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1、第12章 滑动轴承,12-1 概述,12-2 滑动轴承的主要结构形式,12-3 滑动轴承的失效形式及常用材料,12-4 轴瓦结构,12-5 滑动轴承润滑剂的选择,12-6 不完全液体润滑滑动轴承设计计算,12-7 液体动力润滑径向滑动轴承设计计算,12-8 其它形式滑动轴承简介,轴承的功用：用来支承轴及轴上零件 。,12-1 概 述,1）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。,3）具有一定的支承精度，保证被支承零件的回转精度。,轴承的基本要求：,一、滑动轴承的特点及应用,1、特点,1）滑动轴承在高速、高精度、重载荷及结构上要求剖分的场合下都有很大的优
2、越性；2）有吸振、缓冲作用；3）径向尺寸小于滚动轴承；4）特殊介质下可良好工作。,2、滑动轴承的应用领域,1) 工作转速特高的轴承，如汽轮发电机；,2) 要求对轴的支承位置特别精确的轴承，如精密磨床；,3) 特重型的轴承，如水轮发电机；,4) 承受巨大冲击和振动载荷的轴承，如破碎机；,5) 根据装配要求必须做成剖分式的轴承，如曲轴轴承；,6) 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；,7) 轴承处径向尺寸受到限制时，可采用滑动轴承。 如多辊轧钢机。,分类,二、滑动轴承的分类,按承载方向分,按润滑状态分,径向轴承 承受径向载荷,止推轴承 承受轴向载荷,液体润滑滑
3、动轴承,不完全液体润滑滑动轴承,自润滑滑动轴承,按承载机理分,液体动压润滑轴承,液体静压润滑轴承,三、滑动轴承的设计内容,轴承形式和结构的设计；轴瓦的结构设计和轴承材料的选取；轴承的结构参数的确定；润滑剂的选取及其供应；轴承的工作能力及热平衡计算。,一、 整体式径向滑动轴承,组成：,12-2 滑动轴承的主要结构形式,油杯孔,轴承,1) 结构简单，成本低廉。,应用场合：低速、轻载或间歇性工作的机器中。,2) 因磨损而造成的间隙无法调整。,3) 只能沿轴向装拆。,轴承座,特点：,整体轴承座和由减摩材料制成的整体轴瓦。,将轴承座或轴瓦剖分制造，两部分用螺柱连接。,螺纹孔,轴承座,轴承盖,连接螺栓,剖
4、分轴瓦,二、对开式径向滑动轴承,特点：装拆方便，轴瓦磨损后轴承间隙可调。,应用场合：低速、轻载或间歇性工作的机器。,组成：轴承座、轴承盖、剖分式轴瓦和双头螺柱等。,注意：剖分面、轴承衬、油沟。,组成：轴承座和止推轴颈。,三、止推滑动轴承,空心式轴颈接触面上压力分布较均匀，润滑条件 比实心式要好。,单环式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。,多环式 不仅能承受较大的轴向载荷，有时还可承受双向轴向载荷。但各环之间载荷分布不均。,12-3 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,磨粒磨损进入轴承间隙的硬颗粒有的嵌入轴承表面，有的游离于间隙中并随轴一
5、起转动，对轴承表面起研磨作用。加剧轴承的磨损导致几何形状改变、精度损失，轴承间隙加大，使轴承性能在预期寿命前急剧恶化。,刮伤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。,咬粘（胶合）当温升过高，载荷过大时，导致油膜破裂，或因供油不足时，油膜不易形成，使轴颈和轴承的相对运动表面材料发生粘附和迁移，造成轴承损坏。严重时可能导致抱死，相对运动中止。,疲劳剥落在载荷的反复作用下，轴承表面出现与滑动方向垂直的疲劳裂纹，当裂纹向轴承衬与衬背结合面扩展后，造成轴承材料的剥落。,腐蚀润滑剂在使用中不断氧化，所生成的酸性物质对轴承材料有腐蚀，材料腐蚀易形成点状剥落。氧、硫、水分等也
