1、第十三章滑动轴承第十三章滑动轴承 第一节滑动轴承的典型结构第一节滑动轴承的典型结构 第二节滑动轴承的失效形式、轴承材料与轴瓦第二节滑动轴承的失效形式、轴承材料与轴瓦结构结构 第三节滑动轴承的润滑剂及润滑装置第三节滑动轴承的润滑剂及润滑装置 第四节非液体润滑滑动轴承的设计计算第四节非液体润滑滑动轴承的设计计算 第五节液体动压轴承润滑的基本原理第五节液体动压轴承润滑的基本原理 第一节滑动轴承的典型结构第一节滑动轴承的典型结构一、径向滑动轴承的结构一、径向滑动轴承的结构 常见的径向滑动轴承结构有整体式、剖分式和调心式。常见的径向滑动轴承结构有整体式、剖分式和调心式。图图13一一1所示为一整体式滑动轴
2、承，它由轴承座所示为一整体式滑动轴承，它由轴承座1和整体轴瓦和整体轴瓦2组成。整体式滑组成。整体式滑动轴承具有结构简单、成本低、刚度大等优点，但在装拆时需要轴承动轴承具有结构简单、成本低、刚度大等优点，但在装拆时需要轴承或轴作较大的轴向移动，故装拆不便。而且当轴颈与轴瓦磨损后，无或轴作较大的轴向移动，故装拆不便。而且当轴颈与轴瓦磨损后，无法调整其间的间隙。所以这种结构常用于轻载、不需经常装拆且不重法调整其间的间隙。所以这种结构常用于轻载、不需经常装拆且不重要的场合。要的场合。下一页返回第一节滑动轴承的典型结构第一节滑动轴承的典型结构 剖分式轴承的结构如剖分式轴承的结构如图图13 -2所示，它由
3、轴承座所示，它由轴承座1、轴承盖、轴承盖2,剖分剖分式轴瓦式轴瓦7和连接螺柱和连接螺柱3等组成。为防止轴承座与轴承盖间相对横向错动，等组成。为防止轴承座与轴承盖间相对横向错动，接合面要做成阶梯形或设止动销钉。这种结构装拆方便，且在接合面接合面要做成阶梯形或设止动销钉。这种结构装拆方便，且在接合面之间可放置垫片，通过调整垫片的厚薄来调整轴瓦和轴颈间的间隙。之间可放置垫片，通过调整垫片的厚薄来调整轴瓦和轴颈间的间隙。 调心式轴承的结构如调心式轴承的结构如图图13 -3所示，其轴瓦和轴承座之间以球面所示，其轴瓦和轴承座之间以球面形成配合，使得轴瓦和轴相对于轴承座可在一定范围内摆动，从而避形成配合，使
4、得轴瓦和轴相对于轴承座可在一定范围内摆动，从而避免安装误差或轴的弯曲变形较大时，造成轴颈与轴瓦端部的局部接触免安装误差或轴的弯曲变形较大时，造成轴颈与轴瓦端部的局部接触所引起的剧烈偏磨和发热。但由于球面加工不易，所以这种结构一般所引起的剧烈偏磨和发热。但由于球面加工不易，所以这种结构一般只用在轴承的长径比较大的场合。只用在轴承的长径比较大的场合。下一页上一页返回第一节滑动轴承的典型结构第一节滑动轴承的典型结构二、止推滑动轴承的结构二、止推滑动轴承的结构 止推滑动轴承用来承受轴向载荷，一般由轴承座和推力轴颈组成。止推滑动轴承用来承受轴向载荷，一般由轴承座和推力轴颈组成。常用的结构形式有空心式、单
