机械设计课件 滑动轴承学习课件.ppt

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1、第七章 滑动轴承,教学要求、重点与难点7 1 概述7 2 滑动轴承的结构型式7 3 轴瓦及轴承衬材料7 4 润滑剂和润滑装置7 5 非液体摩擦滑动轴承的计算7 6 动压润滑的基本原理小 结作 业,教学要求、重点与难点,一、教学要求 了解滑动轴承的主要类型、结构和材料和润滑方式；掌握非液体摩擦滑动轴承设计原理及设计方法；了解液体摩擦动压润滑形成的机理和条件。二、教学重点与难点 重点：滑动轴承的主要类型、结构和材料；非液体摩擦滑动轴承的设计计算。难点：非液体摩擦滑动轴承的设计计算。,一、分类,滑动(摩擦)轴承滚动(摩擦)轴承,径向轴承（向心轴承）推力轴承（止推轴承）,边界摩擦：极限状态、边界膜作用

2、；,液体摩擦：两表面完全隔开；,非液体摩擦（混合摩擦）：部分固体凸峰接触；,干摩擦：两表面直接接触；,1 概述,对于要求低摩擦的摩擦副，液体摩擦是比较理想的的状态，维持边界摩擦或混合摩擦是最低要求；对于要求高摩擦的摩擦副，则希望处于干摩擦状态或边界摩擦状态。,摩擦：一物体与另一物体直接接触，当两者间有运动或有运动趋势时，接触表面要产生切向阻力（即摩擦力），这种现象成为摩擦。,磨损：使摩擦表面物质不断损失的现象称为磨损。单位时间里的磨损量称为磨损率。,1.整体式径向滑动轴承,优点：构造简单，常用于低速、载荷不大的间歇工作的机器上。缺点：1)当滑动表面磨损而间隙过大时，无法调整轴承间隙；2)轴颈只

3、能从端部装入，对于粗重的轴或具有中轴颈的轴安装不便。,一、向心滑动轴承,2 滑动轴承的结构型式,2.剖分式轴承,剖分式轴承由轴承座、轴承盖、剖分轴瓦、轴承盖螺柱等组成。,轴瓦是轴承直接和轴颈相接触的零件，常在轴瓦内表面上贴附一层轴承衬。在轴瓦内壁不承担载荷的表面上开设油沟，润滑油通过油孔和油沟流进轴承间隙。,3.调心式滑动轴承,特点：轴瓦外表面做成球面形状，与轴承盖及轴承座的球状内表面相配合，轴瓦可以自动调位以适应轴颈在轴弯曲时所产生的偏斜。,二、推力滑动轴承（方法同径向轴承）,结构：空心、实心、单环、多环,实心式：,空心式：,3 轴瓦及轴承衬材料,1、轴瓦结构,2)剖分式轴瓦,1)整体式轴瓦

4、,3)单金属轴瓦,4)双金属轴瓦：轴承衬,2.轴瓦的油孔、油沟,油孔:供应润滑油，油沟:输送和分配润滑油。,油沟、油孔：不能开在油膜承载区，否则，承载能力,油沟长度0.8B（轴瓦宽度），即不能开通，否则漏油。,3.滑动轴承材料,轴瓦是滑动轴承中的重要零件。轴瓦和轴承衬的材料统称为轴承材料。,1)对轴承材料的要求,(1)有良好的减摩性和耐磨性；(2)有足够的强度、塑性、顺应性、嵌藏性；(3)良好的导热性；(4)抗腐蚀性强；(5)抗胶合性强。,2)轴承材料的分类,(1)轴承合金（又称巴氏合金）,锡、铅、锑、铜的合金统称为轴承合金。它以锡或铅作基体，悬浮锑锡及铜锡的硬晶粒。软基体增加材料的塑性。硬晶

5、粒起耐摩作用，受重载时可以嵌陷到软基里，使载荷由更大的面积承担。巴氏合金的减摩性好，机械强度较低且价格昂贵，通常将它作为轴承衬材料贴附在软钢、铸铁或青铜的轴瓦上使用。熔点低，工作温度低于1500C。,(2)青铜,是铜与锡、铅、铝的合金，强度、耐磨性、导热性、承载能力都高于轴承合金，价格比轴承合金便宜，但可塑性差，不易跑合，适用于重载机械上。,(3)粉末冶金材料,是用铜、铁、石墨等粉末经压制、烧结而成的多孔隙轴承材料。采取措施使轴承所有细孔都充满润滑油，又称含油轴承，因此它具有自润滑性能。制造简单，价格低廉，且耐磨性好，强度低，韧性差，适用于轻载、低速和加油不便的场合。,(4)轴承塑料,塑料轴承

6、有自润滑性能，也可用油或水润滑。,优点：,摩擦系数较小；,有足够的抗压强度和疲劳强度，可承受冲击载荷；,塑性好，可以嵌藏外来杂质，防止损伤轴颈。,导热性差（只有青铜的几百分之一）；线膨胀系数大（约为金属的310倍）；,缺点:,轴承润滑的目的主要是：减小摩擦功耗，降低磨损率，同时还可起冷却、防尘、防锈以及吸振等作用。,常用的润滑剂是润滑油和润滑脂。此外，有使用固体（如石墨、二硫化钼）或气体（如空气）作润滑剂的。润滑油中以矿物油用的最多。,1.润滑油,4 润滑剂和润滑装置,一、润滑剂,主要特性,1、粘度：表示润滑油流动时，流体内摩擦阻力的大小。,粘度 摩擦力 功耗发热,2、油性,油吸附于摩擦表面的

