1、机械设计机械设计第十五章第十五章 滑滑 动动 轴轴 承承 第一节第一节 概述概述 第二节第二节 滑动轴承结构与材料滑动轴承结构与材料 第三节第三节 混合润滑轴承的计算混合润滑轴承的计算 第四节第四节 液体动压润滑原理液体动压润滑原理 第五节第五节 液体动压润滑径向轴承的设计液体动压润滑径向轴承的设计 第六节第六节 液体静压润滑简介液体静压润滑简介 返回章目录返回章目录第一节第一节 概述概述滑动轴承的类型滑动轴承的类型 分类方式分类方式类型及特点类型及特点按所承受载荷按所承受载荷方向的不同方向的不同l径向滑动轴承（承受径向载荷）径向滑动轴承（承受径向载荷）l止推滑动轴承（承受轴向载荷）止推滑动轴
2、承（承受轴向载荷）按所使按所使用的润用的润滑剂种滑剂种类的不类的不同同l液体润滑轴承液体润滑轴承(以润滑油、水、液态金属等液体以润滑油、水、液态金属等液体作润滑剂作润滑剂)l气体润滑轴承（以空气、氢、氩等气体作润滑剂）气体润滑轴承（以空气、氢、氩等气体作润滑剂）l半固体润滑轴承（以润滑脂等作半固体润滑剂）半固体润滑轴承（以润滑脂等作半固体润滑剂）l固体润滑轴承（以二硫化钼、石墨等固体作润滑剂）固体润滑轴承（以二硫化钼、石墨等固体作润滑剂）分类方式分类方式类型及特点类型及特点按按滑滑动动表表面面间间润润滑滑状状态态的的不不同同液体动压轴承液体动压轴承(以一定的相以一定的相对运动速度将润滑油带入两
3、对运动速度将润滑油带入两摩擦表面间收敛间隙，形成摩擦表面间收敛间隙，形成动压油膜把两摩擦表面分开动压油膜把两摩擦表面分开)液体静压轴承液体静压轴承(用足以平衡用足以平衡外载的压力将润滑油输入两外载的压力将润滑油输入两滑动表面间，使两表面分离滑动表面间，使两表面分离)l混合润滑轴承混合润滑轴承(轴颈和轴瓦表面间有微凸体接触轴颈和轴瓦表面间有微凸体接触)l无润滑轴承无润滑轴承(轴颈和轴瓦表面间无润滑剂或保护轴颈和轴瓦表面间无润滑剂或保护膜而直接接触膜而直接接触)l液体润滑轴承液体润滑轴承(轴颈和轴瓦表面轴颈和轴瓦表面间无微凸体接触间无微凸体接触)分类方式分类方式类型及特点类型及特点按按轴轴承承中中
4、轴轴瓦瓦形形式式的的不不同同l剖分式滑动轴承（轴与轴瓦之间的间隙剖分式滑动轴承（轴与轴瓦之间的间隙可以调整）可以调整）l调心式滑动轴承（轴瓦可在轴承座中适调心式滑动轴承（轴瓦可在轴承座中适当地摆动）当地摆动）l整体式滑动轴承（轴与轴瓦之间的间整体式滑动轴承（轴与轴瓦之间的间隙不能调整）隙不能调整）第二节第二节 滑动轴承结构与材料滑动轴承结构与材料一、径向滑动轴承的典型结构一、径向滑动轴承的典型结构 整体式径向滑动轴承整体式径向滑动轴承 1轴承座；轴承座；2整体轴瓦；整体轴瓦；3油孔；油孔；4螺纹孔螺纹孔剖分式径向滑动轴承剖分式径向滑动轴承 1轴承座；轴承座；2轴承盖；轴承盖；3双头螺柱；双头螺
5、柱；4螺纹孔；螺纹孔；5油孔；油孔；6油槽；油槽；7剖分式轴瓦剖分式轴瓦 调心式调心式滑动轴承滑动轴承 二、止推滑动轴承的结构二、止推滑动轴承的结构应有良好的减摩性、耐磨性和抗胶合性；应有良好的减摩性、耐磨性和抗胶合性；应有良好的顺应性、嵌藏性以及跑合性能；应有良好的顺应性、嵌藏性以及跑合性能；应有足够的强度和塑性，包括抗压性、抗疲劳性等；应有足够的强度和塑性，包括抗压性、抗疲劳性等；应有良好的加工工艺性与经济性。应有良好的加工工艺性与经济性。滑动轴承材料的要求滑动轴承材料的要求三、滑动轴承的材料三、滑动轴承的材料1.金属材料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
