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1、浙江大学专用,第十三章 滑动轴承, 13-1 概述, 13-2 滑动轴承的结构型式, 13-3 轴瓦结构和轴承材料, 13-5 混合摩擦润滑滑动轴承的计算, 13-4 润滑剂和润滑方法, 13-6 液体动压润滑的形成及其基本方程, 13-8 液体静压轴承与气体轴承简介, 13-7 液体动压向心滑动轴承的计算,浙江大学专用,1 ）支承轴及轴上零件，并保持轴的旋转精度；,2 ）减少转轴与支承之间的摩擦和磨损,分类：,滚动轴承,轴承的功用：,滑动轴承,应用实例：汽轮机、离心式压缩机、内燃机、大型电机、水泥搅拌机、滚筒清砂机、破碎机等机械常采用滑动轴承。, 13-1 概述,浙江大学专用,一干摩擦。,固
2、体表面直接接触，因而,不用许出现干摩擦！,二边界摩擦。,摩擦状态,功耗,磨损,温度,烧毁轴瓦,运动副表面有一层厚度1 m 的薄油膜，不足以将两金属表面分开，其表面微观高峰部分仍将相互搓削。,比干摩擦的磨损轻， f 0.10.3,有一层压力油膜将两金属表面隔开，彼此不直接接触。,三液体摩擦。,摩擦和磨损极轻， f 0.0010.01,浙江大学专用,在一般机器中，处于以上三种情况的混合状态。,摩擦特性曲线,称无量纲参数 n/p 为轴承特性数-动力粘度， p-压强， n-每秒转数。,浙江大学专用,一、向心滑动轴承,组成：轴承座、轴套或轴瓦、联接螺栓等。, 13-2 滑动轴承的结构形式,整体式向心滑动
3、轴承,剖分式向心滑动轴承,螺纹孔,轴承座,轴承,轴承座,轴承盖,联接螺栓,剖分轴瓦,浙江大学专用,调心轴承（自位轴承）,当轴承宽度较 大时，轴的弯 曲变形或轴承 孔倾斜时，都 会造成轴颈与 轴瓦两端的局 部接触（图 13 3 ），从而 引起剧烈的磨 损和发热因。 此，宽径比 B/d?1.5 时，,常采用自动调心式轴承（图 13 4 ）一般 B/d=0.51.5。,浙江大学专用,作用：用来承受轴向载荷,二、推力滑动轴承,结构特点：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一般为 612 。,-倾角固定，顶部预留平台，,类型,固定式,可倾式,用来承受停车后的
4、载荷。,-倾角随载荷、转速自行调整，性能好。,巴氏合金,浙江大学专用,薄壁轴瓦,轴瓦非承载区内表面开有进油口和油沟，以利于润滑油均匀分布在整个轴径上。,进油孔,油沟,厚壁轴瓦,整体轴套,卷制轴套, 13-3 轴瓦结构和轴承材料,浙江大学专用,轴承中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，既有利于形成动压油膜，又起冷却作用。,油沟形式,宽径比 B/d-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: B/d=0.51,非液体润滑摩擦的滑动轴承: B/d=0.81.5,浙江大学专用,材料要求：,1 ）摩擦系数小；,2 ）导热性好，热膨
5、胀系数小；,3 ）耐磨、耐腐蚀、抗胶合能力强；,4 ）有足够的机械强度和塑性。,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。,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。,一、轴承合金（白合金、巴氏合金）,1 ）锡锑轴承合金,优点： f 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,重载的轴承。,浙江大学专用,2 ）青铜,缺点：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。,工作温度： t120 由于巴式合金熔点低,优点：青铜强度高、承载能力大、耐磨性和导热性 都优于轴承合金工作温
6、度高达 250 。,缺点：可塑性差、不易跑合、与之相配的轴径必须淬硬。,青铜可以单独制成轴瓦，也可以作为轴承衬浇注在钢或铸铁轴瓦上。,铝青铜,铅青铜,锡青铜,中速重载,中速中载,低速重载,浙江大学专用,3 ）具有特殊性能的轴承材料,含油轴承：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。,橡胶轴承：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、钻机等有泥沙的场合。,塑料轴承：具有摩擦系数低、可塑性、跑合性良好、耐磨、耐腐蚀、可用水、油及化学溶液等润滑的优点。,运转时轴瓦温度升高，由于油的膨胀系数比金属大，油自动进入摩擦表面起到润滑作用含油
7、轴承加一次油，可使用较长时间。,铸铁：用于不重要、低速轻载轴承。,缺点：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。,浙江大学专用,浙江大学专用, 13-4 润滑剂和润滑方法,一、润滑剂,作用：降低摩擦功耗、减少磨损、冷却、吸振、防锈等。,分类,液体润滑剂-润滑油,半固体润滑剂-润滑脂,固体润滑剂,1. 润滑油,在用的大部分润滑油为矿物油（石油）,粘度-重要参数,在轴承中，润滑油最重要的物理参数是粘度，它是选择润滑油的主要依据粘度表征液体流动的内摩擦特性。,A,B 两板之间充满了液体， B 板静止，一板水平移动速度为 v 由于液体与金属表面的吸附作用，一板
