1、东莞理工学院专用1第第12章章 滑动轴承滑动轴承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内容提要内容提要东莞理工学院专用2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
2、轴及轴上零件。滑动轴承滑动轴承优点多，应用广，已标准化。优点多，应用广，已标准化。用于高速、高精度、重载、用于高速、高精度、重载、结构上要求结构上要求剖分剖分等场合。等场合。12-1 滑动轴承概述滑动轴承概述 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
3、向心推力向心推力(径向止推径向止推)轴承轴承向心向心(径向径向)轴承轴承 推力推力(止推止推)轴承轴承不完全液体润滑滑动轴承不完全液体润滑滑动轴承液体润滑滑动轴承液体润滑滑动轴承东莞理工学院专用3三、滑动轴承的应用领域三、滑动轴承的应用领域（特点）（特点）1.1.工作工作转速特高转速特高的轴承，的轴承，汽轮发电机汽轮发电机；2.2.要求对轴的支承要求对轴的支承位置特别精确位置特别精确的轴承，的轴承，如精密磨床如精密磨床；3.3.特重型特重型的轴承的轴承，如水轮发电机，如水轮发电机；4.4.承受承受巨大冲击和振动巨大冲击和振动载荷的轴承载荷的轴承，如，如破碎机破碎机；5.5.根据装配要求必须做成
4、根据装配要求必须做成剖分式剖分式的轴承的轴承，如曲轴轴承，如曲轴轴承；6.6.在特殊条件下（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.轴承处轴承处径向尺寸径向尺寸受到限制时，可采用滑动轴承。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。承工作能力
5、及热平衡计算。东莞理工学院专用4一、一、向心（径向）滑动轴承向心（径向）滑动轴承组成：组成：轴承座、轴套或轴瓦等。轴承座、轴套或轴瓦等。12-2 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。如农业机低速、轻载或间歇性工作的机器中。如农业机械、手动机械等。械、手动机械等。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)只能沿轴向装入或拆除。只能沿轴向装入或拆除。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：东莞理工学院专用5将轴承座或轴瓦分离制将轴承
6、座或轴瓦分离制造，两部分用螺栓联接。造，两部分用螺栓联接。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。榫口榫口东莞理工学院专用6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
7、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，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%。东莞理工学院专用7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，分布有若干有在止推环形面上，
8、分布有若干有楔角楔角的扇形快。其数量的扇形快。其数量一般为一般为612。-倾角固定，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-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东莞理工学院专用812-3 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一、滑动轴承常见失效形式一、滑动轴承常见失效形式1、磨粒磨损、磨粒磨损-进入轴承间隙的硬颗粒有的随轴一起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。转动，对轴承表面起研磨作用。2、刮伤、刮伤-进入轴承间隙的硬颗粒或轴颈表面