6、2.多孔质金属材料多孔质金属材料 多孔质金属材料由铜、铁、石墨等粉末压制、烧多孔质金属材料由铜、铁、石墨等粉末压制、烧结而成。结而成。具有多孔结构，在使用前先把轴瓦在热油中浸渍具有多孔结构，在使用前先把轴瓦在热油中浸渍数小时，使孔隙内充满润滑油，因此这种材料的轴承数小时，使孔隙内充满润滑油，因此这种材料的轴承常称为含油轴承。常称为含油轴承。3.非金属材料非金属材料 用于轴承的非金属材料有塑料、橡胶、碳用于轴承的非金属材料有塑料、橡胶、碳-石墨石墨等，其中塑料用得最多，主要有聚四氟乙烯、酚醛等，其中塑料用得最多，主要有聚四氟乙烯、酚醛树脂和尼龙等。树脂和尼龙等。1.轴瓦的形式和构造轴瓦的形式和构
7、造四、径向滑动轴承的轴瓦结构四、径向滑动轴承的轴瓦结构 整体式轴瓦整体式轴瓦（a）整体轴套整体轴套 （b）卷制轴套）卷制轴套对开式厚壁轴瓦对开式厚壁轴瓦对开式薄壁轴瓦对开式薄壁轴瓦销钉固定轴瓦销钉固定轴瓦 凸缘固定轴瓦凸缘固定轴瓦 2.2.轴瓦的定位轴瓦的定位3.3.油孔及油槽的开设油孔及油槽的开设常见的油孔、油槽形式常见的油孔、油槽形式 油槽位置对油膜承载能力的影响油槽位置对油膜承载能力的影响 混合润滑轴承的设计准则混合润滑轴承的设计准则 一、限制轴承的平均压强一、限制轴承的平均压强 保证润滑油不被过大的压力所挤出，避免工作表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面的过度磨损
8、 pp 第三节第三节 混合润滑轴承的计算混合润滑轴承的计算 rpdBFp径向轴承径向轴承止推轴承止推轴承 pzddFp2122a4二、限制轴承的二、限制轴承的pv径向轴承径向轴承止推轴承止推轴承 100060rpvdndBFpvpvpv m三、限制轴承的滑动速度三、限制轴承的滑动速度v vv 假设条件假设条件-液体为不可压缩的牛顿液体；液体为不可压缩的牛顿液体；液体膜中液体的流动是层流；液体膜中液体的流动是层流；忽略压力对液体粘度的影响；忽略压力对液体粘度的影响；忽略惯性力及重力的影响；忽略惯性力及重力的影响；液体膜中的压力沿膜厚方向保持不变。液体膜中的压力沿膜厚方向保持不变。一、液体动压润滑
9、的基本方程一、液体动压润滑的基本方程第四节第四节 液体动压润滑原理液体动压润滑原理一维雷诺方程的推导一维雷诺方程的推导 1.求油层速度分布求油层速度分布0ddddddddddzxyyzyxxppzxzypyu牛顿粘性流体摩擦定律：牛顿粘性流体摩擦定律：yxp整理，得：整理，得：21221CyCyxpu得积分常数为得积分常数为 hvxphC21vC 2xpyhyhyhvu222uyxp积分，得：积分，得：边界条件边界条件:y=0 时，时，u=v;y=h 时，时，u=0两相对运动平板间油膜中的速度分布和压力分布两相对运动平板间油膜中的速度分布和压力分布 2.求润滑油流量求润滑油流量 xphvhyu
10、qh122d303.导出一维雷诺方程导出一维雷诺方程 036hhhvxp二、形成动压油膜的必要条件二、形成动压油膜的必要条件（1 1）两相对滑动表面之两相对滑动表面之间必须相互倾斜而形成收敛间必须相互倾斜而形成收敛的楔形间隙。的楔形间隙。（2 2）两滑动表面应具有两滑动表面应具有一定的相对滑动速度，一定的相对滑动速度，并并且其速度方向应该使润滑油且其速度方向应该使润滑油由大口流进，从小口流出。由大口流进，从小口流出。（3 3）润滑油应具有一定润滑油应具有一定的粘度，供油要充分。的粘度，供油要充分。三、径向滑动轴承形成动压油膜的过程三、径向滑动轴承形成动压油膜的过程一、液体一、液体动压径向滑动轴
11、承的几何关系动压径向滑动轴承的几何关系（1）轴承直径间隙轴承直径间隙-dD（2）半径间隙半径间隙 rR第五节第五节 液体动压润滑径向轴承的设计液体动压润滑径向轴承的设计（3）相对间隙相对间隙 r/（4）偏心距偏心距和偏心率和偏心率/e（5）轴承包角轴承包角 与结构有关与结构有关（6）最小油膜厚度最小油膜厚度)1(minh二、液体二、液体动压径向滑动轴承的动压径向滑动轴承的承载量系数承载量系数 承载量系数承载量系数 zBzCCaBBpd21dcosdcos1coscos322/2/30211 pCBdF2有限宽轴承油膜的总承载能力有限宽轴承油膜的总承载能力 vBFBdFCp222三三、液体、液体
