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1、作业 P143 二-4、5、8、13； 三-1 上交：P145 四-2、7 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 1、根据轴承工作的摩擦性质分 滑动(摩擦)轴承 滚动(摩擦)轴承 2、根据承载方向分 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； 3、根据轴承摩擦状态分（p58，图4.1） 干摩擦：两表面直接接触； 干摩擦液体摩擦边界摩擦 对于要求低摩擦的摩擦副，液
2、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。 因此在滑动轴承中不允许出现干摩擦。 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 摩擦表面间有润滑油存
3、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 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 由于两摩擦表面被油隔开 而不直接接触，摩擦系
4、数极小 （f0.0010.01） 。可以显 著的减少摩擦和磨损。 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。 由实验得到摩擦特性曲线 ： 滑动轴承的摩擦特性曲线 图示的纵坐标表示摩擦 系数。横坐标表示轴承特 性数，其中n是轴的转速 ；是润滑剂的动力粘度 ；p是轴承的压强。 4) 混合摩擦（也称为非液体摩擦） 二、液体润滑滑动轴承分类 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、
5、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、（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。 工业上常用运动粘度： （斯St） P73对于层流（牛顿流体）： 3、粘度的测定 2种方法2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。 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/m
6、3 ) m2 /s 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。 1轴承座；2整体轴瓦；3油孔；4螺纹孔 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
7、式 特点于整体式相反。 1轴承座； 2轴承盖； 3双头螺柱； 4螺纹孔； 5油孔； 6油槽； 7剖分式轴瓦 剖分式滑动轴承 （宽径比）时，采用。 三、自动调心轴承 3、轴瓦结构 按构造 分 类 整体式 对开式 减摩材料轴承衬轴承衬 按材料 分 类 单金属 多金属 按加工 分 类 铸造 轧制 轴承衬轴承衬 整体式轴瓦整体式轴瓦 剖分式轴瓦剖分式轴瓦 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：不能开在油膜承载区不能开在油膜承载区，否则，承载能力承载能力 油沟长度0.8B（轴瓦宽度），即不能开通，否则漏油不能开通，否则漏油。 注意：注意： 4、滑动轴承材料 轴承
8、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、 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。基体 内均匀悬浮锑锡及铜锡的硬晶粒。 3) 锡锑轴承合金和铅锑轴承合金的优缺点： 锡锑轴承合金： 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； 常 用于高速、重载的轴承； 价格较贵且高温
9、时机械 强度较差； 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。 强度低，仅用作轴承衬 2、 青铜 主要是铜与锡、铅、锌和铝的合金，是运用最广 的轴承材料。 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。 3、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
10、油轴承。 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。 非金属材料塑性、橡胶等. 一、润滑剂 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（粘度） 2.半固体润滑剂润滑脂（稠度和针入度） 3.固体润滑剂（石墨、二硫化钼等） 5、润滑剂和润滑装置 二、润滑装置 润滑剂的供应方法可以分为分散润滑和集中润滑 。集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。
11、各种润滑装置 油芯式油杯 针阀式油杯 1手柄 2.螺母 3.针杆 4.簧片 5.观察孔 6.滤网 油环润滑 飞溅润滑 润滑脂油杯 6、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维持边界油膜不破裂。 计算方法：简化计算（条件性计算） 复杂 失 效 形 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。 目的目的：防止防止p p过高，油被挤出过高，油被挤出，产生产生 “ “过度磨损过度磨损”。 2、限制pv值 Mp
12、am/s pv摩擦功耗发热量易胶合 目的目的：限制pv是为了限制轴承温升、防止胶合限制轴承温升、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 目的目的：防止防止v v过高而过高而加速磨损加速磨损。 已知：径向载荷F，转速n，宽径比 v，p，pv。 求：保证混合润滑条件下的轴颈直径d=？ 解：1）由： 综合应用： 2）由： 1) d 2) 三、推力轴承（方法同径向轴承） 结构：空心、实心、单环、多环 实心式：实心式： 空心式：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。 6、液体动力润滑的基本方程式 一、液体动压润滑基本方程
13、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 即：油层流速 y=0，u=v(板速) y=h，u=0(静止板) 5）不计油的惯性力和重力 6）油不可压缩：=const 端泄 端泄 B B为有限宽时：二维方程 2、求解 针对“连续介质”，通过取“微单元体”手段： 由于： 流速方程： 剪切流(直线分布)压力流(抛物线分
14、布) 二次积分 代入边界条件： y=0，u=v；y=h，u=0 连续流动方程：任何截面沿x方向单位宽度流量qx相等 设在最大油压Pmax处，h=h0(即 时，h=h0)，此时： 一维雷诺方程（RE） 二、油楔承载机理 由RE 油压变化与、v、h有关 p 积分油膜承载能力 平衡外载 当hh0时，油压为增函数； 当h=h0时， ，p=pmax； 当hh0时，油压为减函数。 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。 任何截面处h=h0， =0，不能产生高于出口、入口处的 油压不能承载。 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。 若二板
15、平行： v 若二滑动表面为扩散形： v 1、润滑油有一定粘度粘度 。 2、有一定相对滑动速度相对滑动速度v v。承载能力v； 3、相对滑动面之间必须形成收敛形间隙收敛形间隙， 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充分的供油量。 ，承载能力。 液体动压润滑形成的必要必要条件条件：P344 n o1 o o1 o o1 o o1 o n n 静止启动 不稳定运行 稳定运行 RR RR 金属直接 接触 摩擦力使 轴颈右移 油膜压力将轴 颈托起 其合力将轴颈 左推 油膜压力将轴 颈完全托起 其合力与外载 平衡 油膜压力 偏心距 e 7、液体动力润滑径向轴承的计算 一、向心动压滑动轴承的工作过程 1、固定参数 R轴承孔半径（D）；r轴颈半径（d）； 半径间隙：半径间隙： （直径间隙）； 相对间隙：相对间隙：；宽径比宽径比：B/d。 二、几何关系 2、动态参数（变参数） 偏心距偏心距： 偏心率偏心率： 表示偏心程度 最小油膜厚度：最小油膜厚度： （hmin） 任一位置处，油膜厚度h： 偏位角偏位角 ：连心线与外载F方向之间的夹角。 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，=
