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1、第十二章 滑动轴承,12.1 概述,轴颈 轴瓦,滑动轴承的基本结构,一、滑动轴承的分类,按滑动轴承工作时轴瓦和轴颈表面间呈现的摩擦状态，滑动轴承可分为:,液体摩擦轴承,非液体摩擦轴承,液体动压润滑轴承,液体静压润滑轴承,按滑动轴承承受载荷的方向可分为:,径向滑动轴承,推力滑动轴承,二、滑动轴承的特点和应用,非液体摩擦滑动轴承： 结构简单，使用方便，但损耗较大。 液体摩擦轴承的特点有（与滚动轴承比）： （1）在高速重载下能正常工作，寿命长； （2）精度高，液体摩擦轴承磨损小（如葛洲坝电 站推力轴承最近拆卸后发现表面刀痕还在）； （3）滑动轴承可做成剖分式的，能满足特殊 结构的需要；,（4）液体摩
2、擦轴承具有很好的缓冲和阻尼作用， 可以吸收振动，缓和冲击； （5）滑动轴承的径向尺寸比滚动轴承的小（摩擦发 生在轴瓦和轴颈表面之间，而滚动轴承的摩擦 发生在套圈和滚动体之间）； （6）但起动过程不易形成油膜，摩擦阻力较大。 适宜使用在剖分结构（如发动机连杆与曲轴之间）、特高速、特低速、特重载、无法润滑等场所,12.2 滑动轴承的结构形式,一、径向滑动轴承,1.整体式径向滑动轴承,轴颈+轴瓦+轴承座 结构简单；但磨损后间隙过大时无法调整;轴颈只能从轴承端部安装和拆卸,2.剖分式径向滑动轴承（剖分位置十分重要）,剖分式径向滑动轴承装拆方便,还可以通过增减剖分面上的调整垫片的厚度来调整间隙。,垂直载
3、荷用,倾斜载荷用,二、推力滑动轴承 由轴承座和推力轴颈组成,d0=(0.40.6)d,d=d1+2S S=(0.10.3)d1 d0=1.1d1 S1=(23)S,12.3 轴瓦的材料和结构,滑动轴承材料指的是轴瓦材料 滑动轴承的失效形式主要是轴瓦的胶合和磨损,一、对轴瓦材料的要求,（1）有足够的疲劳强度，保证足够的疲劳寿命； （2）有足够的抗压强度，防止产生塑性变形； （3）有良好的减摩性和耐磨性，提高效率、减小磨损； （4）具有较好的抗胶合性，防止粘着磨损； （5）对润滑油要有较好的吸附能力，易形成边界膜； （6）有较好的适应性和嵌藏性，容纳固体颗粒、避免划伤； （7）良好的导热性，散热好
4、、防止烧瓦； （8）经济性、加工工艺性好。,二、常用的轴瓦材料及其性质,轴瓦材料可分为三类：金属材料、粉末冶金材料和非金属材料,金属材料包括轴承合金、青铜、黄铜、铝合金和铸铁,（1）轴承合金：,轴承合金又称白金或巴氏合金,锡基轴承合金，如ZChSnSb10-6，ZChSnSb8-4,铅基轴承合金，如ZChPbSb16-16-2，ZChPbSb15-15-3,这两种轴承合金都有较好的跑合性、耐磨性和抗胶合性,但轴承合金强度不高，价格很贵。,在钢或铜制成的轴瓦内表面上浇注一层轴承合金，这层轴承合金称轴承衬，钢或铜制成的轴瓦基体称瓦背。,（2）青铜,抗胶合能力仅次于轴承合金，强度较高,铸锡磷青铜：减