12、动压径向滑动轴承的动压径向滑动轴承的最小油膜厚度最小油膜厚度 hrh1min 21zzRRSh四、液体四、液体动压径向滑动轴承的热平衡计算动压径向滑动轴承的热平衡计算 单位时间内轴承摩擦功所产生的热量等于同时间单位时间内轴承摩擦功所产生的热量等于同时间内由润滑油内由润滑油流动所流动所带走的热量和经轴承表面散发的热带走的热量和经轴承表面散发的热量之和量之和。i0si0)(ttBdattqcfFv vavBdqcpftttsi0径向轴承的摩擦径向轴承的摩擦特性系数线图特性系数线图 润滑油润滑油的的平均温度平均温度 2imttt五、参数选择五、参数选择1.轴承宽径比轴承宽径比 B/d 轴承宽径比与轴
13、承的承载能力及温升有关。减小轴承宽径比与轴承的承载能力及温升有关。减小宽径比可增大端泄流量、降低温升，有利于提高运转宽径比可增大端泄流量、降低温升，有利于提高运转稳定性，降低摩擦功耗，减小轴向尺寸。但稳定性，降低摩擦功耗，减小轴向尺寸。但轴承宽度轴承宽度减小，减小，轴承承载能力轴承承载能力也也随之降低。随之降低。增大增大宽径比宽径比虽然能虽然能提高承载能力，但提高承载能力，但宽径比宽径比过大会造成轴承偏载。过大会造成轴承偏载。2.相对间隙相对间隙 在设计中在设计中相对间隙的值主要根据载荷和速度选取相对间隙的值主要根据载荷和速度选取：速度愈高，速度愈高，值应愈大；载荷愈大，值应愈大；载荷愈大，值
14、应愈小值应愈小。此此外，直径大、宽径比小、值应愈小外，直径大、宽径比小、值应愈小。此外，直径大、此外，直径大、宽径比小、调心性能好、加工精度高时，宽径比小、调心性能好、加工精度高时，可取小值；可取小值；反之取大值。反之取大值。931941060n3.3.润滑油粘度润滑油粘度 选用粘度大的润滑油可提高轴承的承载能力，但选用粘度大的润滑油可提高轴承的承载能力，但同时会减小流量，增大摩擦功耗和轴承温升。同时会减小流量，增大摩擦功耗和轴承温升。润滑润滑油的粘度小，又会降低轴承的承载能力。通常载荷油的粘度小，又会降低轴承的承载能力。通常载荷大、速度低的轴承应选用较大粘度的润滑油。大、速度低的轴承应选用较
15、大粘度的润滑油。67311060n六、六、液体动压径向滑动轴承的工作能力准则和设计液体动压径向滑动轴承的工作能力准则和设计步骤步骤minh h1、在具有足够承载能力的条件下在具有足够承载能力的条件下，最小油膜厚度应最小油膜厚度应满足满足：2 2、在平均油温在平均油温tmtm75 时时，油的人口温度应满足油的人口温度应满足：35 ti 40液体动压径向滑动轴承的液体动压径向滑动轴承的工作能力准则工作能力准则液体动压径向滑动轴承的液体动压径向滑动轴承的设计步骤设计步骤 1.选择轴承宽径比，计算轴承宽度选择轴承宽径比，计算轴承宽度2.在保证在保证 pp、pvpv、vv的条件下，选择的条件下，选择轴瓦
16、材料轴瓦材料、3.选择润滑油并确定粘度选择润滑油并确定粘度4.验算最小油膜厚度验算最小油膜厚度5.验算润滑油入口温度验算润滑油入口温度 6.计算润滑油流量计算润滑油流量7.选择轴承配合选择轴承配合8.确定最大间隙确定最大间隙、最小间隙、最小间隙9.校核轴承的承载能力、最小油膜厚度及润滑油入校核轴承的承载能力、最小油膜厚度及润滑油入口温度口温度 液体静压轴承液体静压轴承不依靠系统自身的运动，而不依靠系统自身的运动，而是利用是利用外部供油装置将高压油送进轴承间隙强制形成静压承外部供油装置将高压油送进轴承间隙强制形成静压承载油膜载油膜，将轴颈与轴承表面完全隔开将轴颈与轴承表面完全隔开,实现液体静压实现液体静压 润滑润滑，并靠并靠 液体的静压液体的静压 平衡外载荷。平衡外载荷。-第六节第六节 液体静压润滑简介液体静压润滑简介本章结束本章结束
