机械设计课件濮良贵.ppt

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1、第十二章 滑 动 轴 承,一.轴承功用,按摩擦性质 滑动轴承 滚动轴承,支承轴及轴上零件,并保证旋转精度减少轴与支承间的摩擦与磨损,二.轴承的分类,基本内容：滑动轴承的基本类型、结构、材料及 滑动轴承的工作能力和热平衡计算本章重点：轴瓦的材料及结构 滑动轴承的基本设计方法,121 概 述,1.干摩擦,2.边界摩擦,两摩擦面间无任何润滑剂，固体表面 直接 接触 摩擦、磨损大 0.300.35,两摩擦面由吸附着的很簿的边界膜隔 开的 摩擦 0.010.1,滑动摩擦状态分类,边界膜：物理吸附膜、化学吸附膜 化学反应膜,分子机械理论：粘着作用和刨犁作用,3.液体摩擦,4.混合摩擦,两摩擦完全被液体油膜

2、隔开的摩擦 0.0010.008,干、边界、液体摩擦并存 非（完全）液体摩擦,油膜：静压油膜和动压 油膜,径向轴承径向力止推轴承轴向力,三.滑动轴承的分类,不完全液体滑动轴承 液体滑动轴承,动压轴承静压轴承,122 滑动轴承的主要结构形式,一 整体式径向滑动轴承,结构：轴承座，轴套（整体）特点：结构简单，成本低，但装拆不便，无法调整间隙,按受载类型,按润滑状态,三 自动调心式滑动轴承,二 对开式径向滑动轴承,结构：轴承座、轴承盖，轴瓦（两边）、螺栓特点：剖分面垂直载荷方向，正剖、斜剖，装拆方便，磨损后可调整间隙，结构复杂,轴瓦能摆动，适应轴的变形，用于支承跨距较大或多支点的长轴,四 止推滑动轴

3、承,结构：止推轴颈和轴承座类型：空心式 压力较均匀 单环式 单向轴向力，压力均匀 多环式 双向轴向力，压力不均匀,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,2.刮 伤,3.咬粘（胶合）,4.疲劳剥落,1.磨粒磨损,轴表面硬轮廓峰顶刮削轴承,温升+压力+油膜破裂粘附,润滑剂氧化酸性物质腐蚀,载荷反复作用疲劳裂纹扩展剥落,5.腐蚀,硬质颗粒磨料研磨轴和轴承表面,二.轴承的材料,2.青铜,3.灰铸铁、耐磨铸铁,4.多孔质金属材料（含油轴承、陶质金属）,5 非金属材料,1.轴承合金(白合金、巴氏合金),锡、铝、铅青铜,轻载、低速,塑料、尼龙、橡胶、硬木,铁（铜）粉石墨压型烧结,轴瓦

4、和轴承衬的材料,要求：良好的减摩性、耐磨性、抗胶合性 顺应性、磨合性、导热性、足够的强度,以锡或锑为软 基体，均夹着锑锡、铜锡硬晶粒最好，但 价高、强度低轴承衬。,124 轴 瓦 结 构,滑动轴承的关键零件轴瓦影响结构的因素材料、润滑等,一.轴瓦的型式和构造,轴瓦,整体式对开式,厚壁轴瓦 浇铸薄壁轴瓦 轧制,双、多层金属,二.轴瓦的定位,轴瓦定位的目的防止轴瓦相对轴承座移动,整体轴套单、双、多层金属卷制轴套,轴瓦定位的方法：凸缘、紧定螺钉、销钉、凸耳,轴向油槽,周向油槽载荷方向变动范围超过180中部,三.油孔及油槽,开设油孔及油槽的原则：将油导入整个摩擦表面而又不影响油膜承载能力,单轴向油槽整

5、体式最大油膜厚度处双轴向油槽对开式剖分面处,125 滑动轴承润滑剂的选用,润滑油液体润滑脂润滑油稠化剂固体润滑剂石墨、oS2、聚四氟乙稀,润滑油液体动压轴承 表124选择原则：转速高、压力小粘度低 转速低、压力大粘度高 高温度下工作（t60）较高粘度,一.润滑油及其选择,二.润滑脂及其选择,润滑脂要求不高、难经常供油或低速重载轴承,润滑剂,三.固体润滑剂,选择原则：压力大、速度低小针入度，反之选针入度大的 润滑脂滴点应高于轴承工作温度2030，以免流失 在有水或潮湿场合，应选防水性的润滑脂、,126 不完全液体润滑滑动轴承的设计计算,不完全液体润滑滑动轴承 混合摩擦状态,一 失效形式及设计准则