5、环式和多环式，其结构见常用的结构形式有空心式、单环式和多环式，其结构见图图13 -4。通常。通常不用实心式轴颈，因其端面上的压力分布很不均匀，靠近中心处的压不用实心式轴颈，因其端面上的压力分布很不均匀，靠近中心处的压力很高，对润滑极为不利。力很高，对润滑极为不利。上一页返回第二节滑动轴承的失效形式、轴承材料第二节滑动轴承的失效形式、轴承材料与轴瓦结构与轴瓦结构一、轴承合金一、轴承合金 轴承合金又称巴氏合金。在软基体金属轴承合金又称巴氏合金。在软基体金属(如锡、铅如锡、铅)中适量加人硬中适量加人硬金属金属(如锑如锑)形成，软基体具有良好的跑合性、嵌藏性和顺应性，而硬形成，软基体具有良好的跑合性、
6、嵌藏性和顺应性，而硬金属颗粒则起到支撑载荷、抵抗磨损的作用。按基体材料的不同，可金属颗粒则起到支撑载荷、抵抗磨损的作用。按基体材料的不同，可分为锡锑轴承合金和铅锑轴承合金两类。锡锑轴承合金的摩擦系数小，分为锡锑轴承合金和铅锑轴承合金两类。锡锑轴承合金的摩擦系数小，抗胶合性能良好，对油的吸附性强，且易跑合、耐腐蚀，因此常用于抗胶合性能良好，对油的吸附性强，且易跑合、耐腐蚀，因此常用于高速、重载场合，但价格较高，因此一般作为轴承衬材料而浇铸在钢、高速、重载场合，但价格较高，因此一般作为轴承衬材料而浇铸在钢、铸铁或青铜轴瓦上。铅锑轴承合金的各种性能与锡锑轴承合金接近，铸铁或青铜轴瓦上。铅锑轴承合金的
7、各种性能与锡锑轴承合金接近，但这种材料较脆，不宜承受较大的冲击载荷，一般用于中速、中载的但这种材料较脆，不宜承受较大的冲击载荷，一般用于中速、中载的轴承。轴承。下一页返回第二节滑动轴承的失效形式、轴承材料第二节滑动轴承的失效形式、轴承材料与轴瓦结构与轴瓦结构二、青铜二、青铜 青铜类材料的强度高、耐磨和导热性好，但可塑性及跑合性较差，青铜类材料的强度高、耐磨和导热性好，但可塑性及跑合性较差，因此与之相配的轴颈必须淬硬。因此与之相配的轴颈必须淬硬。 青铜可以单独做成轴瓦。为了节省有色金属，也可将青铜浇铸在青铜可以单独做成轴瓦。为了节省有色金属，也可将青铜浇铸在钢或铸铁轴瓦内壁上。用作轴瓦材料的青铜
8、，主要有锡青铜、铅青铜钢或铸铁轴瓦内壁上。用作轴瓦材料的青铜，主要有锡青铜、铅青铜和铝青铜。在一般情况下，它们分别用于中速重载、中速中载和低速和铝青铜。在一般情况下，它们分别用于中速重载、中速中载和低速重载的轴承上。重载的轴承上。三、铸铁三、铸铁 主要是灰铸铁和耐磨铸铁。铸铁类材料的塑性和跑合性差，但价主要是灰铸铁和耐磨铸铁。铸铁类材料的塑性和跑合性差，但价格低廉，适于低速、轻载的不重要场合的轴承。格低廉，适于低速、轻载的不重要场合的轴承。下一页上一页返回第二节滑动轴承的失效形式、轴承材料第二节滑动轴承的失效形式、轴承材料与轴瓦结构与轴瓦结构四、粉末冶金材料四、粉末冶金材料 由金属粉末和石墨高
9、温烧结成型，是一种多孔结构金属合金材料。由金属粉末和石墨高温烧结成型，是一种多孔结构金属合金材料。在孔隙内可以贮存润滑油，常称为含油轴承。运转时，轴瓦温度升高，在孔隙内可以贮存润滑油，常称为含油轴承。运转时，轴瓦温度升高，由于油的膨胀系数比金属大，因而自动进人摩擦表面起到润滑作用。由于油的膨胀系数比金属大，因而自动进人摩擦表面起到润滑作用。常用于轻载、低速且不易经常添加润滑剂的场合。常用于轻载、低速且不易经常添加润滑剂的场合。五、非金属材料五、非金属材料 主要是塑料、橡胶、石半、尼龙等材料以及一些合成材料，成本主要是塑料、橡胶、石半、尼龙等材料以及一些合成材料，成本低，对润滑无要求，易成型、抗