7、性能，边界润滑取决于油的吸附能力。油性吸附能力,粘度承载能力,选用润滑油一般原则：,在压力大或冲击、变载等工作条件下，应选用粘度较 高的油。,滑动速度高时，容易形成油膜，为了减小摩擦功耗，应采用粘度较低的油。,加工粗糙或未经跑合的表面，应选用粘度较高的油。,循环润滑、芯捻润滑或油垫润滑时，应选用粘度较低的油。,2.润滑脂（黄油）,工业上应用最广的润滑脂是钙基润滑脂，它在100摄氏度附近开始稠度急剧降低，因此只能在60摄氏度以下使用。钠基润滑脂一般用在120摄氏度以下，比钙基脂耐热，但怕水。锂基润滑脂有一定的抗水性和较好的稳定性，适用于-20摄氏度120摄氏度。,特点：无流动性，可在滑动表面形成

8、一层薄膜，承载能力大，但性能不稳定，摩擦功耗大。,适用场合：要求不高、难以经常供油，或者低速重载、温度变化不大 以及作摆动运动的 轴承中。,3、固体润滑剂 主要用：石墨、二硫化钼等。用于不能用油和脂润滑的场合。,二、润滑装置,1、油润滑,连续供油:,间歇供油:,油壶或油枪,1)滴油润滑,2)绳芯润滑,3)油环润滑,4)浸油润滑,5)飞溅润滑,6)压力循环润滑,2、脂润滑,旋盖式油脂杯、黄油枪,5 非液体摩擦滑动轴承的计算,一、混合摩擦滑动轴承失效形式,胶合、磨损等,设计准则：至少保持在边界润滑状态，即维持边界油膜不破裂。,计算方法：简化计算（条件性计算）,点蚀及金属剥落,磨损,1、限制轴承平均

9、压强,F 径向载荷,N；,d 轴颈直径,mm；,L 轴瓦有效宽度,mm；,p 许用压强,Mpa。,目的：防止p过高，油被挤出，产生“过度磨损”。,2、限制pv值,Mpam/s,pv摩擦功耗发热量易胶合,目的：限制pv是为了限制轴承温升、防止胶合。,轴承发热量单位面积摩擦功耗fpv,二、向心轴承,3、限制滑动速度v,目的：防止v过高而加速磨损。,有一滑动轴承，其轴颈直径d=100mm，B/d=1.4，p8MPa，V=3m/s，pV=15MPa.m/s，转速n=500r/min，问此轴承允许最大工作载荷为多少？,由此得,所以，允许最大工作载荷为80150N。,二、推力轴承1、压强p2、轴承的pv

10、值 对于多环推力轴承，由于制造和装配误差使各支承面上所受载荷不等，p和pv值应减小2040。,F:轴向载荷 d2:轴环外径 d1:轴环内径 z:轴环数,dm=(d1+d2)/2,某船用推力轴承，轴转速n=700r/min，轴向推力F=8000N，轴直径d=890mm，轴环外径D=160mm，根据pV设计该轴承，设pV2MPam/s，求该轴承需几个轴环。,所以，,取,即轴承需2环。,6、液体动力润滑的基本方程式,一、液体动压润滑基本方程雷诺方程,1、建模,为方便研究，作如下假设：,研究对象：被润滑油隔开作相对运动的两刚体，一个以v运动，一个静止。,1）忽略p-效应（压粘效应）,2）油沿z方向无流

11、动，即无限宽轴承,B（无限宽）：一维方程,3）层流,4）油与表面吸附，一起运动或静止,5）不计油的惯性力和重力,6）油不可压缩：=const,2、求解,针对“连续介质”，通过取“微单元体”手段：,由于：,连续流动方程：任何截面沿x方向单位宽度流量qx相等,一维雷诺方程（RE）,二、油楔承载机理,油压变化与、v、h有关,p 积分油膜承载能力平衡外载,可见，对收敛形油楔，油楔内各处油压大于入口、出口处油压正压力承载。,进口小、出口大，油压p低于出口、入口压力（负压）,不能承载，相反使两表面相吸。,若二板平行：,1、润滑油有一定粘度。,2、有一定相对滑动速度v。承载能力v；,3、相对滑动面之间必须形

12、成收敛形间隙，即：油从大口流进，小口流出。（入口、出口处p油楔内p）,4、有足够充分的供油量。,7、液体动力润滑径向轴承的计算,1）静止阶段。,2）起动阶段，轴瓦摩擦力作用下“爬坡”。,一、动力润滑状态的建立：三阶段,二、几何关系,2、动态参数（变参数）,偏心距：,偏心率：,表示偏心程度,最小油膜厚度：,（hmin）,1、固定参数,R轴承孔半径；,r轴颈半径；,半径间隙：,相对间隙：,；宽径比：L/d。,保证流体动力润滑：,S 安全系数，考虑表面形状不准确和零件变形,Rz1、Rz2 轴颈、轴瓦表面微观不平度的十点高度，,三、偏心率,a,从,起至任意,膜厚处的油膜角。,油膜起始角,2 油膜终止角

13、,a：连心线,与外载F方向之间的夹角。,1,或,CP:承载量系数 CP=f(,L/d)查P174图7-16,CP F hmin,KB:考虑轴承端泄降低油膜压力而引入的系数,t 油温升 t=t2t1,平均温度：,四、热平衡计算,摩擦功热量：,流动的润滑油带走：,通过轴承座散热：,五、参数选择,1、宽径比L/d,2、相对间隙,高速：发热严重 使 q 端泄，温升,3、油粘度,F 承载能力，但易发热,4、轴承表面粗糙度,低速重载；高速轻载,加工精度 hmin 承载能力 造价,1、保证液体动力润滑的条件（充分条件）：,两公式：,2、承载能力,公式应用：,否则，不能形成动压润滑，措施：,1、降低Rz1、Rz2，加工精度,2、适当,3、适当n,即：使,变小,4、适当L,5、适当d,hmin,