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1、第十二章 滑动轴承 概述:一摩擦的分类 (详见: P.46. 第四章) 内摩擦: 发生在物质内部、阻碍分子间相对运动的摩擦。 外摩擦: 发生在两接触物体间,阻碍两接触表面相对运动的摩擦。 1按有无相对运动分: 外摩擦可分为: 静摩擦: 两接触物体间仅有相对滑动趋势时的摩擦。 动摩擦: 两接触物体间有相对运动时的摩擦。 2按相对运动形式分: 外摩擦可分为: 1)滚动摩擦: 两接触物体间的相对运动为滚动。 2)滑动摩擦: 两接触物体间的相对运动为滑动。又可分为四种: 干摩擦: 两物体接触面内无任何润滑剂的纯金属接触时的摩擦。 边界摩擦: 两摩擦表面间存在边界膜时的摩擦。 边界膜: 指润油中的极性分
2、子吸附在金属表面(吸附膜)或与金属起化学 反应(反应膜)而形成的一层极薄的分子膜。 流体摩擦: 两摩擦表面完全被润滑油分开时的摩擦。 混合摩擦: 处于边界摩擦与流体摩擦的混合状态时的摩擦。 注: a. 纯金属极易氧化或被油污,故工程中不存在真正的干摩擦,通常 将未经人为润滑的摩擦叫“干摩擦” b. 边界膜分吸附膜和反应膜,极薄,厚度约0.0020.02m. c. 干摩擦时,摩擦和磨损最严重;边界摩擦的摩擦系数约为0.1左 右;混合摩擦时的摩擦系数比边界摩擦的要小得多;流体摩擦是 油分子间的内摩擦,f0.0010.008,此时不存在磨损。二轴承的类型: 1按摩擦性质分: 分二种 1)滚动摩擦轴承
3、 下章介绍 2)滑动摩擦轴承 又可分三种 自润滑轴承: 工作时不加润滑剂。 不完全液体润滑轴承:滑动表面间处于边界润滑或混合润滑状态。 液体润滑轴承: 两滑动表面处于液体润滑状态。 a. 液体动压轴承: 靠两表面间的相对运动来形成压力油膜。 b. 液体静压轴承: 靠液压系统供给的压力油形成压力油膜。 2按承载方向分: 三种 1)径向轴承: 承受径向载荷 2)推力轴承: 承受轴向载荷3)向心推力轴承: 可同时承受径、轴向载荷三滑动轴承的主要应用埸合: 1转速特高 此时,滚动轴承的寿命明显 2轴的支承位置要求特高 此时,滚动轴承因零件多,精度难保证 3特重型 此时,滚动轴承须单件生产,造价很高 4
4、冲击和振动很大 此时,滚动轴承点接触,耐冲击、振动性能差 5按装配要求必须剖分的轴承 6特殊工作条件处(如:水中或腐蚀介质中) 7径向尺寸受限处 滑动轴承的主要结构型式一整体式径向滑动轴承 P.276.图12-1 1结构: 整体式轴承座,内衬减摩材料制成的整体轴套 2特点: 1)优: 结构简单,成本低廉。2)缺: 轴套磨损后,无法调整轴承间隙。 只能从轴颈端部装拆,重量大或中间轴颈的轴装拆困难。 3适用: 轻载、低速或间歇工作处。二对开式径向滑动轴承 P.276.图12-2 1结构: 由轴承盖、轴承座、剖分式轴瓦及双头螺柱等组成。 2特点: 轴承装拆方便,轴瓦磨损后可用减少剖分面处的垫片来调整
5、轴承间隙。 3应用: 广泛。三止推滑动轴承 1组成: 由轴承座和止推轴颈组成。 P.277.表12-1 2类型: 空心式、单环式、多环式 滑动轴承的失效形式及常用材料一滑动轴承的失效形式 1磨粒磨损: 进入轴承的硬颗粒(如灰尘,砂粒等),研磨轴颈、轴承表面,导致 几何形状改变,精度下降。 2刮 伤: 硬颗粒或轴颈表面粗糙的凸峰在轴承表面划出线状伤痕。 3咬 粘: 过载高速或润滑差,致使轴颈、轴承的表层材料发生粘附和迁移。 4疲劳剥落: 载荷反复作用,致使轴承衬材料疲劳开裂和脱落。 5腐 蚀: 轴承材料受润滑剂及环境介质的腐蚀而失效。二轴承材料 轴承材料: 即轴瓦和轴承衬的材料。(一)轴承材料的
6、主要性能要求: 1减摩性、耐磨性和抗咬粘性好。 减摩性: 指材料副具有较低的摩擦系数。 抗咬粘性: 指材料的耐热性和抗粘附性。 2顺应性、嵌入性和磨合性好。 顺应性: 受载后通过弹塑变形补偿初始几何形状误差的能力。 嵌入性: 嵌藏硬颗粒,减轻刮伤及磨损的性能。 磨合性: 短期轻载运转后,易形成相互吻合的表面粗糙度。 3足够的强度和抗蚀能力。 4导热性、工艺性、经济性好。(二)常用轴承材料:1轴承合金(或称巴氏合金): 组成: 是锡、铅、锑、铜的合金,分锡基、铅基二种。 性能: 嵌入性、顺应性、磨合性、抗咬粘性好,但强度很低。 应用: 在中高速、重载或重要埸合,只能用作轴瓦的轴承衬。 2铜合金:
