1、第十三章第十三章 轴承轴承12-1 滑动轴承概述滑动轴承概述12-2 滑动轴承的典型结构滑动轴承的典型结构12-3 滑动轴承的失效形式及常用材料滑动轴承的失效形式及常用材料12-4 滑动轴承轴瓦结构滑动轴承轴瓦结构 12-5 滑动轴承润滑剂的选择滑动轴承润滑剂的选择12-6 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的设计计算12-7 液体动力润滑径向滑动轴承的设计计算液体动力润滑径向滑动轴承的设计计算12-8 其它形式滑动轴承简介其它形式滑动轴承简介青岛科技大学专用 潘存云教授研制 分分类类滚动轴承滚动轴承轴承的功用：轴承的功用：用来用来支承轴及轴上零件支承轴及轴上零件。滑动轴承
2、滑动轴承优点多，应用广优点多，应用广用于高速、高精度、重载、用于高速、高精度、重载、结构上要求剖分等场合。结构上要求剖分等场合。第一节第一节 轴承概述轴承概述 1能承担一定的载荷，具有一定的强度和刚度。能承担一定的载荷，具有一定的强度和刚度。2具有小的摩擦力矩，使回转件转动灵活。具有小的摩擦力矩，使回转件转动灵活。3具有一定的支承精度，保证被支承零件的回转精度。具有一定的支承精度，保证被支承零件的回转精度。一、轴承的基本要求一、轴承的基本要求 二、轴承的分类二、轴承的分类 按摩擦按摩擦性质分性质分按受载按受载方向分方向分按润滑按润滑状态分状态分向心推力(径向止推)轴承向心(径向)轴承 推力(止
3、推)轴承不完全液体润滑滑动轴承不完全液体润滑滑动轴承不完全液体润滑滑动轴承不完全液体润滑滑动轴承青岛科技大学专用 潘存云教授研制 三、滑动轴承的应用领域三、滑动轴承的应用领域 1.1.工作转速特高的轴承，工作转速特高的轴承，汽轮发电机汽轮发电机；2.2.要求对轴的支承位置特别精确的轴承，要求对轴的支承位置特别精确的轴承，如精密磨床如精密磨床；3.3.特重型的轴承特重型的轴承，如水轮发电机，如水轮发电机；4.4.承受巨大冲击和振动载荷的轴承承受巨大冲击和振动载荷的轴承，如，如破碎机破碎机；5.5.根据装配要求必须做成剖分式的轴承根据装配要求必须做成剖分式的轴承，如曲轴轴承，如曲轴轴承；6.6.在
4、特殊条件下（如水中、或腐蚀介质）工作的轴承，在特殊条件下（如水中、或腐蚀介质）工作的轴承，如舰艇螺旋桨推进器的轴承如舰艇螺旋桨推进器的轴承；7.7.轴承处径向尺寸受到限制时，可采用滑动轴承。轴承处径向尺寸受到限制时，可采用滑动轴承。如多辊轧钢机。如多辊轧钢机。四、滑动轴承的设计内容四、滑动轴承的设计内容 轴承的型式和结构选择；轴瓦的结构和材料选择；轴承的型式和结构选择；轴瓦的结构和材料选择；轴承的结构参数设计润滑剂及其供应量的确定；轴承轴承的结构参数设计润滑剂及其供应量的确定；轴承工作能力及热平衡计算。工作能力及热平衡计算。青岛科技大学专用 潘存云教授研制 一、一、向心滑动轴承向心滑动轴承组成
