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1、1,第16章 滑动轴承,16.1 摩擦状态 16.2 滑动轴承的特点及结构型式 16.3 轴瓦及轴承衬材料 16.4 轴承润滑材料及方法 16.5 滑动轴承的条件性计算 16.6 液体动力润滑的基本原理 16.8 其他轴承简介 作业：(16.116.3)、16.5,2,概述,1、支承轴及轴上零件，保持轴的旋转精度 2、减少转轴与支承之间的摩擦与磨损,对于高速、重载、高精度、结构上需要剖分的场合，需采用滑动轴承，如汽轮机、离心式压缩机、内燃机、大型电机等。,在低速受冲击载荷作用的机器中，也采用滑动轴承，如水泥搅拌机、滚筒清砂机、破碎机等。,轴承的功用：,分为滑动轴承和滚动轴承两大类。,轴承分类：
2、,滚动轴承是标准件，它具有一系列优点，在一般机器中得到广泛应用。,3,一、摩擦磨损的基本知识：,16.1 摩擦状态,有相对运动的零件，工作时都会有摩擦和磨损。,摩擦是机械运动中的物理现象。,在一般机械中因各种形式的表面损坏而失效的零件占全部零部件报废零部件的80%。,采用润滑是减少摩擦磨损的有效手段。,二、摩擦状态,按表面润滑情况，摩擦可分为： 干摩擦、边界摩擦、流体摩擦和混合摩擦。,4,两摩擦表面间无润滑剂，两固体表面直接接触的摩擦。这种摩擦功率损失大，磨损严重。使得轴承工作时温升强烈，严重时导致轴瓦烧毁。,干摩擦的摩擦阻力最大，f0.3，磨损最严重，零件的使用寿命最短,1、干摩擦,因此在滑
3、动轴承中不允许出现干摩擦。,5,摩擦表面间有润滑油存在，由于润滑油与金属表面的吸附作用，在金属表面上形成了一层极薄的边界油膜。因为油膜厚度小于1m，不足以将两金属表面分隔开，运动时两零件尖峰部分仍直接接触。这种摩擦称为边界摩擦。,多数滑动轴承都是这种摩擦状态。,2、边界摩擦,金属表面覆盖一层油膜后，虽然不能绝对消除表面磨损，但可以起着减轻磨损的作用。,这种摩擦的摩擦系数，f0.10.3,6,当两摩擦表面间有充足的润滑油，并满足一定的条件时，两摩擦表面完全被润滑油分隔开，形成厚度达几十微米的压力油膜。这时只有液体之间的摩擦，这种摩擦称为液体摩擦。,重要轴承采用这种摩擦。,3、液体摩擦,由于两摩擦
4、表面被油隔开而不直接接触，摩擦系数极小（f0.0010.01） 。可以显著的减少摩擦和磨损。,7,混合摩擦介于干摩擦、边界摩擦与液体摩擦之间，在一般机器中最常见。,4. 混合摩擦（也称为非液体摩擦）,摩擦状态,按表面润滑情况，摩擦可分为： 干摩擦、边界摩擦、流体摩擦和混合摩擦。,8,纵坐标：摩擦系数； 横坐标：轴承特性数 n：轴的转速；：润滑剂动力粘度；p：轴承压强,实验得到摩擦特性曲线：,9,16.2 滑动轴承的特点及结构型式,滑动轴承按承受载荷方向：,向心滑动轴承 径向滑动轴承，主要承受 径向载荷Fr。,推力滑动轴承 主要承受轴向载荷Fa。,10,1、径向滑动轴承,适用范围 ：多用在低速、
5、轻载或间歇性工作的机器中。,优点 ：结构简单，成本低廉。,缺点：轴套磨损后，轴承间隙过大时无法调整；另外，只能从轴颈端部装拆，对于重量大的轴或具有中间轴颈的轴，装拆很不方便，甚至在结构上无法实现。,1）整体式滑动轴承,11,2）剖分式滑动轴承,优点：这种轴承装拆方便，且轴瓦磨损后可以用减少剖分面处的垫片厚度来调整轴承间隙，同时，调整后应修刮轴承内孔。,轴承盖和轴承座的剖分面常做成阶梯形，以便对中和防止横向错动。,12,轴承中起支承轴颈作用的零件是轴瓦，因此轴瓦是滑动轴承中的重要零件。,向心滑动轴承的轴瓦内孔是圆柱形。,润滑油由非承载区引入轴颈；,为了便于润滑油均匀分布在轴颈上，进油口开有油沟,