9、粗糙的进入轴承间隙的硬颗粒或轴颈表面粗糙的微观轮廓尖峰，在轴承表面划出线状伤痕。微观轮廓尖峰，在轴承表面划出线状伤痕。3、胶合、胶合-当瞬时温升过高，载荷过大，油膜破裂时当瞬时温升过高，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，造成或供油不足时，轴承表面材料发生粘附和迁移，造成轴承损伤。轴承损伤。4、疲劳剥落、疲劳剥落-在载荷反复作用下，轴承表面出现与滑在载荷反复作用下，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。5、腐蚀、腐蚀-润滑剂在使用中不断氧化，所生成的酸性润滑剂在使用中不断氧化，所生成的酸性物质对轴承
10、材料有腐蚀，材料腐蚀易形成点状剥落。物质对轴承材料有腐蚀，材料腐蚀易形成点状剥落。东莞理工学院专用9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。6 6、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
11、劳点蚀疲劳点蚀 东莞理工学院专用10汽车用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
12、抗磨性能，通常以磨损率表示。3)3)抗胶合抗胶合-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。东莞理工学院专用11 工程
13、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。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)常用轴承材料常用轴承材料东莞理工学院专用121 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、
14、锑、铜等的合金，是锡、铅、锑、铜等的合金，锡或铅为锡或铅为基体基体。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：t120东莞理工学院专用132 铜合金铜合金 优点：优点：青铜强度高、承载能力大、耐磨性和导热性青铜强度高、承载能力大、耐磨性和导热性 都优于轴承合
15、金。工作温度高达都优于轴承合金。工作温度高达250。缺点：缺点：可塑性差、不易跑合、与之相配的轴颈必须淬硬。可塑性差、不易跑合、与之相配的轴颈必须淬硬。青铜可以单独制成轴瓦，也可以作为轴承衬浇注在青铜可以单独制成轴瓦，也可以作为轴承衬浇注在钢或铸铁轴瓦上。钢或铸铁轴瓦上。铝青铜铝青铜铅青铜铅青铜锡青铜锡青铜 中速重载中速重载中速中载中速中载低速重载低速重载3 铝基合金铝基合金 铝锡合金：铝锡合金：有相当好的耐腐蚀性和较高的疲劳强度，有相当好的耐腐蚀性和较高的疲劳强度，摩擦性能也较好。在部分领域取代了较贵的轴承合摩擦性能也较好。在部分领域取代了较贵的轴承合金与青铜。金与青铜。4 铸铁：铸铁：用于
16、不重要、低速轻载轴承。用于不重要、低速轻载轴承。东莞理工学院专用14含油轴承：含油轴承：用粉末冶金法制作的轴承，具有多孔组用粉末冶金法制作的轴承，具有多孔组织，可存储润滑油。可用于加油不方便的场合。织，可存储润滑油。可用于加油不方便的场合。5 多孔质金属材料多孔质金属材料 橡胶轴承：橡胶轴承：具有较大的弹性，能减轻振动使运转平具有较大的弹性，能减轻振动使运转平稳，可用水润滑。常用于潜水泵、沙石清洗机、钻稳，可用水润滑。常用于潜水泵、沙石清洗机、钻机等有泥沙的场合。机等有泥沙的场合。工程塑料：工程塑料：具有摩擦系数低、可塑性、跑合性良好、具有摩擦系数低、可塑性、跑合性良好、耐磨、耐腐蚀、可用水、