10、振动。在家电、轻工、玩具、小型食低，对润滑无要求，易成型、抗振动。在家电、轻工、玩具、小型食品机械中使用较为广泛。品机械中使用较为广泛。上一页返回第三节滑动轴承的润滑剂及润滑装置第三节滑动轴承的润滑剂及润滑装置一、润滑剂一、润滑剂 轴承润滑的目的在于降低摩擦功耗，减少磨损，同时还起到冷轴承润滑的目的在于降低摩擦功耗，减少磨损，同时还起到冷却、吸振、防锈等作用。轴承能否正常工作，和选用润滑剂正确与否却、吸振、防锈等作用。轴承能否正常工作，和选用润滑剂正确与否有很大关系。滑动轴承常用的润滑剂有润滑油、润滑脂和固体润滑剂有很大关系。滑动轴承常用的润滑剂有润滑油、润滑脂和固体润滑剂等。等。 目前使用的
11、润滑油大部分为矿物油。润滑油最重要的性能指标是目前使用的润滑油大部分为矿物油。润滑油最重要的性能指标是黏度，它是润滑油抵抗变形的能力，用以表征流体内部的摩擦阻力大黏度，它是润滑油抵抗变形的能力，用以表征流体内部的摩擦阻力大小。黍占度的度量有多种指标，如动力黏度、运动黏度、恩氏黏度等。小。黍占度的度量有多种指标，如动力黏度、运动黏度、恩氏黏度等。下一页返回第三节滑动轴承的润滑剂及润滑装置第三节滑动轴承的润滑剂及润滑装置 润滑脂是由润滑油添加各种稠化剂和稳定剂制成的膏状润滑剂。润滑脂是由润滑油添加各种稠化剂和稳定剂制成的膏状润滑剂。润滑脂密封简单，不需经常加添，不易流失。润滑脂的主要性能指标润滑脂
12、密封简单，不需经常加添，不易流失。润滑脂的主要性能指标是针入度是针入度(用以表征润滑脂的稀稠程度用以表征润滑脂的稀稠程度)和滴点和滴点(用以表征润滑脂的耐热用以表征润滑脂的耐热性性)。润滑脂对载荷和速度的变化有较大的适应范围，受温度的影响。润滑脂对载荷和速度的变化有较大的适应范围，受温度的影响不大，但摩擦损耗较大，机械效率较低，故不宜用于高速。不大，但摩擦损耗较大，机械效率较低，故不宜用于高速。 固体润滑剂可以在摩擦表面上形成固体膜以减小摩擦阻力，主要固体润滑剂可以在摩擦表面上形成固体膜以减小摩擦阻力，主要品种有石墨、二硫化钥、聚氟乙烯树脂等等，通常只用于一些不适宜品种有石墨、二硫化钥、聚氟乙
13、烯树脂等等，通常只用于一些不适宜使用润滑油的场合，例如在高温介质中，或在低速重载条件下。使用润滑油的场合，例如在高温介质中，或在低速重载条件下。下一页上一页返回第三节滑动轴承的润滑剂及润滑装置第三节滑动轴承的润滑剂及润滑装置二、润滑装置二、润滑装置 为达到预期的润滑效果，除了正确的设计之外，还必须有正确的为达到预期的润滑效果，除了正确的设计之外，还必须有正确的供油方式。对于需要间歇润滑的场合，如轻载、低速、不重要的部位供油方式。对于需要间歇润滑的场合，如轻载、低速、不重要的部位等，可以采用手工加注的方式。等，可以采用手工加注的方式。图图13 -9为几种常用的油杯形式。为几种常用的油杯形式。上一