6、13,载荷是垂直向下或略有偏斜时，轴承中分面为水平面；,若载荷方向有较大偏差时，则轴承的中分面也是斜面布置，使中分面垂直或接近垂直于载荷。,14,3）自动调心式滑动轴承,（宽径比）时采用。,15,大型液体润滑的滑动轴承中，一般采用润滑油从两侧导入的结构。 为了使润滑油顺利进入轴瓦与轴间隙，轴瓦两侧面开有油室。,16,2 推力滑动轴承,1) 固定式推力轴承 楔形的倾斜角固定不变，在楔形顶部留出平台，用来承受停车后的轴向载荷。,2)可倾式推力轴承 扇形块的倾斜角能随载荷、转速的变化而自行调整，性能更为优越。,17,16.3 轴瓦及轴承衬材料,1）要有足够的机械强度和可塑性； 2）耐磨、抗胶合能力强
7、； 3）耐腐蚀性好； 4）润滑性能和热学性能好(传热性好、热膨帐系数小)； 5）工艺性好； 6）经济性好。,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。,对材料的要求,18,浇注轴承合金的轴瓦,19,一、 轴承合金（又称白合金、巴氏合金）,1、主要成分是：锡Sn，铅Pb，锑Sb，铜Cu的合金。,2、分锡锑轴承合金和铅锑轴承合金两大类。以锡或铅作基体，悬浮锑锡及铜锡的硬晶粒，硬晶粒起耐磨作用，软基体则增加材料的塑性。,锡锑轴承合金： 1）摩擦系数小，抗胶合性能良好，对油的吸附性强，耐腐蚀性能好，易跑合；2）常用于高速、重载的轴承；3）价格较贵且高温时机械强度较差；4）
8、只能作为轴承衬材料。,铅锑轴承合金： 性能与锡锑轴承合金相近，但材料较脆；不宜承受较大的冲击载荷；一般用于中速、中载的轴承。,20,二、 青铜,主要是铜与锡、铅、锌和铝的合金，运用最广的轴承材料。 强度高，承载能力大，耐磨性与导热性都优于轴承合金。 可在较高的温度下工作。但可塑性差，不易跑合，与之配合的轴颈必须淬硬。 可单独做成轴瓦，也可将青铜浇铸在钢或铸铁轴瓦内壁上 铜与锡的合金称为锡青铜，铅青铜和铝青铜属于无锡青铜。 锡青铜用于高速与重载条件； 铅青铜用于中速和中等载荷条件； 铝青铜用于重载和低速条件。,21,双金属轴承,以优质低碳钢板为基体，表面烧结铅锡青铜合金，经数次高温烧结和致密轧制
9、而成。 结合强度高、承载能力大、耐摩性能好等。特别适合于中速中载及低速高载等场合。 通过特殊工艺手段，在摩擦面上加工出各种油槽、油穴及油孔，适应各种不同润滑工况条件。 广泛应用于汽车发动机、底盘、摩托车离合器、齿轮擦板和起重设备等领域。,22,三、具有特殊性能的轴承材料,粉末冶金是将不同金属粉末再加上石墨、硫、锡或铅等粉末混合后高压成型，再经过高温烧结而成的多孔性结构材料，又称陶瓷金属。 使用前需在热油中浸渍几小时，使孔隙中充 满润滑油，故也称为含油轴承。具有自润滑性能。,在不重要的或低速轻载的轴承中，也常采用灰铸铁或耐磨铸铁作为轴瓦材料。,23,非金属材料,非金属材料以塑料用的最多。 塑料轴
10、承有自润滑性能，也可用油或水润滑。 主要优点： 1）摩擦系数较小； 2）有足够的抗压、疲劳强度，可承受冲击载荷； 3）耐磨性和跑合性好； 4）塑性好，保护轴颈。 但导热性差，线膨胀系数大，不利于轴承尺寸的稳定。,24,自润滑轴承,填充聚四氟乙烯树脂经模塑加工制成悬浮聚合聚四氟乙烯树脂与各种填充剂混合成填充聚四氟乙烯树脂。 与纯聚四氟乙烯轴承套相比具有低磨耗低磨擦系数抗蠕变的优点，可广泛应用于蝶阀、球阀、纺织机、染色机、印刷机轴承套等。,填充聚四氟乙烯轴承套,25,无油润滑轴承,以钢板为基体，中间烧结球形青铜粉，表面轧制聚四氟乙烯（PTFE）和铅的混合物，卷制而成，国外同类产品称为DU。 具有摩
11、擦系数小、耐磨、抗腐蚀性好和无油润滑的特点。能降低成本、减少机械体积，避免咬轴现象和降低机械噪音等。 广泛应用于各种机械的滑动部位，如印刷机、健身器、液压搬运车、微电机、汽车、摩托车与农林业机械等。,26,16.4 轴承润滑材料及方法,一、轴承润滑材料,轴承润滑的目的在于降低摩擦功耗，减少磨损，同时还可起到冷却、吸振、防锈等作用。,润滑对滑动轴承的工作能力和使用寿命有重大影响,润滑剂可以分为：,1.液体润滑剂润滑油 2.半固体润滑剂润滑脂 3.固体润滑剂,27,1、润滑油,粘度表示了液体流动的内摩擦性能。或者说是流体抵抗剪切变形的能力。,润滑油沿油层垂直方向的速度的变化率叫做速度梯度，因此层与