5、：组成：轴承座、轴套或轴瓦等。轴承座、轴套或轴瓦等。第二节第二节 滑动轴承的结构型式滑动轴承的结构型式油杯孔油杯孔轴承轴承1)1)结构简单，成本低廉。结构简单，成本低廉。应用：应用：低速、轻载或间歇性工作的机器中。低速、轻载或间歇性工作的机器中。2)2)因磨损而造成的间隙无法调整。因磨损而造成的间隙无法调整。3)3)只能从沿轴向装入或拆。只能从沿轴向装入或拆。1)整体式向心滑动轴承整体式向心滑动轴承 轴承座轴承座特点：特点：青岛科技大学专用 潘存云教授研制 将轴承座或轴瓦分离制将轴承座或轴瓦分离制造，两部分用联接螺栓。造，两部分用联接螺栓。剖分式向心滑动轴承剖分式向心滑动轴承螺纹孔螺纹孔轴承座
6、轴承座轴承盖轴承盖联接螺栓联接螺栓剖分轴瓦剖分轴瓦2)剖分式向心滑动轴承剖分式向心滑动轴承 特点：特点：结构复杂，可以结构复杂，可以调整因磨损而造成的间调整因磨损而造成的间隙，安装方便。隙，安装方便。应用场合：应用场合：低速、轻载或间歇性工作的机器。低速、轻载或间歇性工作的机器。榫口榫口青岛科技大学专用 潘存云教授研制 作用：作用：用来承受轴向载荷用来承受轴向载荷 二、二、推力滑动轴承推力滑动轴承 结构形式：结构形式：21F1F2F21F21空心式空心式-轴颈接触面上压力分布较均匀，润滑条件比轴颈接触面上压力分布较均匀，润滑条件比 实心式要好。实心式要好。单环式单环式-利用轴颈的环形端面止推，
7、结构简单，润滑利用轴颈的环形端面止推，结构简单，润滑 方便，广泛用于低速、轻载的场合。方便，广泛用于低速、轻载的场合。多环式多环式-不仅能承受较大的轴向载荷，有时还可承受不仅能承受较大的轴向载荷，有时还可承受 双向轴向载荷。双向轴向载荷。各环间载荷分布不均，其单位面积的承载能力比单环式低各环间载荷分布不均，其单位面积的承载能力比单环式低50%。青岛科技大学专用 潘存云教授研制 结构特点：结构特点：在轴的端面、轴肩或安装圆盘做成止推面。在轴的端面、轴肩或安装圆盘做成止推面。在止推环形面上，分布有若干有楔角的扇形快。其数量在止推环形面上，分布有若干有楔角的扇形快。其数量一般为一般为612。-倾角固
8、定，顶部预留平台倾角固定，顶部预留平台，类型类型固定式固定式可倾式可倾式用来承受停车后的载荷。-倾角随载荷、转速自行倾角随载荷、转速自行 调整，性能好。调整，性能好。FF巴氏合金巴氏合金绕此边线自绕此边线自行倾斜行倾斜F青岛科技大学专用 潘存云教授研制 第三节第三节 滑动轴承的失效形式及常用材料滑动轴承的失效形式及常用材料一、滑动轴承常见失效形式一、滑动轴承常见失效形式磨粒磨损磨粒磨损-进入轴承间隙的硬颗粒有的随轴一起转动，进入轴承间隙的硬颗粒有的随轴一起转动，对轴承表面起研磨作用。对轴承表面起研磨作用。刮伤刮伤-进入轴承间隙的硬颗粒或轴径表面粗糙的微观进入轴承间隙的硬颗粒或轴径表面粗糙的微观
9、轮廓尖峰，在轴承表面划出线状伤痕。轮廓尖峰，在轴承表面划出线状伤痕。胶合胶合-当瞬时温升过高，载荷过大，油膜破裂时或供当瞬时温升过高，载荷过大，油膜破裂时或供油不足时，轴承表面材料发生粘附和迁移，造成轴承油不足时，轴承表面材料发生粘附和迁移，造成轴承损伤。损伤。疲劳剥落疲劳剥落-在载荷得反复作用下，轴承表面出现与滑在载荷得反复作用下，轴承表面出现与滑动方向垂直的疲劳裂纹，扩展后造成轴承材料剥落。动方向垂直的疲劳裂纹，扩展后造成轴承材料剥落。腐蚀腐蚀-润滑剂在使用中不断氧化，所生成的酸性物质润滑剂在使用中不断氧化，所生成的酸性物质对轴承材料有腐蚀，材料腐蚀易形成点状剥落。对轴承材料有腐蚀，材料腐