14、页返回第四节非液体润滑滑动轴承的设计计算第四节非液体润滑滑动轴承的设计计算一、限制轴承的平均压强一、限制轴承的平均压强 限制轴承的平均压强限制轴承的平均压强P，以保证润滑油不被过大的压力所挤出，以保证润滑油不被过大的压力所挤出，避免工作表面的过度磨损，即避免工作表面的过度磨损，即 对于径向轴承对于径向轴承 下一页返回第四节非液体润滑滑动轴承的设计计算第四节非液体润滑滑动轴承的设计计算对于止推轴承对于止推轴承二、限制轴承的二、限制轴承的pv值值 由于脚值与摩擦功率成正比，它简略地表征了轴承的发热因素。由于脚值与摩擦功率成正比，它简略地表征了轴承的发热因素。限制轴承的脚值，可以防止轴承温升过高，出
15、现胶合破坏。即限制轴承的脚值，可以防止轴承温升过高，出现胶合破坏。即下一页上一页返回第四节非液体润滑滑动轴承的设计计算第四节非液体润滑滑动轴承的设计计算对于径向轴承对于径向轴承对于止推轴承，上式应取平均线速度，即对于止推轴承，上式应取平均线速度，即下一页上一页返回第四节非液体润滑滑动轴承的设计计算第四节非液体润滑滑动轴承的设计计算三、限制轴承的滑动速度三、限制轴承的滑动速度 当压强当压强p较小时，即使较小时，即使p与与v都在许用范围内，也可能因滑动速度都在许用范围内，也可能因滑动速度/过大而加剧磨损，故要求过大而加剧磨损，故要求上一页返回第五节液体动压轴承润滑的基本原理第五节液体动压轴承润滑的
16、基本原理一、液体动压润滑的基本方程一、液体动压润滑的基本方程 液体动压润滑的基本方程是流体膜压力分布的微分方程，又称作液体动压润滑的基本方程是流体膜压力分布的微分方程，又称作雷诺方程。它是从钻性流体动力学的基本方程出发，作了一些假设条雷诺方程。它是从钻性流体动力学的基本方程出发，作了一些假设条件而简化后得出的。具体的假设条件是件而简化后得出的。具体的假设条件是:流体为不可压缩的牛顿流体流体为不可压缩的牛顿流体;流体膜中流体的流动是层流流体膜中流体的流动是层流;忽略压力对流体黏度的影响忽略压力对流体黏度的影响;忽略惯性力忽略惯性力及重力的影响及重力的影响;认为流体膜中的压力沿膜厚方向是不变的。认
17、为流体膜中的压力沿膜厚方向是不变的。下一页返回第五节液体动压轴承润滑的基本原理第五节液体动压轴承润滑的基本原理 如如图图13一一10所示，设有沿所示，设有沿z轴方向无限长的两平板轴方向无限长的两平板A和和B，它们，它们被润滑油隔开，板被润滑油隔开，板A沿沿x轴方向以速度轴方向以速度v移动，而另一板移动，而另一板B静止。现从静止。现从层流运动的油膜中取一微单元体进行分析。具体步骤如下层流运动的油膜中取一微单元体进行分析。具体步骤如下: (1)根据根据x方向的受力平衡条件方向的受力平衡条件(受力方向如图受力方向如图)，求油层流速分布。，求油层流速分布。 整理后得整理后得下一页上一页返回第五节液体动