5、摩、抗磨好，强度高，用于重载。,铅青铜：抗疲劳、导热、高温时铅起润滑作用。,铝青铜：抗冲击强、抗胶合差。,（3）黄铜：滑动速度不高，综合性能不如轴承合金、青铜。,（4）铝合金：强度高、导热好、价格便宜，抗胶合差、耐磨差。,（5）铸铁：价格便宜，低速、轻载。,（6）粉末冶金材料：含油轴承，铁-石墨、青铜-石墨,（7）轴承塑料：摩擦系数小，耐冲击，导热性差。,三、轴瓦结构,单金属轴瓦：结构简单，成本低,双金属轴瓦：节省贵重金属,双金属轴瓦的瓦背和轴承衬的联接形式见下表,整体式轴瓦,轴瓦和轴承座一般采用过盈配合,为了向摩擦表面间加注润滑剂,在轴承上方开设注油孔,剖分式轴瓦,为了向摩擦表面输送和分布润
6、滑剂，在轴瓦内面开有油沟,整体式,剖分式,轴瓦上的油沟,油沟位置对承载能力的影响,液体摩擦轴承的油沟应开在非承载区，周向油沟应靠近轴承的两端。,油室：对某些载荷较大的轴承,在轴瓦内开有油室,轴瓦的应用,弹塑瓦滑动轴承应用,弹塑瓦推力轴承,弹塑瓦滑动轴承应用,弹塑瓦导轴承,弹塑瓦滑动轴承应用,弹塑瓦径向轴承,12.4 非液体摩擦轴承的计算,主要失效形式：胶合和磨损； 润滑状态：混合摩擦； 轴承的温升：限制单位面积上的摩擦功 fpv； 轴承计算的目的：保持边界膜不被破坏。,一、非液体摩擦径向滑动轴承的计算,1. 验算压强 p,压强 p过大可能使轴瓦产生塑性变形破坏边界膜,应保证压强不超过允许值p,
7、即,MPa,2.验算 值,值大表明摩擦功大,温升大,边界膜易破坏,其限制条件为:,MPam/s,3.验算速度,对于跨度较大的轴,m/s,二、非液体摩擦推力滑动轴承的计算,1.验算压强 p,MPa,2.验算 pvm值,MPams-1,三、非液体摩擦径向滑动轴承的配合,12.8 润滑剂与润滑装置,一、滑动轴承用润滑剂的选择,1.液体摩擦轴承用润滑油的选择,(1)重载有冲击时的选择较高的粘度;,(2)高速、轻载时选择较低的粘度,2.非液体摩擦轴承用润滑剂的选择,非液体摩擦轴承有的用润滑油,有的用润滑脂。这要用系数K来估计,当 时可选用润滑脂来润滑, 时则需用润滑油润滑,连续润滑： 比较重要的轴承应当
8、采用连续润滑方式,油芯式油杯,油环润滑,滴油润滑,油环润滑,浸油润滑,飞溅润滑,压力循环润滑,二、润滑方式及润滑装置,1、油润滑,注油器,针阀式油杯,间歇润滑 对于小型、低速或间歇运动的机器可采用间歇式润滑。,2、脂润滑 采用间歇式润滑， 旋盖式油杯,12.5 液体动压形成原理及基本方程,液体摩擦轴承分为:,流体动压轴承,流体静压轴承,径向轴承,推力轴承,轴颈和轴承两相对运动表面间完全被一层油膜所分开,一、流体动压润滑形成原理,1.基本假设,(1)两板间流体作层流运动；,(2)两板间流体是牛顿流体，其粘度只随温度的变化而改变,忽略压力对粘度的影响，而且流体是不可压缩的；,(3)与两板M、N相接
9、触的流体层与板间无滑动出现；,（4）流体的重力和流动过程中产生的惯性力可以略去；,（5）由于间隙很小，压力p沿y方向大小不变；,（6）平板沿Z方向无限长，所以流体沿Z方向无流动。,2.流体动压力的形成及承载原理,从层流运动的油膜中取一微单元体进行分析,可得,此式说明压力沿x方向的变化率与速度梯度沿y方向的变化率成正比。,将,代入,得,流体动压力的形成和压力油膜承载原理,靠运动表面带动粘性流体以足够的速度流经收敛形间隙时,流体内所产生压力叫流体动压力,间隙内具有动压力的油层称为流体动压油膜,3.形成流体动压的条件,形成流体动压的必要条件:,(1)流体必须流经收敛间隙,而且间隙倾角越大则产生的油膜