10、蚀易形成点状剥落。青岛科技大学专用 潘存云教授研制 微动磨损微动磨损-发生在名义上相对静止，实际上存在循环发生在名义上相对静止，实际上存在循环 的微幅相对运动的两个紧密接触的表面上。的微幅相对运动的两个紧密接触的表面上。其它失效形式其它失效形式:气蚀气蚀-气流冲蚀零件表面引起的机械磨损；气流冲蚀零件表面引起的机械磨损；流体侵蚀流体侵蚀-流体冲蚀零件表面引起的机械磨损；流体冲蚀零件表面引起的机械磨损；电侵蚀电侵蚀-电化学或电离作用引起的机械磨损；电化学或电离作用引起的机械磨损；轴瓦失效实例轴瓦失效实例:轴瓦磨损轴瓦磨损 表面划伤表面划伤 疲劳点蚀疲劳点蚀 青岛科技大学专用 潘存云教授研制 汽车用
11、滑动轴承故障原因的平均比率汽车用滑动轴承故障原因的平均比率其它其它气蚀气蚀制造精度低制造精度低腐蚀腐蚀故障原因故障原因6.06.08.18.115.915.911.111.138.338.3比率比率6.76.72.82.85.55.55.65.6比率比率超载超载对中不良对中不良安装误差安装误差润滑油不足润滑油不足不干净不干净故障原因故障原因二、滑动轴承的材料二、滑动轴承的材料(一一)轴承材料性能的要求轴承材料性能的要求1)1)减摩性减摩性-材料副具有较低的摩擦系数。材料副具有较低的摩擦系数。2)2)耐磨性耐磨性-材料的抗磨性能，通常以磨损率表示。材料的抗磨性能，通常以磨损率表示。3)3)抗胶合
12、抗胶合-材料的耐热性与抗粘附性。材料的耐热性与抗粘附性。4)4)摩擦顺应性摩擦顺应性-材料通过表层弹塑性变形来补偿轴承滑动表材料通过表层弹塑性变形来补偿轴承滑动表 面初始配合不良的能力。面初始配合不良的能力。5)5)嵌入性嵌入性-材料容纳硬质颗粒嵌入，从而减轻轴承滑动表面材料容纳硬质颗粒嵌入，从而减轻轴承滑动表面 发生刮伤或磨粒磨损的性能。发生刮伤或磨粒磨损的性能。6)6)磨合性磨合性-轴瓦与轴颈表面经短期轻载运行后，形成相互吻轴瓦与轴颈表面经短期轻载运行后，形成相互吻 合的表面形状和粗糙度的能力。合的表面形状和粗糙度的能力。轴承材料是指在轴承结构中直接参与摩擦部分的材料，如轴瓦和轴承衬的材料
13、。青岛科技大学专用 潘存云教授研制 工程上常用浇铸或压合的方法将两种不同的金属组工程上常用浇铸或压合的方法将两种不同的金属组合在一起，性能上取长补短。合在一起，性能上取长补短。轴承衬轴承衬 此外还应有足够的强度和抗腐蚀能力、良好的导热此外还应有足够的强度和抗腐蚀能力、良好的导热性、工艺性和经济性。性、工艺性和经济性。能同时满足这些要求的材料是难找的，但应根据具体情况主要的使用要求。滑滑动动轴轴承承材材料料 金属材料金属材料 非金属材料非金属材料 轴承合金轴承合金铜合金铜合金铝基轴承合金铝基轴承合金铸铁铸铁多孔质金属材料多孔质金属材料 工程塑料工程塑料碳碳石墨石墨橡胶橡胶木材木材(二二)常用轴承
