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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 接触表面要产生切向阻力 即摩擦力 这种现象
2、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Pa s 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
3、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 1Pa s 1N s m2 国际单位制P 泊 物理单位1Pa s 10P1P 100cP Pa s kg m3 m2 s t c 0 0064 Et 0 0055 Et 常用斯St1St 1cm2 s 100cSt 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
4、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
5、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 Mpa
6、 m 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 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
7、 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 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
8、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 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
9、向无流动 一维R E 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 Pa s rad s 轴承实际承载能力小于上式 端泄 计入端泄时 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 t2 t1 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
10、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 S 2一般可取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 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p p v v pv pv 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 S0 hmin