10、压力越大；,(2)流体必须有足够的速度；,(3)流体必须是粘性流体。,二、流体动压基本方程,变形并积分,此式称为一维流体动压基本方程，也叫一维雷诺方程,将,得,12.6 液体动压径向滑动轴承的计算,一、径向滑动轴承的工作过程,二、径向滑动轴承的几何参数及其基本方程的形式,径向滑动轴承的几何参数如下,h=C+ecos,hmin=C-e=C(1- ),h0=C+ecos0,此式即为动压径向滑动轴承的基本方程， 也就是压力沿圆周方向的变化率。,（12-8）,h=C+ecos,h0=C+ecos0,压力沿圆周方向曲线方程,微小面积上油膜力的垂直分量,单位长度上油膜力的垂直分量之和,三、径向滑动轴承的承
11、载系数和最小油膜厚度计算,油膜压力分布,微小面积,影响最小油膜厚度的因素很多，可以用一个表示这些因素综合影响的无量纲数承载量系数来反映,沿垂直方向的总油膜力,（12-10）,由式（12-10）可得,（12-11）,轴承稳定工作时,外载荷,和总油膜力和垂直分量P相平衡,即,最小油膜厚度必须满足:,设计时,根据长径比L/d用式(12-11)计算 ,然后由滑动轴承 图查得再由下式计算得 。,四、滑动轴承的热平衡计算,在热平衡状态，对于非压力供油的径向滑动轴承有,Q润滑油的流量,，Ks在50140之间选取,式中：,轴承的摩擦特性系数,轴承的流量系数,Cf、CQ是无量纲参数，是相对偏心距和长径比L/d的
12、函数,一般取 tm=50 t0=6070 ti=3040,五、耗油量和摩擦功率,（1）耗油量,（2）摩擦功率,W,六、滑动轴承主要参数和选择,在液体摩擦滑动轴承设计中已知条件通常是：,作用在轴颈上的径向载荷 ，轴颈直径 和轴的转数 ，以及轴承的工作条件等。,轴承的设计计算就是选择合适的参数，使轴承的最小油膜厚度（ ）满足式（12-12），使温升（ ）在规定的范围,1.轴承长颈比L/d的选择,2.相对间隙=C/r和轴承配合的选择,选择的经验公式为,按最大间隙计算最小油膜厚度 按最小间隙进行热平衡计算,L/d大时：轴瓦压强变小、最小油膜厚度增加、承载能力变大 油流量变小、温升高，边缘易接触。,对最
13、小油膜厚度、摩擦功、流量、平均温度均有影响。,3.润滑油的选择及粘度的确定,4.最小油膜厚度许用值的确定,粘度高：油膜厚度大、承载能力大，易发热。,载荷大：选高粘度油,由表面不平度来确定,速度高：选低粘度油,七、滑动轴承摩擦特性曲线,润滑油的内摩擦力与轴承的摩擦特性系数 有关。,1、液体摩擦状态 速度与载荷的变化引起粘度与摩擦系数的变化，使轴承处于某一平衡状态,2、混合摩擦状态 当载荷增大时，进入部分膜状态,3、边界摩擦状态 当速度变小时，边界膜润滑,12.7 多油楔动压轴承简介,一、多油楔滑动轴承,当轴承具有一个压力区时称单油楔轴承,椭圆轴承,摆动瓦多油楔轴承,三油楔轴承,二、多油楔推力轴承,根据瓦块固定与否，分为固定瓦和摆动瓦推力轴承,