14、材料常用轴承材料青岛科技大学专用 潘存云教授研制 1)轴承合金（白合金、巴氏合金）轴承合金（白合金、巴氏合金）是锡、铅、锑、铜等金属的合金，是锡、铅、锑、铜等金属的合金，锡或铅为基体。锡或铅为基体。优点：优点：f 小，抗胶合性能好、对油的吸附性强、耐腐小，抗胶合性能好、对油的吸附性强、耐腐蚀性好、容易跑合、是优良的轴承材料，常用于高速、蚀性好、容易跑合、是优良的轴承材料，常用于高速、重载的轴承。重载的轴承。缺点：缺点：价格贵、机械强度较差；价格贵、机械强度较差；只能作为轴承衬材料浇注在钢、铸铁、或青铜轴瓦上。只能作为轴承衬材料浇注在钢、铸铁、或青铜轴瓦上。工作温度：工作温度：t350 才开始氧
15、化，才开始氧化，可在水中工作。可在水中工作。-摩擦系数低，使用温度范围广摩擦系数低，使用温度范围广 (-60300)，但遇水性能下降。，但遇水性能下降。-摩擦系数低，只有石墨的一半。摩擦系数低，只有石墨的一半。使用方式：使用方式：1.1.调和在润滑油中；调和在润滑油中；2.2.涂覆、烧结在摩擦表面形成覆盖膜；涂覆、烧结在摩擦表面形成覆盖膜；3.3.混入金属或塑料粉末中烧结成型。混入金属或塑料粉末中烧结成型。其应用日渐广泛三、固体润滑剂及其选择三、固体润滑剂及其选择特点特点：可在滑动表面形成固体膜。可在滑动表面形成固体膜。青岛科技大学专用 潘存云教授研制 第四节第四节 非液体润滑滑动轴承的计算非
16、液体润滑滑动轴承的计算一、一、失效形式与设计准则失效形式与设计准则 工作状态工作状态：因采用润滑脂、油绳或滴油润滑，由于轴因采用润滑脂、油绳或滴油润滑，由于轴承的不到足够的润滑剂，故无法形成完全的承载油膜，承的不到足够的润滑剂，故无法形成完全的承载油膜，工作状态为边界润滑或混合摩擦润滑。工作状态为边界润滑或混合摩擦润滑。失效形式失效形式：边界油膜破裂。边界油膜破裂。设计准则设计准则：保证边界膜不破裂。保证边界膜不破裂。因边界膜强度与温度、轴承材料、轴颈和轴承表面粗糙度、润滑油供给等有关，目前尚无精确的计算方法，但一般可作条件性计算。校核内容：校核内容：验算摩擦发热验算摩擦发热pvpv；验算滑动
17、速度验算滑动速度vv。，p，pv的验算都是平均值。考虑到轴瓦不同心，受载时轴线弯曲及载荷变化等的因素，局部的p或pv可能不足，故应校核滑动速度v。fpv是摩擦力，限制pv 即间接限制摩擦发热。验算平均压力验算平均压力 p p，以保证强度要求；，以保证强度要求；青岛科技大学专用 潘存云教授研制 二、二、径向滑动轴承的设计计算径向滑动轴承的设计计算 已知条件：已知条件：外加径向载荷外加径向载荷F(N)、轴颈转速、轴颈转速n(r/mm)及及 轴颈直径轴颈直径d(mm)验算及设计验算及设计：.验算轴承的平均压力验算轴承的平均压力p .验算摩擦热验算摩擦热v轴颈圆周速度，轴颈圆周速度，m/s；B-轴瓦宽
18、度，轴瓦宽度，p-许用压强。许用压强。见下页 p=pFBdFdn pv轴承材料的许用值。轴承材料的许用值。见下页 pv=FBddn60 1000pvn轴速度，轴速度，m/s；青岛科技大学专用 潘存云教授研制 其它形式滑动轴承简介其它形式滑动轴承简介一、无润滑一、无润滑轴承轴承 又称干摩擦轴承 无润滑无润滑轴承轴承 -工作时外界不提供润滑剂。工作时外界不提供润滑剂。自润滑自润滑轴承轴承 -轴承材料本身就是固体润滑剂，或轴承材料本身就是固体润滑剂，或 轴瓦内含有润滑剂轴瓦内含有润滑剂。1）轴承材料及轴径材料轴承材料及轴径材料 轴承材料轴承材料-为降低磨损，常用工程塑料和碳为降低磨损，常用工程塑料和