17、油及化学溶液等润滑的优点。耐磨、耐腐蚀、可用水、油及化学溶液等润滑的优点。缺点：缺点：导热性差、膨胀系数大、容易变形。为改善此导热性差、膨胀系数大、容易变形。为改善此 缺陷，可作为轴承衬粘复在金属轴瓦上使用。缺陷，可作为轴承衬粘复在金属轴瓦上使用。6 非金属材料非金属材料 碳碳-石墨：石墨：是电机电刷常用材料，具有自润滑性，用于是电机电刷常用材料，具有自润滑性，用于不良环境中。不良环境中。木材：木材：具有多孔结构，可在灰尘极多的环境中使用。具有多孔结构，可在灰尘极多的环境中使用。东莞理工学院专用15表表12-2 常用轴瓦及轴承衬材料的性能常用轴瓦及轴承衬材料的性能东莞理工学院专用16续表续表1
18、2-2 常用轴瓦及轴承衬材料的性能常用轴瓦及轴承衬材料的性能东莞理工学院专用1712-4 滑动轴承轴瓦结构滑动轴承轴瓦结构 一、轴瓦的形式和结构一、轴瓦的形式和结构 按构造按构造分类分类整体式整体式对开式对开式按加工按加工分类分类按尺寸按尺寸分类分类按材料按材料分类分类需从轴端安装和拆需从轴端安装和拆卸，可修复性差。卸，可修复性差。可以直接从轴的中可以直接从轴的中部安装和拆卸，可部安装和拆卸，可修复。修复。轴轴瓦瓦的的类类型型整体轴套整体轴套对开式轴瓦对开式轴瓦 东莞理工学院专用1812-4 滑动轴承轴瓦结构滑动轴承轴瓦结构 一、轴瓦的形式和结构一、轴瓦的形式和结构 按构造按构造分类分类按加工
19、按加工分类分类按尺寸按尺寸分类分类按材料按材料分类分类轴轴瓦瓦的的类类型型厚壁厚壁 薄壁薄壁 薄壁轴瓦薄壁轴瓦厚壁轴瓦厚壁轴瓦整体式整体式对开式对开式节省材料，但刚度不节省材料，但刚度不足，故对轴承座孔的足，故对轴承座孔的加工精度要求高加工精度要求高 。具有足够的强度和刚具有足够的强度和刚度，可降低对轴承座度，可降低对轴承座孔的加工精度要求。孔的加工精度要求。东莞理工学院专用1912-4 滑动轴承轴瓦结构滑动轴承轴瓦结构 一、轴瓦的形式和结构一、轴瓦的形式和结构 按构造按构造分类分类按加工按加工分类分类按尺寸按尺寸分类分类按材料按材料分类分类轴轴瓦瓦的的类类型型单材料单材料多材料多材料单一材料
20、单一材料 两种材料两种材料 强度足够的材料可强度足够的材料可以直接作成轴瓦，以直接作成轴瓦，如黄铜，灰铸铁。如黄铜，灰铸铁。轴承衬强度不足，轴承衬强度不足，故采用多材料制作故采用多材料制作轴瓦。轴瓦。厚壁厚壁 薄壁薄壁 整体式整体式对开式对开式东莞理工学院专用2012-4 滑动轴承轴瓦结构滑动轴承轴瓦结构 一、轴瓦的形式和结构一、轴瓦的形式和结构 按构造按构造分类分类按加工按加工分类分类按尺寸按尺寸分类分类按材料按材料分类分类轴轴瓦瓦的的类类型型铸造轴瓦铸造轴瓦 卷制轴套卷制轴套 铸造铸造 轧制轧制 铸造工艺性好，铸造工艺性好，单件、大批生产单件、大批生产均可，适用于厚均可，适用于厚壁轴瓦。壁
21、轴瓦。只适用于薄壁轴只适用于薄壁轴瓦，具有很高的瓦，具有很高的生产率。生产率。单材料单材料多材料多材料厚壁厚壁 薄壁薄壁 整体式整体式对开式对开式东莞理工学院专用21-将轴瓦一端或两端做凸缘。将轴瓦一端或两端做凸缘。凸缘定位凸缘定位 二、轴瓦的定位方法二、轴瓦的定位方法 轴向轴向定位定位凸耳凸耳(定位唇定位唇)定位定位 凸耳凸缘目的：目的：防止轴瓦与轴承座之间产生轴向和周向的相防止轴瓦与轴承座之间产生轴向和周向的相 对移动。对移动。东莞理工学院专用22紧定螺钉紧定螺钉 周向定位周向定位销钉销钉 三、轴瓦的油孔和油槽三、轴瓦的油孔和油槽 作用：作用：把润滑油导入轴颈和轴承所构成的运动副表面。把润
22、滑油导入轴颈和轴承所构成的运动副表面。进油孔进油孔油槽油槽F东莞理工学院专用23开孔原则：开孔原则：形式：形式：按油槽走向分按油槽走向分沿轴向、绕周向、斜向、螺沿轴向、绕周向、斜向、螺旋线等。旋线等。F2)轴向油槽不能开通至轴承端部，应留有适当的油封面。轴向油槽不能开通至轴承端部，应留有适当的油封面。1)尽量开在尽量开在非承载区非承载区，尽量不要降低或少降低承载区，尽量不要降低或少降低承载区油膜的承载能力；油膜的承载能力；双轴向油槽开在双轴向油槽开在轴承剖分面上轴承剖分面上单轴向油槽在最单轴向油槽在最大油膜厚度处大油膜厚度处a东莞理工学院专用2445 宽径比宽径比B/d-轴瓦宽度与轴径直径之比