6、会对轴承衬产生腐蚀。,其它失效形式:,气蚀气流冲蚀零件表面引起的机械磨损；,流体侵蚀流体冲蚀零件表面引起的机械磨损；,电侵蚀电化学或电离作用引起的机械磨损；,微动磨损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。,轴瓦失效实例:,汽车用滑动轴承故障原因的平均比率,二、滑动轴承的材料,1、对轴承材料性能的要求,1) 良好的减摩性、耐磨性和抗咬粘性能。,2) 良好的摩擦顺应性、嵌入性和磨合性。,3) 足够的强度和抗腐蚀能力。,轴承材料是指在轴承结构中直接参与摩擦部分的材料，如轴瓦和轴承衬的材料。,4) 良好的导热性、工艺性和经济性等。,工程上常用浇铸或压合的方法将两种不
7、同的金属组合在一起，性能上取长补短。,当轴瓦由一种材料制造时直接称轴瓦，而当轴承内表面上浇铸或轧制一层合金时轴瓦被称作瓦背或衬背，也称轴瓦，内表面上的轴承合金称作轴承衬。,滑动轴承材料,金属材料,非金属材料,轴承合金,铜合金,铝基合金,铸铁,多孔质金属材料,塑料,碳石墨,橡胶,2、常用轴承材料,木材,1) 轴承合金（通称巴氏合金或白合金）,轴承合金是锡、铅、锑、铜的合金。摩擦顺应性、嵌入性和磨合性好，不易与轴咬粘，是优良的轴承材料。但强度低，不能单独制作轴瓦，只能粘附在青铜、钢或铸铁轴瓦上作轴承衬。适用于重载、中高速的场合，价格较贵。,2）铜合金,强度高，减摩性、耐磨性好，且青铜的减摩性和耐磨
8、性比黄铜好，故青铜是最常用的材料。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。工作温度高达250 。,铝青铜,铅青铜,锡青铜,减摩、耐磨性好，磨合性及嵌入性稍 差，适用于中速重载场合。,抗粘附能力强，承受变载荷和冲击载 荷的能力强，适用于高速重载场合。,强度高，硬度高，抗冲击能力强，抗粘附能力较差，适应于低速重载场合。,黄 铜,适用于低速中载场合。,3）铝基合金,疲劳强度高，导热性好，耐蚀性好，摩擦性能较好，但抗胶合能力差，耐磨性差，要求轴颈具有较好的表面粗糙度。铝基合金可单独制作轴套，也可作轴承衬附着于钢制衬背上。在部分领域取代了较贵的轴承合金与青铜。,4) 铸铁,包括灰铸铁
9、、耐磨铸铁、球墨铸铁等，铸铁中的片状或球状石墨在材料表面覆盖后，可以形成一层起润滑作用的石墨润滑层，可起到减摩、耐磨作用。但铸铁脆性大，磨合性能差。适用于轻载、低速和不受冲击的场合。一般单独作轴瓦。,含油轴承： 用粉末冶金制作的轴承，具有多孔组织，可存储润滑油。可用于加油不方便的场合。含油轴承加一次油，可使用较长时间。,又称粉末冶金材料。是由多种不同金属粉末压制烧结而成的多孔结构的材料。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。适用于平稳无冲击载荷及中低速情况。,5) 多孔质金属材料,塑料：耐腐蚀，有一定的自润滑作用，高温下有一定润滑能力，嵌入性好，不易擦
10、伤配合表面，减摩、耐磨性都较好。但热传导能力差，线膨胀系数大，强度低，承载能力小 。,6) 非金属材料,碳-石墨：是电机电刷常用材料，具有自润滑性，用于不良环境中。,橡胶：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。,木材：具有多孔质结构，可用填充剂来改善性能，可在灰尘极多的环境中使用。,12-4 轴 瓦 结 构,一、轴瓦的形式和结构,整体式轴瓦,对开式轴瓦,需从轴端安装和拆卸，可修复性差。,可以直接从轴的中部安装和拆卸，可修复。,薄壁轴瓦,厚壁轴瓦,节省材料，但刚度不足，故对轴承座孔的加工精度要求高 。,具有足够的强度和刚度，可降低对轴承座
11、孔的加工精度要求。,单一材料,两种材料,强度足够的材料可以直接作成轴瓦，如黄铜，灰铸铁。,轴瓦强度不足，故采用多种材料制作轴瓦。,铸造轴瓦,卷制轴套,铸造工艺性好，单件、大批生产均可，适用于厚壁轴瓦。,只适用于薄壁轴瓦，具有很高的生产率。,将轴瓦一端或两端做凸缘。,凸缘定位,二、轴瓦的定位方法,轴向定位,凸耳(定位唇)定位,凸耳,凸缘,目的：防止轴瓦与轴承座之间产生轴向和周向的相 对移动。,紧定螺钉,周向定位,销钉,对于整体式滑动轴承，常用过盈配合实现轴向和周向的定位。,三、油孔和油槽,作用：把润滑油导入轴颈和轴承所构成的运动副表面。,进油孔,油槽,开孔原则：,2) 轴向油槽的长度应稍小于轴承