19、碳石墨；石墨；轴径材料轴径材料-为防止锈蚀或降低摩擦系数，常用不锈为防止锈蚀或降低摩擦系数，常用不锈 钢、碳钢镀硬铬，使轴承和轴径两者表钢、碳钢镀硬铬，使轴承和轴径两者表 面硬度差加大。面硬度差加大。青岛科技大学专用 潘存云教授研制 b)轴瓦厚度轴瓦厚度 -对于完全塑料的轴瓦，对于完全塑料的轴瓦，=d/(1220),以金属轴瓦作瓦背时，可适当减薄。以金属轴瓦作瓦背时，可适当减薄。d)表面粗糙度表面粗糙度 -Ra=0.20.4 m 3）轴承承载能力轴承承载能力 失效形式主要是磨损，设计条件是：失效形式主要是磨损，设计条件是：p p 以及以及 pv pvc)直径间隙直径间隙 -0.05d ，且不小
20、于且不小于 0.1 mm 2）主要设计参数主要设计参数 a）宽径比：宽径比：B/d=0.351.5 青岛科技大学专用 潘存云教授研制 将轴瓦内孔做成特殊形状，以产生多个动压油膜，提将轴瓦内孔做成特殊形状，以产生多个动压油膜，提高轴承的高轴承的工作稳定性工作稳定性和和旋转精度旋转精度。1 1、椭圆轴承、椭圆轴承 特点：特点：形成两个动压油膜，提高了稳定性。摩擦损耗加形成两个动压油膜，提高了稳定性。摩擦损耗加 大、供油量增大、承载能力降低。大、供油量增大、承载能力降低。矢量之合2 2、三油楔轴承、三油楔轴承特点：特点：形成三个动压油膜，提高了旋转精度和稳定性。形成三个动压油膜，提高了旋转精度和稳定
21、性。摩擦损耗加大、承载能力降低，制造困难。摩擦损耗加大、承载能力降低，制造困难。固定式固定式可倾式可倾式O O1 1O O3 3O O2 2O O1 1O O2 2制造时两半之间加垫片，镗出圆孔，使用时拆去垫片即可。二、动压二、动压轴承轴承 F FF F青岛科技大学专用 潘存云教授研制 节节流流器器节流器节流器D三、液体三、液体静压轴承静压轴承 工作原理：工作原理：依靠供依靠供油装置，将高压油油装置，将高压油压入轴承间隙中，压入轴承间隙中，强制形成油膜。强制形成油膜。特点：特点：静压轴承静压轴承载任何工况下都载任何工况下都能胜任工作。能胜任工作。d0d0常用节流器常用节流器关键器件：关键器件：
22、节流器节流器节流器作用：节流器作用：根据外载荷根据外载荷的变化自动调节各油腔内的变化自动调节各油腔内的压力。的压力。油台油台 起密封作用 青岛科技大学专用 潘存云教授研制 四、空气轴承四、空气轴承 空气也是一种流体润滑剂，其粘度只有空气也是一种流体润滑剂，其粘度只有L-AN7润滑润滑油的油的1/4000，摩擦力小到可忽略不计，因此可用于数摩擦力小到可忽略不计，因此可用于数十万转的超高速轴承。十万转的超高速轴承。空气轴承的工作原理与液体润滑轴承本质上是一样。空气轴承的工作原理与液体润滑轴承本质上是一样。分静压和动压两种。分静压和动压两种。气膜厚度气膜厚度-20 m制造精度制造精度 严格过滤严格过滤 优点：优点：1)不随温度变化，可用于高温或低温；不随温度变化，可用于高温或低温；2)没有油污染的危险；没有油污染的危险；3)回转精度高，运行噪音低。回转精度高，运行噪音低。缺点：缺点：承载能力不大，密封困难。承载能力不大，密封困难。青岛科技大学专用 潘存云教授研制