23、。轴瓦宽度与轴径直径之比。重要参数液体润滑摩擦的滑动轴承液体润滑摩擦的滑动轴承:B/d=0.51非液体润滑摩擦的滑动轴承非液体润滑摩擦的滑动轴承:B/d=0.81.5 轴承中剖分面常布置成与载荷垂直或接近垂直。轴承中剖分面常布置成与载荷垂直或接近垂直。载荷倾斜时结构如图大型液体滑动轴承常设计成两边供油的形式，既有利大型液体滑动轴承常设计成两边供油的形式，既有利于形成动压油膜，又起冷却作用。于形成动压油膜，又起冷却作用。Bd东莞理工学院专用2512-5 滑动轴承润滑剂的选择滑动轴承润滑剂的选择 一、一、概述概述 作用：作用：降低摩擦功耗、减少磨损、冷却、吸振、防锈等。降低摩擦功耗、减少磨损、冷却
24、、吸振、防锈等。分类分类液体液体润滑剂润滑剂-润滑油润滑油半固体半固体润滑剂润滑剂-润滑脂润滑脂固体固体润滑剂润滑剂二、润滑脂及其选择二、润滑脂及其选择 特点：特点：无流动性，可在滑动表面形成一层薄膜。无流动性，可在滑动表面形成一层薄膜。适用场合适用场合：要求不高、难以经常供油，或者低速重载要求不高、难以经常供油，或者低速重载以及作摆动运动的轴承中。以及作摆动运动的轴承中。当压力高和滑动速度低时，选择针入度小一些的当压力高和滑动速度低时，选择针入度小一些的品种；反之，选择针入度大一些的品种。品种；反之，选择针入度大一些的品种。选择原则：选择原则：东莞理工学院专用26当压力高和滑动速度低时，选择
25、针入度小一些的当压力高和滑动速度低时，选择针入度小一些的品种；反之，选择针入度大一些的品种。品种；反之，选择针入度大一些的品种。选择原则：选择原则：所用润滑脂的滴点，一般应较轴承的工作温度高所用润滑脂的滴点，一般应较轴承的工作温度高约约2030，以免工作时润滑脂过多地流失。，以免工作时润滑脂过多地流失。在有水淋或潮湿的环境下，应选择防水性能强的在有水淋或潮湿的环境下，应选择防水性能强的钙基或铝基润滑脂。在温度较高处应选用钠基或复合钙基或铝基润滑脂。在温度较高处应选用钠基或复合钙基润滑脂。钙基润滑脂。东莞理工学院专用27表表12-3 滑动轴承润滑脂的选择滑动轴承润滑脂的选择 东莞理工学院专用28
26、但但p 10 MPa时可忽略。时可忽略。变化很小0.080.080.070.070.060.060.050.050.040.040.030.030.020.020.010.013030 4040 50506060 7070 8080 9090润滑油的特性：润滑油的特性：1）温度）温度 t 2）压力）压力p 选用原则：选用原则：1)载荷大、转速低的轴承，载荷大、转速低的轴承，宜选用粘度大的油；宜选用粘度大的油；2)载荷小、转速高的轴承，载荷小、转速高的轴承，宜选用粘度小的油；宜选用粘度小的油；粘粘-温温图图 L-TSA32L-TSA46L-TSA68L-TSA100三、润滑油及其选择三、润滑油及
27、其选择3)高温时，粘度应高一些；高温时，粘度应高一些；低温时，粘度可低一些。低温时，粘度可低一些。东莞理工学院专用29表表12-4 12-4 滑动轴承润滑油的选择滑动轴承润滑油的选择 0.1 L-AN68、100、150 9.0 L-AN7、10、15 轴颈圆周速度轴颈圆周速度 平均压力平均压力 轴颈圆周速度轴颈圆周速度 平均压力平均压力 m/s p 3 Mpa m/s p(37.5)Mpa 注：注：1）表中润滑油是以）表中润滑油是以40时的运动粘度为基础的牌号时的运动粘度为基础的牌号 2）不完全液体润滑，工作温度）不完全液体润滑，工作温度350 才开始氧化，才开始氧化，可在水中工作。可在水中
