际应用中也有五块瓦轴承，其原理和结构与三块瓦轴承相似。,12.24,如果轴瓦倾角随工作条件变化而改变，组成的轴承称为摆动瓦多油楔,2. 多油楔推力滑动轴承,对于尺寸较大的推力轴承，为了改善轴承的工作性能，

17、常设计成多油楔形状。根据瓦块固定与否，也分为固定瓦和摆动瓦推力轴承。图12.25为固定瓦多油楔推力轴承。轴瓦是由若干个倾斜的扇形止推面组成，这个倾斜面形成液体摩擦润滑状态。图12.26是摆动瓦推力轴承的一种典型结构。轴颈端面仍为一平面，轴承一般由320个支承在圆柱面或球面上的扇形瓦块组成，瓦块为复合结构，基体为钢，滑动面常涂覆轴瓦材料。轴承工作时，扇形瓦块可以自动调位，以适应不同的工作条件。,2. 多油楔推力滑动轴承对于尺寸较大的推力轴承，为了改善轴,12.26,12.25,12.2612.25,12.7.3 气体润滑轴承,当轴颈转速极高（n100000r/min）时，用液体润滑剂的轴承即使在

18、液体摩擦状态下工作，摩擦损失也很大。导致效率降低，轴承过热。改用气体润滑剂可极大地降低摩擦损失。这是由于气体粘度显著地低于液体粘度。气体润滑轴承也分为动压轴承、静压轴承及混合轴承，其工作原理与液体滑动轴承相同。,12.7.3 气体润滑轴承当轴颈转速极高（n100000,气体润滑剂主要是空气，它不需特别制造，又无需回收。氢的粘度比空气的低1/2，适用于高速；氮具有惰性，在高温时使用，可使机件不生锈。气体润滑剂除了具有粘度低的特点外，具粘度随温度的变化也小，且有耐辐射性及对机器不会发生污染等。在高速（如每分钟十几万转以上）、要求摩擦小、高温（600C以上）、低温及有放射线存在的场合，气体润滑轴承显

19、示了它的特殊功能。如在高速磨头、高速离心分离机、原子反应堆、陀螺仪表、电子计算机记忆装置等尖端技术上，由于采用了气体润滑轴承，克服了使用滚动轴承或液体润滑轴承所不能解决的问题。,气体润滑剂主要是空气，它不需特别制造，又无需回收。,12.8 滑动轴承用润滑剂与润滑装置,12.8.1 滑动轴承用润滑剂的选择,1.液体摩擦轴承用润滑油的选择,(1)重载有冲击时的选择较高的粘度;,(2)高速、轻载时选择较低的粘度,2.非液体摩擦轴承用润滑剂的选择,非液体摩擦轴承有的用润滑油，有的用润滑脂。这要用系数K来估计,12.8 滑动轴承用润滑剂与润滑装置12.8.1 滑动轴,12.8.2 润滑方式与润滑装置,1

20、、油润滑,注油器,间歇润滑,对于小型、低速或间歇运动的机器可采用间歇式润滑。,润滑方式有连续润滑和间歇润滑。用润滑脂时，一般采用间歇式润滑。用润滑油时，对于小型、低速或间歇运动的机器也可采用间歇式润滑。间歇式润滑是每隔一定时间用注油枪或油壶向轴承的注油孔或注油器加注润滑剂。,12.8.2 润滑方式与润滑装置1、油润滑注油器间歇润滑,油芯式油杯,1.滴油润滑,连续润滑：比较重要的零件应当采用连续润滑方式,针阀式油杯,油芯式油杯1.滴油润滑连续润滑：针阀式油杯,油环润滑,2.油环润滑,油环润滑2.油环润滑,2、脂润滑,3.浸油润滑：将轴颈直接浸在油池中。,4.飞溅润滑：利用传动零件如齿轮或专供润滑用的甩油盘将润滑油甩起并飞溅到需要润滑的部位，或通过壳体上的油沟将飞溅起的润滑油收集起来，使其沿油沟硫人润滑部位。5.压力循环润滑：当润滑油的需要量很大时，采用前几种润滑方式满足不了润滑要求，此时必须采用压力循环供油。利用油泵供给具有足够压力和流量的润滑油，施行强制润滑。压力供油一般用在高速重载轴承中。压力供油不仅可加大供油量，还可以把摩擦产生的热量带走，维持轴承的热平衡，但需要一个供油系统，结构较复杂。,只能采用间歇式润滑，如旋盖式油杯,2、脂润滑3.浸油润滑：将轴颈直接浸在油池中。4.飞溅润滑：,