机械设计第7章：滑动轴承.ppt

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1、第七章,概述轴瓦的材料及结构润滑剂及润滑方法滑动轴承几何参数非液体摩擦滑动轴承设计液体动压润滑滑动轴承设计,滑动轴承,滑动轴承概述轴瓦结构及材料润滑剂及润滑方法滑动轴承几何参数非液体摩擦滑动轴承设计液体动压润滑滑动轴承设计,第一节,轴承的功能及分类,支承轴及轴上零件，保证旋转精度，减少轴与支承间的摩擦与磨损,按承载方向：向心轴承、推力轴承按摩擦性质：滑动轴承、滚动轴承,功能,分类,滑动轴承及其工作状态,滑动轴承是实现柱面、平面或球面的两表面（轴颈和轴瓦）的相对运动的支承组件，由轴承体（座）、轴瓦及轴承衬、润滑与密封装置组成。根据轴颈和轴瓦间的摩擦状态，滑动轴承的工作状态分为非流体润滑状态（混合

2、摩擦状态）和液体润滑状态。,滑动轴承的特点,主要特点工作平稳，无噪声；液体润滑时摩擦损失小应用情况工作转速特高、对轴的支承位置要求特别精确、特重型轴承、大冲击和振动载荷、剖分式轴承、径向尺寸小等,滑动轴承的分类,按承载方式 径向轴承径向力 止推轴承轴向力 组合轴承径/轴向力,按润滑状态 不完全液体滑动轴承 液体润滑滑动轴承 固体润滑滑动轴承,动压轴承、静压轴承,按轴瓦结构方式 整体式滑动轴承 剖分式滑动轴承,整体式径向滑动轴承,轴承座整体轴套油孔螺纹孔,结构：轴承座、轴套（整体）轴承座设有安装润滑油杯的螺纹孔 轴套上开有油孔，内表面开有油槽特点：结构简单，成本低 但装拆不便，磨损后无法调整间隙

3、应用：低速、轻载或间歇性工作的机器,剖分式径向滑动轴承,轴承座轴承盖双头螺柱油孔油槽剖分式轴瓦,结构：轴承座、轴承盖、剖分式轴瓦、螺柱特点：剖分面作成阶梯状，且垂直载荷方向 正剖、斜剖，装拆方便，常在轴瓦表面粘附轴承衬 磨损后可调整间隙，结构复杂应用：常用,自动调心滑动轴承,应用：用于支承挠度较大或 多支点的长轴,结构：轴瓦瓦背制成凸球面 其支承面制成凹球面特点：轴瓦能摆动，适应轴的变形,轴向（推力）滑动轴承,止推面：轴端面、轴中段做凸肩或装上推力圆盘分类：空心式、单环式、多环式,概述轴瓦结构及材料润滑剂及润滑方法滑动轴承的几何参数非液体摩擦滑动轴承设计液体动压润滑滑动轴承设计,第二节,轴瓦的

4、型式,整体式对开式,厚壁轴瓦 浇铸薄壁轴瓦 轧制,整体轴套单、双、多层金属卷制轴套,对开式轴瓦,整体式轴瓦,对轴瓦结构的要求,2.轴瓦应开油孔、油沟,4.必要时开油室,轴瓦和轴承衬的材料,要求减摩性、耐磨性、抗胶合性、顺应性、磨合性、工艺性,常用材料金属：青铜、轴承合金、粉末冶金、灰铸铁等非金属：工程塑料、硬木、橡胶、聚四氟乙烯,滑动轴承失效形式,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+油膜破裂焊接,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,概述轴瓦结构及材料润滑剂及润滑方法滑动轴承几何

5、参数非液体摩擦滑动轴承设计液体动压润滑滑动轴承设计,第三节,润滑剂选择,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,润滑油的选择,润滑脂的选择,要求不高、难经常供油或低速重载轴承,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,固体润滑剂,用于特殊场合,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,润滑方法及润滑装置,润滑油润滑装置：油孔、芯捻或线纱油杯、针阀滴油杯、飞溅润滑、压力润滑润滑脂润滑装置：旋转油杯、压注油嘴,滑动轴承概述轴瓦结构及材料润滑剂及润滑方法滑动