28、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。其应用日渐广泛四、固体润滑剂及其选择四、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。东莞理工学院专用3112-6 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一、一、失效形式与
29、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，由于轴承中得不到足够的润滑剂，故无法形成完全的承载油承中得不到足够的润滑剂，故无法形成完全的承载油膜，工作状态为膜，工作状态为边界润滑或混合摩擦润滑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。校核内容：校核内容：验算摩擦发热验算摩擦发热pvpv；验算滑动速度验算滑动速度vv。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；东莞理工学院专用32二、二、径向滑动轴承的设计计算径向滑动轴承的
30、设计计算 （一）已知条件：（一）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/min)及轴颈直径及轴颈直径d(mm)（二）验算及设计（二）验算及设计：1、验算轴承的验算轴承的平均平均压力压力p 2、验算摩擦热验算摩擦热pvv轴颈圆周速度，轴颈圆周速度，m/s；B-轴瓦宽度，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轴转速，轴转速，r/min；东莞理工学院专用333、验算滑动速度验算滑动速度V 表表12-2 常用轴瓦及轴承衬材料的性能常用轴瓦及轴承衬材料的性能材料及其代
31、号材料及其代号铸锡锑轴承合金铸锡锑轴承合金ZSnSb11Cu6铸铅锑轴承合金铸铅锑轴承合金ZPbSb16Sn16Cu2铸锡青铜铸锡青铜ZCuSn10P1铸锡青铜铸锡青铜ZCuSn5Pb5Zn5铸铝青铜铸铝青铜ZCuAl10Fe3pMpapvMpa.m/s平稳平稳冲击冲击25202015HBS金属型金属型 砂型砂型最高工作最高工作温度温度轴径硬度轴径硬度150HBS150HBS150HBS150HBS45HBC45HBC45HBC45HBC45HBC45HBC150150150150280280280280280280272730309090808065656060110110100100151
32、515158 815151010151515151212 v材料的许用滑动速度材料的许用滑动速度v v东莞理工学院专用34表表12-2 常用轴瓦及轴承衬材料的性能常用轴瓦及轴承衬材料的性能东莞理工学院专用354、选择配合、选择配合一般可选一般可选:H9/d9或或H8/f7、H7/f6 三、三、止推滑动轴承的计算止推滑动轴承的计算 zddFpa)(42122p考虑承载的不均匀性，考虑承载的不均匀性，p、pv应降低应降低50%。Fad1d2Fa d1d2已知条件：已知条件：外加轴向载荷外加轴向载荷Fa(N)、轴颈转速、轴颈转速n(r/min)1)根据轴向载荷和工作要求，根据轴向载荷和工作要求，选择
33、轴承结构尺寸和材料；选择轴承结构尺寸和材料；2)验算平均压力验算平均压力p；3)验算验算pv值值 2100060)(21ddnv)(3000012pvddznFpvaz-轴环数轴环数东莞理工学院专用36表表12-7 12-7 止推滑动轴承的止推滑动轴承的p、pv 未淬火钢未淬火钢 青铜青铜 4.05.0 12.5 铸铁铸铁 2.02.5 p pv轴承合金轴承合金 5.06.0 淬火钢淬火钢 轴承合金轴承合金 8.09.0 12.5 青铜青铜 7.58.0 淬火钢淬火钢 1215 Mpa.m/s Mpa轴环端面、凸缘轴环端面、凸缘 轴承轴承 东莞理工学院专用37FFFF v F v vvh1aa