7、 种类: 很多,分黄铜、青铜二大类,其中青铜较常用。 性能: 比轴承合金稍差,但强度较高。 应用: 锡青铜: 中速重载。 铅青铜: 高速重载(抗粘附性好) 铝青铜: 低速重载(抗粘附性较差) 3铝基轴承合金: 性能: 耐蚀性、减摩性好,疲强较高。 应用: 可单独制成轴套、轴承等,也可作轴承衬与钢衬背一起组成双金属轴瓦。 4铸铁: 其中的石墨是固体润滑剂,具有较好的减摩性和耐磨性。 铸铁性脆、不易磨合,只适用于轻载低速、无冲处。 5多孔质金属材料: 构成: 金属粉末经特殊工艺压制、烧结,形成多孔结构。 种类: 有多孔铁和多孔铜二种。 机理: 1)使用前先把轴瓦在热油中浸数小时,使孔隙中充满油含油
8、轴承 2)工作时靠轴颈转动的抽吸作用及热胀挤压,油进入摩擦面间进行润滑 适用: 中低速无冲击处(因为:多孔质金属材料韧性较小) 6非金属材料: 塑料,尼龙,橡胶,陶瓷等。 注: 常用金属轴承材料的性能 P.280. 表12-2. 轴瓦结构一轴瓦的型式和构造: 1整体式: a. 整体轴套: 呈完整圆筒形。图12-3 b. 卷制轴套: 由板材卷制而成,其上有缝隙。图12-4 2对开式轴瓦: a. 厚壁轴瓦:用离心铸造法制造,为使轴承衬与轴瓦贴附良好,轴瓦上应制 出榫、槽。b. 薄壁轴瓦:将轴承衬材料用轧制贴附于钢板上形成双/三金属板,再冲载、弯曲 而成。大批生产,质量稳定,成本低。二轴瓦的定位:
9、定位: 使轴瓦与轴承座保持确定的相对位置关系 1轴瓦两端制出凸缘作轴向定位,如图12-5。 2用紧定螺钉、销钉等固定。 P.283. 图12-7. 三油孔及油槽: 1油孔: 用于将油输入轴瓦与轴颈之间。 2油槽: 用于将油分布到整个摩擦表面间。有轴向/周向油槽二种。 1)轴向油槽: 适用于载荷方向变化不大处。 位置: 整体轴承: 油槽开在最大油膜厚度处。 P.283. 图12-8. 剖分轴承: 油槽开在剖分面上。 P.283. 图12-9. 长度: 稍短于轴承宽度。 2)周向油槽: 适用于载荷方向变动范围大于180处。 位置: 常置于轴承中部。 滑动轴承润滑剂的选用:一润滑脂及其选择: 1应用
10、: 1)要求不高,难以经常供油处。 2)低速重载,或摆动轴承中。 2选择: 选择润滑脂牌号时参见P.284.表12-3 1)针入度: 重载低速,针入度宜小些;反之,宜大些。 针入度:具有一定质量及锥度的测量锥针入脂面的深度 2)滴 点: 应比轴承的工作温度高20o30oC 滴 点:在规定加热条件下,脂从标准量杯口滴下第一滴时的温度 3)防水性和耐高温的要求。二润滑油及其选择: 1应用: 最广 2选择: 1)轻载高速,宜选低粘度的油,反之亦反之。 2)不完全液体润滑轴承的润滑油, P.285. 表12-4. 3)液体动压轴承的润滑油, P.53. 表4-1.三固体润滑剂: 1应用: 在摩擦表面上
11、形成的固体润滑剂膜可减小摩擦,主要用于有特殊要求处。 2种类: 二硫化钼(MoS2)、石墨等。 不完全液体润滑滑动轴承设计计算 适 用: 工作可靠性要求不高的低速、轻载或间歇工作的轴承。 摩擦状态: 混合摩擦状态。 工作条件; 边界膜不遭破坏,维持粗糙表面微腔内有液体润滑存在。一径向滑动轴承的设计: 设计时一般已知:径向载荷F,N 轴颈转速n, r/min 轴颈直径d, mm 1验算平均压力p: p过大: 油被从两摩擦面间挤出,边界膜破裂,两摩擦面直接接触,磨损 2验算pv: 单位面积上: 正压力N=p,摩擦力Ff=fN=fp,摩擦功耗Pf=Ffvpv pv Pf 温升 油粘度 油膜易破裂 3验算滑动速度v: vv m/s (12-3) p是均压,若v过大,则在p及pv均合格时,会因各种误差导致局部pv超限