12、的宽度，以防止润滑油流失。,1) 尽量开在非承载区或油膜压力较小的区域，既要方便供油又不降低轴承的承载能力；,双轴向油槽开在轴承剖分面上,单轴向油槽开在最大油膜厚度处,轴向油槽：,周向油槽：适用于载荷方向变化范围大的场合。通常位于轴承宽度中部，将轴承表面划分为两个独立部分。对于同样宽度的轴承，开设周向油槽比开设轴向油槽的承载能力低。,对于不完全液体润滑径向轴承，常用油槽形状如下：,12-5 滑动轴承润滑剂的选择,一、润滑脂及其选择,特点：可在滑动表面形成一层油膜。流动性极差。,适用场合 ：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。,1）当压力高和滑动速度低时，选择针入度小一些
13、的品种；反之，选择针入度大一些的品种。,选择原则：,2）所用润滑脂的滴点，一般应较轴承的工作温度高约2030，以免工作时润滑脂过多地流失。,3）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润滑脂。,但p 10 Mpa时可忽略。变化很小。,润滑油的特性：,温度 t ,压力p ,选用原则：,1) 载荷大、转速低的轴承，宜选用粘度大的油；,2) 载荷小、转速高的轴承，宜选用粘度小的油；, , ,二、润滑油及其选择,3) 高温时，粘度应高一些；低温时，粘度可低一些。,适用场合：用于一些有特殊要求的场合。,使用方式：,1）调和在润滑油中；,2）涂覆、烧结在
14、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,三、固体润滑剂及其选择,特点：可在滑动表面形成固体膜。,例如：二硫化钼用粘结剂调配涂在轴承摩擦表面上可以大大提高摩擦副的磨损寿命。将全熔金属注到石墨或碳石墨零件的孔隙中，或经过烧结制成轴瓦可获得较高的粘附能力。,12-6 不完全液体润滑滑动轴承设计计算,工作状态： 因采用润滑脂、油绳或滴油润滑，轴承中得不到足够的润滑剂，相对表面间难以形成一个完全的承载油膜，轴承只能在混合摩擦润滑状态下运转。,工作条件： 边界油膜不破裂，轮廓凹谷内有液体润滑。,设计准则： 保证边界油膜不破裂。,因边界膜强度与温度、轴承材料、轴颈和轴承表面
15、粗糙度、润滑油供给等有关，目前尚无精确的计算方法，但一般可作条件性计算。,校核内容：,2）验算轴承的pv值pvpv；以控制轴承的发热量。,3）验算滑动速度vv。,p，pv的验算都是平均值。考虑到轴瓦不同心，受载时轴线弯曲及载荷变化等因素，局部的p或pv可能不足，故应校核滑动速度v 。,fpv是摩擦力，限制pv 即间接限制摩擦发热。,1）验算平均压力 p p，以保证强度要求；,一、径向滑动轴承的设计计算,已知条件：轴承所受径向载荷F (N)、轴颈转速n(r/min)及轴颈直径d (mm) 。,1、验算轴承的平均压力p （防止轴承产生过度磨损）,B轴瓦宽度，p许用压力。,2、验算轴承的pv值（控制
16、轴承发热量，限制轴承温升，防止胶合失效）,v轴颈圆周速度，m/s；, pv轴承材料的pv许用值。,n轴颈转速，r/min；,3、验算滑动速度v （防止滑动速度过大引起过度磨损）,v材料的许用滑动速度,v v,配合选择：一般可选 H9/d9或H8/f7、H7/f6,二、止推滑动轴承的计算,已知条件：轴向载荷Fa (N)、轴颈转速n(r/mm)、轴环直径d2（mm）和轴承孔直径d1(mm)，以及轴环数目z。,1、验算轴承的平均压力,因多环式止推轴承中的载荷在各环间分布不均， p和pv值应分别比单环式的降低50%。,2、验算轴承的pv值,一、流体动力润滑的基本方程,为了得到简化形式的流体动力平衡方程（即雷诺方程），作如下假设：,
