《机械设计9滑动轴承讲义》由会员分享，可在线阅读，更多相关《机械设计9滑动轴承讲义（43页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第九章 滑动轴承,1 概述 2 滑动轴承的主要类型 3 轴瓦结构 4 滑动轴承材料 5 滑动轴承的条件性计算 6 液体动力润滑的基本方程式 7 液体动力润滑径向轴承的计算,1、概述,一、分类,滑动(摩擦)轴承 滚动(摩擦)轴承,径向轴承 推力轴承,边界摩擦：极限状态、边界膜作用；,液体摩擦：两表面完全隔开；,非液体摩擦（混合摩擦）：部分固体凸峰接触；,干摩擦：两表面直接接触；,对于要求低摩擦的摩擦副，液体摩擦是比较理想的的状态，维持边界摩擦或混合摩擦是最低要求； 对于要求高摩擦的摩擦副，则希望处于干摩擦状态或边界摩擦状态。,摩擦：一物体与另一物体直接接触，当两者间有运动或有运动趋势时，接触表面
2、要产生切向阻力（即摩擦力），这种现象成为摩擦。,磨损：使摩擦表面物质不断损失的现象称为磨损。 单位时间里的磨损量称为磨损率。,二、液体润滑滑动轴承按油膜形成原理,1、静压轴承,2、流体动压润滑轴承,无外部压力源，油膜靠摩擦面的相对运动而自动形成。,三、特点及应用场合,1、寿命长、宜于高速；,2、耐冲击、振动；油膜吸振作用；,3、结构简单，可用于曲轴；,4、承载能力高（重载）,缺点：起动阻力大，润滑、维护较滚动轴承复杂。,外部一定压力的流体进入摩擦面，建立压力油膜。,四、润滑油主要特性,1、粘度：流体抵抗变形能力，衡量流体内摩擦阻力大小的指标。,粘度 摩擦力发热,动力粘度 Pas（泊P）,2、（
3、润滑剂）油性,油吸附于摩擦表面的性能，边界润滑取决于油的吸附能力。,3、粘度的测定,3种方法3种单位,动力粘度 (绝对粘度）,运动粘度 : 流体动力粘度与同温度下流体密度的比值。,恩氏粘度 Et 相对粘度,1 Pa.s = 1 N.s / m2国际单位制 P(泊) 物理单位 1 Pa.s = 10 P 1P= 100 cP, = ( Pa.s) / (kg/m3 ) m2 /s, t c = 0.0064 Et 0.0055 / Et,常用斯St 1St = 1 cm2 /s = 100 cSt,转速高、压力小时，油的粘度应低一些； 反之，粘度应高一些。,高温时，粘度应高一些；低温时，粘度可低
4、一些。,4、选择原则,五、润滑脂, 特 点：无流动性，可在滑动表面形成一层薄膜， 承载能力大，但性能不稳定，摩擦功耗大 。, 适用场合 ：要求不高、难以经常供油，或者低速重载、 温度变化不大 以及作摆动运动的 轴承中。, 性能指标： 针入度和滴点。,2、滑动轴承的主要类型,一、整体式,结构简单、磨损后无法调整轴承间隙，装拆不便。,用于：低速、轻载的间歇工作场合，无法用于曲轴,二、剖分式,特点于整体式相反。,（宽径比）时，采用。,三、自动调心轴承,3、轴瓦结构,减摩材料轴承衬,轴承衬,整体式轴瓦,剖分式轴瓦,轴瓦上开设油孔和油沟,油孔：供应润滑油；,油沟：输送和分布润滑油；,油沟、油孔：不能开在
5、油膜承载区，否则，承载能力,油沟长度0.8B（轴瓦宽度），即不能开通，否则漏油。,4、滑动轴承材料,轴承材料轴瓦和轴承衬材料,主要失效：磨损，其次强度不足引起的疲劳破坏等。,一、对材料的要求,1、良好耐磨性、减摩性及磨合性（跑合性）,2、足够的强度、塑性、嵌藏性、顺应性,3、耐腐蚀性,4、导热性好、线膨胀系数小,5、工艺性好,6、经济性,二、常用材料,1、金属材料轴承合金（巴氏合金）、青铜等；,3、非金属材料塑性、橡胶等。,5、滑动轴承的条件性计算,一、混合摩擦滑动轴承失效形式,胶合、磨损等,设计准则：至少保持在边界润滑状态，即维持边界油膜不破裂。,计算方法：简化计算（条件性计算）,失 效 形