34、h2ccvvh0bbF一、动压润滑的形成原理和条件一、动压润滑的形成原理和条件 两平形板之间不能形成压力油膜！两平形板之间不能形成压力油膜！动压油膜动压油膜-因运动而产生的压力油膜。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东莞理工学院专用38形成动压油膜的必要条件：形成动压油膜的必要条件：1.两工件之间的间隙必须有楔形间隙；两工件之间的间隙必须有楔形间隙；2.两工件表面之间必须连续充满润滑油或其它液体；两工件表面之间必须连续充满润滑油或其它液体；3.两工件表面必须有相对滑动速度。其运动方向必须两工件表面必须有相对滑动速度。其运动方向必须保证润滑油从大截面流
35、进，从小截面出来。保证润滑油从大截面流进，从小截面出来。东莞理工学院专用39二、二、流体动力润滑基本方程的建立流体动力润滑基本方程的建立 为了得到简化形式的流体动力为了得到简化形式的流体动力平衡方程（平衡方程（NavierStokes方方程），作如下假设：程），作如下假设：流体的流动是层流流体的流动是层流;忽略压力对流体粘度的影响忽略压力对流体粘度的影响;略去惯性力及重力的影响，故所研究的单元体为略去惯性力及重力的影响，故所研究的单元体为 静平衡状态或匀速直线运动，且只有表面力作用静平衡状态或匀速直线运动，且只有表面力作用 于单元体上；于单元体上；流体是不可压缩的；流体是不可压缩的；流体中的压
36、力在各流体层之间保持为常数。流体中的压力在各流体层之间保持为常数。流体满足牛顿定律，即流体满足牛顿定律，即 ；=-dud yB实际上粘度随压力的增高而增加；即层与层之间没有物质和能量的交换；VAxzy东莞理工学院专用40取微单元进行受力分析取微单元进行受力分析:+dp+dpppdydz+(+d)dxdz-(p+dp)dydz dxdz=0=dd ydxdpdydu=整理后得：整理后得：又有：又有：=dxdpd2ud y2得：得：任意一点的油膜压力p沿x方向的变化率，与该点y向的速度梯度的导数有关。对对y积分得：积分得：u=y2+C1y+C2 21dxdp边界条件：边界条件：当当y=0时，时，u
37、=-vC2=-v当当y=h时，时，u=0 0 C1=h+h+21dxdphv代入得：代入得：u=(y2-hy)+21dxdpv vhy-hBAxzyV dxdy)dxdz=0东莞理工学院专用41vvFaaccxzy212130hvhdxdpudyqh任意截面内的流量：任意截面内的流量：依据流体的连续性原理，通过不同截面的流量是相等的021vhqb-b截面内的流量：截面内的流量：该处速度呈三角形分布，间隙厚度为h0负号表示流速的方向与x方向相反，因流经两个截面的流量相等，故有：=6vdxdph0-hh3得：得：-一维雷诺方程一维雷诺方程由上式可得压力分布曲线由上式可得压力分布曲线:p=f(x)在
38、在b-b处：处：h=h0，p=pmax速度梯度速度梯度du/dy呈线性分布，其余呈线性分布，其余位置呈非线性分布。位置呈非线性分布。流量相等，阴影面积相等。液体动压润滑的基本方程，它描述了油膜压力p的变化与动力粘度、相对滑动速度及油膜厚度h之间的关系。pmaxxph0bb东莞理工学院专用42 轴承的孔径轴承的孔径D和轴颈的直径和轴颈的直径d名义尺寸相等；直径间名义尺寸相等；直径间 隙隙是公差形成的。是公差形成的。轴颈上作用的液体压力与轴颈上作用的液体压力与F相平衡，在与相平衡，在与F垂直的方垂直的方 向，合力为零。向，合力为零。轴颈最终的平衡位置可用轴颈最终的平衡位置可用a和偏心距和偏心距e来
39、表示来表示。轴承工作能力取决于轴承工作能力取决于hmin，它与，它与、和和F等有关，等有关，应保证应保证 hminh。F Fy=F Fx 0 Fy=F Fx=0三、径向滑动轴承动压油膜形成过程三、径向滑动轴承动压油膜形成过程静止静止 爬升爬升 将轴起抬将轴起抬转速继续升高质心质心左移左移稳定运转稳定运转达到工作转速e-偏心距偏心距eahmin动画动画东莞理工学院专用43四、四、径向滑动轴承的几何关系和承载量系数径向滑动轴承的几何关系和承载量系数最小油膜厚度：最小油膜厚度：hmin=e r(1-)定义定义:e/e/为偏心率为偏心率 直径间隙：直径间隙：D d 半径间隙：半径间隙：R R r r