6、轴承几何参数非液体摩擦滑动轴承设计液体动压润滑滑动轴承设计,第四节,滑动轴承的几何参数,R：轴承孔半径r：轴颈半径：轴承半径间隙 Rr：相对间隙/re：偏心距：偏心率=e/B：滑动轴承轴向尺寸（宽度）D：滑动轴承径向尺寸（直径）B/D：滑动轴承的宽径比hmin：最小油膜厚度,取值0.0040.012宽径比取值0.51.5,滑动轴承概述轴瓦结构及材料润滑剂及润滑方法滑动轴承几何参数非液体摩擦滑动轴承设计液体动压润滑滑动轴承设计,第五节,非液体摩擦滑动轴承处于混合摩擦状态，主要要求保证其轴瓦材料的正常工作，维持边界油膜不破。主要进行压强p、压强与速度乘积 pv 的验算,磨损：间隙运动精度胶合：温度

7、 粘度润滑恶化烧瓦,主要失效形式,设计准则,设计准则,轴承承载面平均压强的验算,限制压力防止油膜破裂,Mpa,径向轴承,轴向轴承,轴承摩擦热效应的限制性验算,限制温升防止油膜破裂,轴承承载面压强与速度的乘积用于表征滑动轴承的摩擦功耗,Mpa m/s,轴承最大相对滑动速度的条件性验算,防止速度太高加速磨损,v v ms,滑动轴承概述轴瓦结构及材料润滑剂及润滑方法滑动轴承几何参数非液体摩擦滑动轴承设计液体动压润滑滑动轴承设计,第六节,液体动压润滑滑动轴承的设计重点是如何在给定的工况下，确定轴颈和轴瓦合理的几何特征参数，保证工作过程中依赖液体内部的静动压力形成完整的润滑膜,设计准则,条件1（油楔条件

8、）：滑动轴承相对运动表面间在承载区构成楔形空间，且其运动将使该区域内的液体从宽阔处流向狭窄处，即大口流向小口。条件2（供油条件）：有充足的具有一定粘度的液体供给条件3（表面不接触条件）：相对运动表面间的最小间距，即最小流体膜厚度大于两表面不平度之和，避免运动表面的直接接触。,形成液体动压润滑的条件,流体动压润滑：两相对运动物体的摩擦表面，借助相对速度产生的油膜将两表面完全隔开，即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,流体润滑力学方程（雷诺方程）,h-油膜厚度；-润滑油粘度；P-油膜压力；u-轴颈线速度；X-轴颈线速

9、度方向的坐标；Z-轴瓦表面垂直于轴颈线速度方向的坐标。,一维（x轴）,二维（x-z面）,滑动轴承液体动压润滑条件的力学解释,一维（x轴）,当hh0时，0，p沿x方向增大当 hh0时，0，p沿x方向减少,滑动轴承形成液体动压润滑的过程,n=0,形成弯曲的楔形空间,轴瓦对轴颈摩擦力轴颈向右滚动而偏移,开始形成动压润滑，轴颈受力向左移动,形成动压润滑，并稳定运转,滑动轴承的性能计算（1）,承载能力,润滑剂流量,摩擦力（摩擦功耗）,温升,理论计算,滑动轴承的性能计算（2）,液体动压润滑径向轴承设计计算,平均温度tm,动力粘度,轴承数（索氏数）So,摩擦特性系数,偏心率,最小油膜厚度hmin,流量qv,

10、摩擦功耗P,运动粘度v,图5-10,工况条件F、B、D、,So(F2)/(BD),图5-7,图5-8,图5-9,式5-36,式5-38,式5-37,温升T,式5-33,式5-39,安全度S2,液体动压润滑滑动轴承设计计算的说明（1）,首先根据混合摩擦状态滑动轴承进行估算，得到设计宽度、初步确定轴承材料。动压润滑滑动轴承设计计算主要是计算最小油膜厚度（验算安全性）和验算温升。,液体动压润滑滑动轴承设计计算的说明（2）,为轴承包角，是轴瓦连续包围轴颈所对应的角度；为承载油膜角，是轴承包角的一部分；为偏位角，是轴承中心O与轴颈中心O的联线与载荷作用线之间的夹角，为从 联线起至任意油膜处的油膜角，为油膜起始角，为油膜终止角。最小油膜厚度 和最大轴承间隙都位于 联线的延长线上，在 处，油膜压力最大，油膜厚度为,液体动压润滑滑动轴承设计计算的说明（3）,索氏数（轴承数）So,承载系数Cp,SoCp,液体动压润滑滑动轴承设计计算的说明（4）,最小油膜厚度hmin与安全性S,轴颈表面粗糙度 轴承孔表面粗糙度,小结：轴承参数对性能的影响,