6、 式 图 例,磨损及胶合,点蚀及金属剥落,1、限制轴承平均压强,F 径向载荷, N；,d 轴颈直径, mm；,B 轴瓦有效宽度,mm；,p 许用压强,Mpa。,目的：防止p过高，油被挤出，产生 “过度磨损”。,2、限制pv值,Mpam/s, pv摩擦功耗发热量易胶合,目的：限制pv是为了限制轴承温升、防止胶合。, 轴承发热量单位面积摩擦功耗pv,二、径向轴承,3、限制滑动速度v,目的：防止v过高而加速磨损。,解：1）由：,综合应用：,2）由：,1),d,2),三、推力轴承（方法同径向轴承）（自学）,结构：空心、实心、单环、多环,实心式：,空心式：,实心式：边缘v大，磨损快，中间p，压力分布不均
7、。,空心式：压力分布均匀性。,6、液体动力润滑的基本方程式,一、液体动压润滑基本方程雷诺方程,1、建模,为方便研究，作如下假设：,研究对象：被润滑油隔开作相对运动的两刚体，一个以v运动，一个静止。,1）忽略p-效应（压粘效应）,一般情况适用，对高副不适用（如齿轮）,2）油沿z方向无流动，即无限宽轴承,B（无限宽）：一维方程,3）层流（一般中高速情况；特高速“湍流”、“紊流”）,4）油与表面吸附，一起运动或静止,5）不计油的惯性力和重力,6）油不可压缩：=const,2、求解,针对“连续介质”，通过取“微单元体”手段：,由于：,连续流动方程：任何截面沿x方向单位宽度流量qx相等,一维雷诺方程（R
8、E）,二、油楔承载机理,p 积分油膜承载能力 平衡外载,可见，对收敛形油楔，油楔内各处油压大于入口、出口处油压正压力承载。,进口小、出口大，油压p低于出口、入口压力（负压）,不能承载，相反使两表面相吸。,1、润滑油有一定粘度。,2、有一定相对滑动速度v。承载能力v；,3、相对滑动面之间必须形成收敛形间隙， 即：油从大口流进，小口流出。 （入口、出口处p油楔内p）,4、有足够充分的供油量。,7、液体动力润滑径向轴承的计算,1）起动阶段。,2）不稳定润滑阶段，轴瓦摩擦力作用下“爬坡”。,一、动力润滑状态的建立：三阶段,1、固定参数,R轴承孔半径（D）；,r轴颈半径（d）；,相对间隙：,；宽径比：B
9、/d。,二、几何关系,2、动态参数（变参数）,偏心距：,偏心率：,表示偏心程度,最小油膜厚度：,（hmin）,任一位置处，油膜厚度h：,三、承载能力和索氏数S0, 轴承包角，轴瓦连续包围轴颈所对应的角度。,1+2 承载油膜角,1 油膜起始角,2 油膜终止角,p=pmax处：h=h0，=0,当B=，即无限宽轴承时，油沿轴向无流动，一维RE,得：,积分一次得任意处的油膜压力p：,在1至2区间内，沿外载荷方向单位宽度的油膜力为：,对有限宽轴承，若不计端泄，油膜承载力F为：,S0 索氏数，无量纲,S0 ,单位：F N，B、d m， Pas， rad/s,轴承实际承载能力小于上式（端泄）,计入端泄时：,
10、B/d 端泄 S0,其它参数相同时，S0 F，承载力,B/d一定： S0 F，, hmin,但保证流体动力润滑：,， 承载能力,四、流量计算,体积流量：,五、功耗计算, 摩擦特性系数,P350：图17.19,P350：图17.20,t 油温升 t = t2t1,平均温度：,t2max 表17.5,六、热平衡计算,摩擦功热量：,流动的润滑油带走：,通过轴承座散热：,S 安全系数，考虑表面形状不准确和零件变形，S2 一般可取S=2；,八、参数选择,1、宽径比B/d,七、保证液体动力润滑的条件（充分条件）：,Rz1、Rz2 轴颈、轴瓦表面微观不平度的十点高度，,3、油粘度, F 承载能力，但易发热,
11、4、平均压强p,p F一定时，B、d可，尺寸；传动较平稳,p hmin 不易形成动压润滑，磨损,p F，轴颈运动易失稳,2、相对间隙,高速：发热严重 使 q 端泄，温升,3、由于影响液体动压轴承的参数较多，相互影响，所以设计中若调整了某一参数，将会影响其它参数，凡受到影响的参数都应重新计算。,注意：,1、液体动力润滑轴承在启动，停车阶段处于非液体摩擦状态，设计时，应验算pp，vv，pvpv,2、零件有制造误差，计算时应分别对上偏差对应的max下偏差对应的min两种状态进行计算，必须同时满足液体动压状态的充分条件。,若一轴承，不满足液体动力润滑状态，可采取如下措施：,1、降低Rz1、Rz2，加工精度,2、适当,3、适当n,公式应用：,否则，不能形成动压润滑，措施： B、d、S0hmin,
