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1、第八章 滑动轴承(sliding bearing),8-1 概述,8-3 轴瓦结构,8-2 径向滑动轴承的主要类型,8-4 滑动轴承的材料,8-5 不完全液体润滑滑动轴承的条件性计算,8-6 液体动压润滑径向滑动轴承的计算,8-1 概 述,一、分类,轴承的作用是支承轴,保证轴的回转精度。,1. 根据轴承工作的摩擦性质分:滑动轴承、滚动轴承,2.根据滑动轴承承载方向分:径向轴承、止推轴承(推力轴承),3. 根据轴承摩擦状态分:,液体润滑:两表面完全隔开,不完全液体润滑:边界润滑或混合润滑,无润滑:两表面直接接触,对于要求低摩擦的摩擦副,液体润滑是比较理想的状态,维持边界润滑或混合润滑是最低要求。
2、,液体润滑滑动轴承:液体动压轴承、液体静压轴承,二、特点和应用,1承载能力大,耐冲击;,2工作平稳,噪音低;,3结构简单,径向尺寸小;,4起动阻力大,润滑、维护较滚动轴承复杂。,1高速、高精度、重载的场合;如汽轮机、机床等。,2极大型的、极微型的、极简单的场合;如自动化办公设备等。,4受冲击与振动的场合;如轧钢机。,3结构上要求剖分的场合;如曲轴用轴承。,特点,应用,8-2 径向滑动轴承的主要类型,结构简单,成本低,但间隙无法补偿,且只能从轴端装入,适用低速、轻载或间歇工作的场合。无法用于曲轴。,二、对开式(剖分式),一、整体式,三、调心式,特点:轴瓦能自动调整位置,以适应轴的偏斜。 适用于轴
3、的刚度较小或B/D1.5(宽径比),注:调心式轴承必须成对使用。,8-3 轴瓦结构,一、轴瓦的形式和结构,按构造分类,整体式(又称轴套),剖分式,按材料分类,单材料,多材料,如黄铜,灰铸铁等制成的轴瓦。,以钢、铸铁或青铜作轴瓦基体,在其表面浇铸一层或两层很薄的减摩材料(称为轴承衬)。,轴承衬的厚度很小,通常不超过 6 mm。,整体轴套,卷制轴套,厚壁轴瓦,二、油孔和油槽(沟),8-4 滑动轴承的材料,轴承材料轴瓦和轴承衬材料,主要失效:磨损,其次是强度不足引起的疲劳破坏等。,一、材料要求,1. 良好耐磨性、减摩性及磨合性(跑合性),2. 足够的强度、塑性、嵌入性、顺应性,3. 耐腐蚀性,4.
4、导热性好、线膨胀系数小,5. 工艺性,6. 经济性,哇,要求好高啊!,二、常用材料,金属材料: 轴承合金(巴氏合金1839年美国巴比特)作为轴承衬、铜合金、 铝基合金(前景看好)、灰铸铁、耐磨铸铁等。 粉末冶金材料:铁基和铜基,有自润滑性。 非金属材料:工程塑料(酚醛树脂、尼龙、聚四氟乙烯、橡胶等),8-5 不完全液体润滑滑动轴承的条件性计算 (只介绍径向轴承),关键是保证摩擦表面形成一层边界油膜,采用条件计算。,一、限制轴承的平均压强P(比压),P = Fr /Bd P 式中: Fr 径向载荷(N ) B 轴承宽度(mm),d 轴径(mm) P 轴瓦材料的许用压力(MPa ),二、限制轴承P
5、v 值,Pv = Frn/19100B Pv 式中:n 轴颈转速(r/min),限制轴瓦的工作温度,防止胶合。,防止P过高,油被挤出,产生 “过度磨损”,三、限制滑动速度v,v = dn/60 x1000 v 这是为什么?,例:某不完全液体润滑径向滑动轴承,已知轴径d=200mm,轴承宽度B=200mm,轴颈转速n=300r/min,轴瓦材料为ZCuSn10P1,试求其可以承受的最大径向载荷Frmax 。,解:,由表12-2查得:P= 15 MPa, Pv= 15 MPa.m/s,P = Fr /Bd P,Pv = Fr n/19100B Pv,得Fr Pv19100B/n = 15x1910
6、0 x200/300 = 191000 N,则 Frmax = 191000 N,8-6 液体动压润滑径向滑动轴承的计算,1)两表面必须能形成收敛的楔形间隙;,3)两表面之间必须有一定的相对运动速度。,2)两表面之间必须连续充满具有一定粘度的液体;,形成液体动压润滑的条件:,一、动力润滑状态的建立:三阶段,1)起动阶段。,2)不稳定润滑阶段,轴瓦摩擦力作用下“爬坡”。,3)液体动力润滑阶段,n足够大,轴颈中心O向轴承中心O漂移。,主要内容:承载能力 最小油膜厚度 热平衡,无外部压力源,油膜靠摩擦面的相对运动而自动形成。,二、几何关系和承载能力,1. 几何关系,1)直径间隙: =D -d 2)半
7、径间隙: =R -r = /2 3)相对间隙: = /d = 2 /d =2 /2r = /r 4)偏心率: = e/ 0 1 5)最小油膜厚度:hmin= e = (1-)=r(1-)h,2. 承载系数Cp,计算思路:1) 已知 F、 、 、B、v 时 Cp 2) Cp 查表12-7得偏心率 3) 计算最小油膜厚度 hmin= r (1-) 4) 另外,已知Cp 、 、 、B、v 时 F,3. 许用油膜厚度h,式中: S 安全因数 , S 2,一般可取 S=2 RZ1,RZ2 轴颈和轴承孔表面粗糙度,m,在其他条件不变的情况下,外载荷 F,动压润滑轴承的 hmin ,轴承、轴颈表面的微观凸峰
8、可能直接接触,而不能实现液体润滑。,显然,要想实现液体润滑,应满足如下条件:,hmin h= S ( Rz1 + Rz2 ),为什么计算 hmin?,例:某动压径向滑动轴承,轴颈d=120mm,轴承宽度B=108mm,轴颈转速n=1000r/min,相对间隙 = 0.001,润滑油的=0.018Pa.s,RZ1=1.6m,RZ2=3.2m,安全因数S=2。试求该轴承工作时能承受最大的载荷。,解:,hmin= (1-)=h h= S(RZ1+RZ2)=2(1.6+3.2)=9.6 m=9.6x10-3mm = /r = . r =0.001x60 = 0.06mm = 1-h/ = 1 -9.6
9、x10-3/0.06 = 0.84,插值计算:Cp = 4.181,查表12-7,B/d = 108/120=0.9 得到,例:汽轮机主轴转速n=1000r/min,工作载荷F=18000N,轴颈d=180mm,宽径比B/d=0.6,相对间隙 = 0.0015,润滑油的=0.037 Pa.s,试求 , hmin 。,解:,插值计算: = 0.55,hmin= (1-)= . r(1-)= 0.0015x90 x(1-0.55)=0.06mm,若一轴承,不满足液体动压润滑状态,可采取如下措施:,1、降低Rz1、Rz2,加工精度,2、适当 ,3、适当n,即:使Cp变小,则变小, hmin变大。,液体静压滑动轴承,原理:依靠液压系统供给压力油,压力油在轴承腔内强制形成压力油膜, 以隔开摩擦表面。,特点: 在任何转速和预定载荷下轴承均处于液体润滑状态; 轴颈与轴承不直接接触,轴承对材料要求低,寿命长; 油膜刚性大,有良好的吸振性,运转平稳; 需要一套供油设备。,