40、/2定义连心线定义连心线OO1为极坐标的极轴：为极坐标的极轴：相对间隙相对间隙：/r /d hlimeah0设轴承孔和轴颈半径为：设轴承孔和轴颈半径为：R,r 直径为：直径为：D，d ，偏心距偏心距:e 偏位角：偏位角：a在三角形在三角形 中有：中有：R2 e2+（r+h)2 2e(r+h)cos 22sin1cosReRehr解得：hDdO1O东莞理工学院专用44略去二次微量略去二次微量 ，并取根号为正号，得：，并取根号为正号，得：22sinRe)cos1()cos1(rh任意位置油膜厚度：任意位置油膜厚度：将将dx=rd,v=r，h0,h代入上式得：代入上式得：压力最大处的油膜厚度：压力最
41、大处的油膜厚度：)cos1(00h0为压力最大处的极角。为压力最大处的极角。=6vxph-h0h3将一维雷诺方程：将一维雷诺方程：改写成极坐标的形式改写成极坐标的形式 302)cos1()cos(cos6ddp积分得：积分得：1302)cos1()cos(cos6dp东莞理工学院专用45积分可得轴承单位宽度上的油膜承载力：积分可得轴承单位宽度上的油膜承载力：)cos()(180cosaayppp在外载荷方向的分量：在外载荷方向的分量：rdprdppayy)cos(2121ddra)cos()cos1()cos(cos6211302 理论上只要将理论上只要将py乘以轴承宽度就可得到油膜总承乘以轴
42、承宽度就可得到油膜总承载能力，但在实际轴承中，由于油可能从轴承两端泄载能力，但在实际轴承中，由于油可能从轴承两端泄漏出来，考虑这一影响时，压力沿轴向呈抛物线分布。漏出来，考虑这一影响时，压力沿轴向呈抛物线分布。东莞理工学院专用46油膜压力沿轴向的分布：油膜压力沿轴向的分布：理论分布曲线理论分布曲线-水平直线，各处压力一样；水平直线，各处压力一样；实际分布曲线实际分布曲线-抛物线抛物线且曲线形状与轴承的宽径比且曲线形状与轴承的宽径比B/d有关。有关。FdD B B B B FdDB/d=1/4FdDB/d=1/3FdDB/d=1/2FdDB/d=1FdDB/d=东莞理工学院专用47221BzCp
43、pyy油膜沿轴承宽度上的压力分布表达式为：油膜沿轴承宽度上的压力分布表达式为：py为无限宽度轴承沿轴向为无限宽度轴承沿轴向单位宽度上的油膜压力；单位宽度上的油膜压力；C为取决于宽径比和偏心为取决于宽径比和偏心率的系数率的系数;对于有限宽度轴承，油膜的总承载能力为对于有限宽度轴承，油膜的总承载能力为 pBByCdBdzpF22/2/式中式中Cp为承载量系数，计算很困难，工程上可查表确定。为承载量系数，计算很困难，工程上可查表确定。dDFyz B B 或或vBFdBFCP222解释这些参数的含义 东莞理工学院专用48表表12-7 有限宽度滑动轴承的承载量系数有限宽度滑动轴承的承载量系数Cp东莞理工
44、学院专用49五、最小油膜厚度五、最小油膜厚度hmin 动力润滑轴承的设计应保证：动力润滑轴承的设计应保证：hminh其中：其中：h=S(Rz1+Rz2)S 安全系数，常取安全系数，常取S2。一般轴承可取为一般轴承可取为3.2m和和6.3m，1.6 m和和3.2m。重要轴承可取为重要轴承可取为0.8m和和1.6m，或或0.2m和和0.4m。Rz1、Rz2 分别为轴颈和轴承孔表面粗糙度十点高度分别为轴颈和轴承孔表面粗糙度十点高度。东莞理工学院专用50六、轴承的热平衡计算六、轴承的热平衡计算 热平衡方程：产生的热量热平衡方程：产生的热量=散失的热量散失的热量 Q=Q1+Q2 其中，摩擦热其中，摩擦热