8、表面的液体速度为 v ，而 B 板表面的液体速度为 0 两板之间的速度呈线性分布。,液体层与层之间摩擦切应力：,- 牛顿液体流动定律,-液体的动力粘度，简称粘度,量纲：力时间/长度 2,单位： N s/m2(Pa s),或泊： 1P=1 dyn s/cm2,运动粘度：,单位： m2/s,或斯圣： cm2/s,或厘斯 cSt ： 1St=100 cSt,实验结果：,分析位置 y 处薄层的受力,我国石油产品是用运动粘度标定的,长、宽、高各，所需的切应力。,浙江大学专用,浙江大学专用,2. 润滑脂,润滑油的特性：,1 ）温度 t ,2 ）压力 p ,选用原则：,1) 载荷大、温度高的轴承，宜选用粘度
9、大的油；,2) 载荷小、转速高的轴承，宜选用粘度小的油；,-润滑油与各种稠化剂（钙、钠、铝、锂等金属皂）混合稠化而成。,优点：密封简单、不需要经常添加、不易流失；对速度和温度不敏感，适用范围广。,但 p10 Mpa 时可忽略变化很小。,粘-温图,L-TSA32,L-TSA32,L-TSA32,L-TSA32,浙江大学专用,3. 固体润滑剂,缺点：摩擦损耗较大、机械效率低，不适宜高速场合。,目前使用最多的是钙基脂，有耐水性，常用于 60 以下的各种机械设备的轴承。,聚氟乙烯树脂,用于润滑油不能胜任工作的场合：高温、低速重载。,石墨,二流化钼（ MoS2 ）,-性能稳定,t350 才开始氧化，可在
10、水中工作。,-摩擦系数低，使用温度范围广 (-60300 )，但遇水性能下降。,-摩擦系数低，只有石墨的一半。,使用方式：,1.调和在润滑油中；,2.涂覆、烧结在摩擦表面形成覆盖膜；,3.混入金属或塑料粉末中烧结成型。,其应用日渐广泛,浙江大学专用,二、润滑方法,1. 油杯,针阀式油杯,旋盖式油杯脂用,压注式油杯,弹簧盖油杯,浙江大学专用,2. 油环,浙江大学专用,一、向心滑动轴承,在油、脂中加入少量石墨或二流化钼粉末，形成边界油膜，填平粗糙表面而减少磨损不能完全排除磨损。,1. 轴承的压强 p,F-径向载荷， B-轴瓦宽度， d-轴径，-许用压强。, 13-5 混合摩擦润滑滑动轴承计算,限制
11、轴承压强 p ，以保证润滑油不被过大的压力挤出，从而避免轴瓦产生过渡的磨损。,2. 轴承的 pv 值 压强限制 p 以保证润滑剂不被挤出,n-转速，-许用值。,浙江大学专用,3. 限制滑动速度 V 压强限制 p 以保证润滑剂不被挤出,v-速度，-许用值。,v ,pv 与功耗成正比，它表征了轴承的发热因素， pv 越大，温升越高，越容易引起油膜的破裂,二、推力轴承,z-轴环数,pvm=pv,考虑承载的不均匀性， ,应降低 2040%,浙江大学专用,一、液体动压润滑的形成, 13-6 液体动压润滑的形成及其基本方程,两平形板之间不能形成压力油膜！,动压油膜-因运动而产生的压力油膜。,浙江大学专用,
12、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；,2.两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芳方向必须保证润滑油从大截面流进，从小截面出来。, Fy=F Fx 0, Fy=F Fx=0,向心轴承动压油膜的形成过程：,静止,爬升,将轴起抬 转速继续升高,稳定运转达到工作转速,e-偏心距,浙江大学专用,二、流体动压润滑的基本方程,假设条件：,1.Z向无限长，润滑油在Z向没有流动；,2.压力 p 不随 y 值的大小而变化；,3.润滑油粘度不随压力而变化；,4.润滑油处于层流状态。,取微单元进行受力分析:,pdydz+(+d )dxdz-(p
13、+dp)dydz dxdz=0,整理后得：,又有：,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 y 积分得：,边界条件：,当 y=0 时， u=-v, C2=-v,当 y=h 时， u=0,浙江大学专用,代入得：,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,b- b 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：,- 一维雷诺方程,由上式可得压力分布曲线: p=f(x),在 b- b 处： h=h0 ， p= pmax,速度梯度 du/dy 呈线性
14、分布，其余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。,浙江大学专用, 13-7 液体动压多油楔轴承简介,将轴瓦内孔做成特殊形状，以产生多个动压油膜，提高轴承的工作稳定性和旋转精度。,一、椭圆轴承,特点：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、承载能力降低矢量之合。,二、三油楔轴承,特点：形成三个动压油膜，提高了旋转精度和稳定性摩擦损耗加大、承载能力降低，制造困难。,固定式,可倾式,制造时两半之间加垫片，镗出圆孔，使用时拆去垫片即可。,浙江大学专用, 13-8 静压轴承与空
15、气轴承简介,一、静压轴承,工作原理：依靠供油装置，将高压油压入轴承间隙中，强制形成油膜。,特点：静压轴承载任何工况下都能胜任工作。,常用节流器,关键器件： 节流器,节流器作用：根据外载荷的变化自动调节各油腔内的压力。,浙江大学专用,二、空气轴承,空气也是一种流体润滑剂，其粘度只有 L- AN7 润滑油的 1/4000 ，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。,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。,气膜厚度-20 m,制造精度,严格过滤,优点： 1)不随温度变化，可用于高温或低温；,2)没有油污染的危险；,3)回转精度高，运行噪音低。,缺点：承载能力不大，密封困难。,浙江大学专用,本章要求,(1) 了解滑动轴承的润滑与摩擦状态。 (2)熟悉滑动轴承的主要结构型式、轴瓦及轴承材料。 (3)了解润滑剂和润滑装置。,