6、,磨损间隙运动精度 胶合：温度 粘度润滑恶化烧瓦,维持边界油膜不破裂,1.主要失效形式,2.设计准则,用于特殊场合,二.径向滑动轴承的计算,Mpa m/S,2.验算轴承的pv值,Mpa,1.验算轴承的平均压强 p,F径向载荷mm；B轴承寛度mm；d轴颈直径mm；n轴颈转速r/min；p，pv许用应力Mpa,Mpam/S 查表(122),限制温升防止胶合,限制压力防止过度磨损,3.验算滑动速度v,防止速度太高加速磨损,v v ms,二.止推滑动轴承的计算,1.验算轴承的平均压力p,Mpa,Z环的数目 Fa轴向载荷 d2 轴环直径 d1轴承孔径 n轴颈的转速 p pV许用值Mpa Mpam/S 查

7、表(126),2.验算轴承的v值,Mpa m/S,m/S,平均速度v值,127 液体动力润滑径向滑动轴承设计计算,一.流体摩擦,流体中任意点处切应力均与该处流体的速度梯度成正比 比例系数粘度流体的 内摩擦力,二.流体动力润滑,流体动力润滑：两相对运动物体的摩擦表面，借助相对速度产生的油膜把两表面完全隔开，由油膜产生的压力来平衡外载荷,楔效应承载机理,平行板相对运动流速直线分布油无内压力,不平行板相对运动流速变化油有内压力,假设：牛顿流体（）层流流动、不计重力、大气压影响、油不可压缩,三.流体动力润滑基本方程,平衡方程：,整理可得：,流体的压力变化与速度的变化情况成正比,1.油层的速度分布,直线

8、,抛物线,2.润滑油流量,各截面流量相等,流体动力润滑的必要条件：,雷诺方程：,当hh0时，0，p沿x方向 增大当 hh0时，0，p沿x方向 减少,流体必须有粘度，供应充分 两表面必须有相对速度，油从大口进，小口出 相对滑动两表面必须现成收敛的楔形油隙,四 径向滑动轴承形成流体动力润滑的过程,五 径向滑动轴承的几何关系和承载量系数,1 几何关系,n=0,n0,n0,直径、半径间隙：=Dd，=Rr=2相对间隙：=d=r，=r,2 承载量系数,偏心距与偏心率：e=OO1，=e最小油膜厚度：hmin=e=（1）=r（1）,F=油膜的总承载能力=油膜压力乘面积,基本思路：建立极坐标积分某点的压力积分单

9、位宽度上油膜的承载能力积分油膜的总承载能力,承载量系数Cp,结果：,B轴承宽度 d轴承直径 轴承角速度油的粘度 C与B/d和 有关的系数,六 最小油膜厚度hmin,表127,讨论：一定，Cp F Cp一定，F，hmin F 矛盾：F t，又,hmin越小，则 越大，F越大。但加工精度有限，hmin应比误差大，即,七 轴承的热平衡计算,轴承产生的热量Q=油流动带走热量Q1+轴承散发热量Q2,保证液体动力润滑的条件：充分的供油量 收敛的油楔 两表面不直接接触,目的：控制油温，避免粘度降低,Rz1、Rz2 轴颈、轴承孔表面粗造度十点高度S安全系数 S2,1 热平衡条件：,两种情况：ti 3540 容

10、易达到热平衡，可降低tm，增大粗造度ti 3540 不易达到热平衡，可加大间隙，降低粗造度,2 温升,3 校核进口油温ti,c 比热容 见附录密度s传热系数 f摩擦系数,耗油量系数,tm给定的平均温度 tm=5075,八 参数选择,1 宽径比 B/d=0.31.5,高速重载取小值低速重载取大值,估算需要的粘度：,B/d 运转稳定性，承载能力端泄,t,2 相对间隙,3 粘度,估算需要的间隙：,九 设计计算步骤,计算Cp,选B/d值,选材料,验算p、pv、v,估算,选油牌号,估算,验算hmin,计算t,验算ti,小 结:1.滑动轴承的结构及分类 2.滑动轴承（轴瓦 轴承衬）的材料 3.非全液体滑动轴承的设计4.流体动力润滑的形成原理条件5 动压轴承的承载原理和形成过程6 动压轴承的设计的基本思路,