45、：Q=fpv W 式中式中:q-润滑油流量润滑油流量m3/s；-润滑油密度润滑油密度kg/m3；c -润滑油的比热容，润滑油的比热容，J/(kg.)；to-油出口温度油出口温度；ti-油入口温度油入口温度；s-表面传热系数表面传热系数 W/(m2.)。润滑油带走的热：润滑油带走的热：Q1=qc(to-ti)W轴承散发的热：轴承散发的热：Q2=sdB(to-ti)W东莞理工学院专用51温升公式：温升公式：vvBdqcpftttsi0vBdq其中其中 -润滑油流量系数；润滑油流量系数；0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 0.240.220.200.180.160.140.120
46、.100.080.060.04qvBd=0.4Bd 1.3 2.0 1.5 1.0 0.8 0.7 0.6 0.5 0.9 东莞理工学院专用52摩擦系数：摩擦系数：55.0pf系数系数与宽径比有关，与宽径比有关，若若B/d 3540时，表明轴承承载能力有冗余，可时，表明轴承承载能力有冗余，可采取如下措施：采取如下措施：增大表面粗糙度，以降低成本；增大表面粗糙度，以降低成本；减小间隙，提高旋转精度；减小间隙，提高旋转精度；加宽轴承，充分利用轴承的承载能力。加宽轴承，充分利用轴承的承载能力。东莞理工学院专用53 当当 ti 3540时，表明轴承的承载能力不足，时，表明轴承的承载能力不足，可采取如下
47、措施：可采取如下措施：加散热片，以增大散热面积；加散热片，以增大散热面积；在保证承载能力不下降的条件下，适当增大在保证承载能力不下降的条件下，适当增大 轴承间隙；轴承间隙；提高轴和轴承的加工精度。提高轴和轴承的加工精度。油泵油泵冷冷却却器器冷冷却却水水风冷风冷增加增加冷却装置：冷却装置：加风扇、冷却水管、循环油冷却加风扇、冷却水管、循环油冷却；东莞理工学院专用54七、轴承参数的选择七、轴承参数的选择 取值范围：取值范围：B/d=0.31.5 影响效果：影响效果：B/d小，有利于提高运转稳定性，增大端排小，有利于提高运转稳定性，增大端排 泄量以降低温度；泄量以降低温度；B/d大，增大轴承的承载能
48、力。大，增大轴承的承载能力。0.61.5-电动机、发电机、离心机、电动机、发电机、离心机、齿轮变速器齿轮变速器;1、宽径比、宽径比B/d 应用应用:B/d=0.31.0-汽轮机、鼓风机汽轮机、鼓风机;0.81.2-机车、拖拉机机车、拖拉机;0.60.9-轧钢机。轧钢机。2、相对间隙、相对间隙 影响因素：影响因素：载荷和速度，轴径尺寸，宽度载荷和速度，轴径尺寸，宽度/直径，调心直径，调心 能力，加工精度。能力，加工精度。东莞理工学院专用55选取原则：选取原则：1）速度高，速度高，取大值；取大值；载荷大，载荷大，取小值；取小值；2）直径大，宽径比小，调心性能好，加工精度高，）直径大，宽径比小，调心
49、性能好，加工精度高，取小值；反之，取小值；反之，取大值。取大值。应用应用:=0.0010.002-汽轮机、电动机、发汽轮机、电动机、发 电机、齿轮变速器电机、齿轮变速器;0.00020.0015-轧钢机、铁路机车辆；轧钢机、铁路机车辆；0.00020.00125-机床、内燃机。机床、内燃机。0.0010.003-鼓风机、离心机。鼓风机、离心机。一般轴承，按如下经验公式计算：一般轴承，按如下经验公式计算：9/319/410)60/(n东莞理工学院专用563、润滑油粘度润滑油粘度 6/73/110)60/(n对承载能力，功耗、温升都有影响；对承载能力，功耗、温升都有影响；根据平均温度：根据平均温度
50、：tm=(ti+to)/2 决定润滑油粘度；决定润滑油粘度；设计时假设，设计时假设，tm=5075，计算所得应在：，计算所得应在：ti=3540；初始计算时，可取：初始计算时，可取：东莞理工学院专用57八、液体八、液体动力润滑径向滑动轴承的设计过程动力润滑径向滑动轴承的设计过程 (P291例题例题)已知条件：外加径向载荷已知条件：外加径向载荷F(N)，轴颈转速，轴颈转速n(r/min)及轴颈直径及轴颈直径d(mm)。设计及验算设计及验算 保证在平均油温保证在平均油温 tm下下 hmin ha)选择轴承材料，验算选择轴承材料，验算 p、v、pv。b)选择轴承参数，如轴承宽度选择轴承参数，如轴承宽