18、压轴承润滑的基本原理第五节液体动压轴承润滑的基本原理对上式两次对上式两次y积分，得积分，得下一页上一页返回第五节液体动压轴承润滑的基本原理第五节液体动压轴承润滑的基本原理 (2)求润滑油流量当无侧漏时，润滑油在单位时间内流经任意截面上单位求润滑油流量当无侧漏时，润滑油在单位时间内流经任意截面上单位宽度面积的流量为宽度面积的流量为下一页上一页返回第五节液体动压轴承润滑的基本原理第五节液体动压轴承润滑的基本原理(3)由各截面流量相等条件，可得由各截面流量相等条件，可得整理后得整理后得 上式即为一维雷诺方程。它是计算流体动压轴承的基本方程，上式即为一维雷诺方程。它是计算流体动压轴承的基本方程，它描述
19、了两平板间油膜压力它描述了两平板间油膜压力P的变化与润滑油的黏度、相对滑动速度的变化与润滑油的黏度、相对滑动速度和油膜厚度之间的关系，利用这一公式，经积分后可求出油膜的承载和油膜厚度之间的关系，利用这一公式，经积分后可求出油膜的承载能力。能力。下一页上一页返回第五节液体动压轴承润滑的基本原理第五节液体动压轴承润滑的基本原理 由上可知，建立流体动力润滑必须满足以下条件由上可知，建立流体动力润滑必须满足以下条件: 两相对滑动表面之间必须相互倾斜而形成收敛的楔形间隙。两相对滑动表面之间必须相互倾斜而形成收敛的楔形间隙。 两滑动表面应具有一定的相对滑动速度，并且其速度方向应该使润两滑动表面应具有一定的
20、相对滑动速度，并且其速度方向应该使润滑油由大口流进，从小口流出。滑油由大口流进，从小口流出。 润滑油应具有一定的黏度，供油要充分。润滑油应具有一定的黏度，供油要充分。下一页上一页返回第五节液体动压轴承润滑的基本原理第五节液体动压轴承润滑的基本原理二、径向滑动轴承形成动压油膜的过程二、径向滑动轴承形成动压油膜的过程 如如图图13一一11(a)所示，当轴颈静止时，轴颈处于轴承孔的最低位所示，当轴颈静止时，轴颈处于轴承孔的最低位置，并与轴瓦接触。此时，轴颈表面和轴承孔表面构成了楔形间隙，置，并与轴瓦接触。此时，轴颈表面和轴承孔表面构成了楔形间隙，这刚好满足了形成流体动压油膜的首要条件。轴颈开始转动时
21、这刚好满足了形成流体动压油膜的首要条件。轴颈开始转动时(如如图图13一一11(b)所示所示)，速度很低，轴颈在摩擦力作用下沿轴承孔内壁向上，速度很低，轴颈在摩擦力作用下沿轴承孔内壁向上爬升。随着转速的增大，轴颈表面的圆周速度增大，楔形间隙内形成爬升。随着转速的增大，轴颈表面的圆周速度增大，楔形间隙内形成的油膜压力将轴颈抬起而与轴承脱离接触。当轴颈稳定运转时，轴颈的油膜压力将轴颈抬起而与轴承脱离接触。当轴颈稳定运转时，轴颈便稳定在一定的偏心位置上便稳定在一定的偏心位置上(如如图图13一一11(c)所示所示)。此时，轴承处于流。此时，轴承处于流体动压润滑状态，油膜产生的动压力与外载荷相平衡。油膜动压力可体动压润滑状态，油膜产生的动压力与外载荷相平衡。油膜动压力可以先通过雷诺方程以先通过雷诺方程(13一一17)求出油膜压力分布求出油膜压力分布P，再沿，再沿x方向积分求得。方向积分求得。上一页返回图图13一一1格体式径向滑动轴承格体式径向滑动轴承返回图图13一一2剖分式径向滑动轴承剖分式径向滑动轴承返回图图13一一3 调心式滑动轴承调心式滑动轴承返回图图13一一4返回图图13一一9油杯形式油杯形式返回图图13一一10被油膜隔开的两平板的被油膜隔开的两平板的 相对运动情况相对运动情况返回图图13一一11返回