12、层存在的液体内部摩擦剪应力为：,为油层中任一点的速度，,是对应于一点的速度梯度；,是比例系数，即液体的动力粘度，简称粘度。,28,动力粘度：国际单位：N.s/m2（P.as） 物理单位: P（泊）或cP（厘泊），1P=100cP。,动力粘度又称为绝对粘度，主要用于流体动力学计算。,1Pa.s= 1N.s/m2 = 10P=1000cP,运动粘度 等于动力粘度与液体密度的比值：,的国际单位是m2/s，常采用物理单位St（斯）或cSt（厘斯），1St=100cSt=10-4 m2/s,29,润滑油的粘度是随温度的升高而降低的。,润滑油的粘度随压力的升高而增大，当压力不高时（小于100个大气压），变
13、化极小。,润滑油的运动粘度通常用毛细管粘度计测量。,30,工业上润滑油广泛应用矿物油，是从石油中经过提取燃油后剩下的重油，再经过减压蒸馏精制而成。,国家标准中按用途不同分有机械油、汽轮机油及齿轮油等。,根据粘度的不同，每种油又分为不同的牌号，油号越大粘度越高。,31,润滑油的选择,粗糙的表面，选用粘度较高的油； 循环润滑、芯捻润滑时，应选用粘度较低的油； 飞浅润滑应选用高品质、能防止与空气接触而氧化变质或因激烈搅拌而乳化的油。,32,2、 润滑脂,润滑脂是由润滑油和各种稠化剂（如钙、钠、铝、锂等金属皂）混合稠化而成的。,作为基础油的大多数是矿物油，也有合成油。,稠化剂大多数是金属皂类，也有非金
14、属皂类。,根据皂类的不同， 有钙基、钠基、锂基和铝基润滑脂。,钠基脂不耐水而耐高温； 钙基脂耐水但不耐高温； 锂基脂既耐水又耐高温。,33,1）针入度：用质量为150g的标准圆锥体在250C的 恒温下，由脂表面经5秒钟后沉入脂内的深度。,润滑脂的主要性能是：,2）滴点：在规定的加热条件下，润滑脂从标准量杯的孔口滴下第一滴时的温度。,34,3 、固体润滑剂,在摩擦表面间加入固体粉末代替流体膜来润滑，称为固体润滑剂。,常用的固体润滑剂有：石墨、二硫化钼和聚四氟乙烯，另外还有二硫化钨等。,一般在超出润滑油使用范围之外才考虑使用。,35,二、轴承润滑方法,润滑剂的供应方法可以分为分散润滑和集中润滑。集
15、中润滑是对所有润滑点采用统一的润滑系统，通过油管分送润滑油，装置复杂，使用方便。,油润滑有间歇润滑与连续润滑；脂润滑通常采用间歇供应。,各种润滑方法,36,1、油润滑,1）滴油润滑,37,2) 芯捻或线纱润滑 不易调节供油量,3) 油环润滑 只用于水平而连续运转的轴颈 60r/min100r/minn 1500r/min2000r/min。,38,4) 飞溅润滑 如齿轮减速器：利用浸入油中的齿轮转动时将润滑油飞溅成的油沫沿箱壁和油沟流入轴承。,39,5) 浸油润滑 部分轴承直接浸在油中以润滑轴承。,6) 压力循环润滑 重载、振动或交变载荷的工作条件下，能取得良好的润滑效果。,40,2. 脂润滑
16、,润滑脂只能间歇供应 黄油杯是应用最广的脂润滑装置。 润滑脂贮存在杯体里，杯盖用螺纹与杯体联接，旋拧杯盖可将润滑脂压送到轴承孔内。 也常用黄油枪向轴承补充润滑脂。,41,16.5 滑动轴承的条件性计算,非液体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）,42,1、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,一、径向轴承,43,二、推力轴承,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。,空心式：压力分布均匀性。,44,45,解：1）由：,2）由：,46,获得液体润滑的主要方法 ：,利用轴
