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1、制作 杨德勇,电 子 教 案,机械工业出版社,主编 马履中,（下册）,第十二章 滑动轴承,第一节 概 述 第二节 径向滑动轴承的结构 第三节 滑动轴承材料及润滑 第四节 非液体润滑滑动轴承设计 第五节 液体动力润滑滑动轴承设计 第六节 其它型式滑动轴承简介,轴承 用来支承轴和轴上零件的部件。,按轴承工作的摩擦性质分：,滑动轴承（滑动摩擦）,滚动轴承（滚动摩擦）,第一节 概 述, 按承受载荷的方向分:,径向轴承：受径向载荷,推力轴承：受轴向载荷, 按根据滑动表面间润滑状态分:,液体润滑轴承,半液体润滑轴承,液体动力润滑轴承,液体静压润滑轴承,无润滑滑动轴承,工作平稳、可靠，噪声较滚动轴承低。在某
2、些不能、不便或使用滚动轴承没有优势的场合，如工作转速特高、冲击与振动特大、径向空间尺寸受到限制或必须剖分安装、以及需在水或腐蚀介质中工作等,第二节 径向滑动轴承的结构,一、径向滑动轴承的类型,（一）整体式径向滑动轴承,优点：结构简单、成本低廉 缺点：磨损后间隙不能调整 装拆不方便,由轴承座、减摩材料制成的整体轴套等组成。,多用于低速、轻载或间歇性工作的机器中,整体式径向滑动轴承,（二）剖分式径向滑动轴承,由轴承座、轴承盖、剖分轴瓦、双头螺柱等组成。,剖分面最好与载荷方向近于垂直。轴瓦是轴承直接和轴颈相接触的零件，常在轴瓦内表面上贴附一层轴承衬 。,轴承宽度与轴颈直径之比（B/d）称为宽径比。对
3、B/d1.5的轴承，可采用自动调心轴承。轴瓦可倾斜，使轴颈和轴瓦保持良好接触。,剖分式径向滑动轴承,自动调心轴承,二、轴瓦结构,（一） 轴瓦和轴承衬,整体式轴瓦可分为整体轴套和单层、双层或多层材料的卷制轴套,整体轴套,卷制轴套,径向滑动轴承轴瓦有整体式和剖分式两种结构。,剖分式轴瓦有厚壁和薄壁轴瓦之分。,厚壁轴瓦是将轴承合金浇注在青铜或钢制瓦背上。,薄壁轴瓦用双金属板连续轧制而成。,为提高轴承合金与轴瓦背的结合强度，防止脱落，常在轴瓦背表面制出螺纹、凹槽及榫头结构。,厚壁轴瓦,薄壁轴瓦,为防止轴瓦在轴承座中转动，轴瓦端部设置凸缘作轴向定位，也可用紧定螺钉或销钉将其固定在轴承座上。,（二）油孔和
4、油槽,为了把润滑油导入整个摩擦面间，轴瓦上须开设油孔和油槽。油孔用来供应润滑油，油槽则用来输送和分布润滑油。,液体动压径向滑动轴承，有轴向和周向油槽两种。,轴向油槽分单轴向油槽和双轴向油槽。,整体式径向轴承，单向油槽最好开在最大油膜厚度位置，以保证压力油从压力最小的地方输入轴承。,对开式径向轴承，轴向油槽常开在轴承剖分面处，轴双向旋转时，可在剖分面上开设双轴向油槽。,单向油槽的开设,双轴向油槽的开设,周向油槽适用于载荷方向后变化范围超过180的场合，通常开在轴承宽度中部。,非液体润滑径向滑动轴承，油槽从非长在承载区延伸到承载区。,第三节 滑动轴承材料及润滑,轴瓦和轴承衬的材料统称为轴承材料。,
5、一、对轴承材料性能的要求,（一）良好的减摩性、耐磨性和抗胶合性； （二）良好的顺应性、嵌入性和磨合性； （三）足够的强度和抗腐蚀性 （四）良好的导热性、工艺性和经济性等。,二、常用滑动轴承材料,（1）轴承合金(巴氏合金或白合金)： 嵌入性、顺应和磨合性好，不易胶合。但轴承合金的强度很低，只能做轴承衬。适用于重载、中高速场合。,（一）金属材料,（4） 铸铁 石墨具有一定的减摩性和耐磨性，但铸铁性脆，磨合性差，适用于低速、轻载的场合。,较高的强度、较好的减摩性和耐磨性。应用广泛 锡青铜减摩性和耐磨性最好，用于中速、重载场合；铅青铜抗粘附能力强，用于高速、重载场合；铝青铜的强度与硬度较高，抗粘附能力
6、差，用于低速、重载场合。,（2） 铜合金,锡青铜、铅青铜、铝青铜,青铜：,黄铜,（5）多孔质金属材料 多孔性组织，含油轴承，用于载荷平稳无冲击载荷及中、 低速场合。,（3）铝基轴承合金 耐腐蚀性好和疲劳强度较高，减摩性也较好，适用于高速、重载的场合,（二）非金属材料,常用的非金属轴承材料是各种塑料（聚合物材料），如酚醛塑料、尼龙、聚四氟乙烯等。塑料轴承有良好的减摩性、耐磨性、嵌入性、抗冲击性、抗胶合性及耐腐蚀性，并具有一定的自润滑性能，也可用油或水润滑，但导热性差。在特殊情况下，也可用碳-石墨、橡胶及木材等作为轴承材料。,第四节 非液体润滑滑动轴承设计,工程上应用较多且较容易实现的是非液体润滑
7、滑动轴承。非液体润滑滑动轴承的工作能力和使用寿命取决于轴承的减摩性能、机械强度和边界膜的强度。实践表明，磨损和胶合是滑动轴承的主要失效形式。,这类滑动轴承可靠的工作条件是：边界膜不破裂，维持粗糙表面微腔内有液体润滑存在。由于边界膜破裂的因素很复杂，因此，仍采用简化的条件性计算 。,（一）平均压强 p 验算,一、径向轴承的计算,式中 F作用在轴承上的径向载荷（N）； B轴承宽度（mm）； d轴颈直径（mm）； p轴承材料的许用压强（MPa）。,（二）pv值验算,式中 v轴颈的圆周速度（m/s）； pv轴承材料的许用值（MPam/s）。,（三）圆周速度v值验算,式中 n轴颈的转速（r/min）；
8、v轴颈圆周速度的许用值，m/s。,二、推力轴承的计算,a)实心端面轴颈 b)空心端面轴颈 c)环状轴颈 d)多环轴颈,实心端面推力轴颈由于跑合时中心与边缘的磨损不均匀，愈近边缘部分磨损愈快，以致中心部分压强极高。空心轴颈和环状轴颈可以克服这一缺点。载荷很大时可以采用多环轴颈，它能承受双向的轴向载荷。,（一）平均压强p验算,（二）pv值验算,式中 F作用在轴承上的轴向载荷（N）； z推力环的数目； d、d0推力环的外径和内径（mm）； p 轴承材料的许用压强（MPa）。,式中 n轴颈的转速（r/min）； v轴颈平均直径上的圆周速度（m/s）； pv轴承材料的许用值（MPam/s）。,轴承材料的
9、许用值p、pv见表2-12-1。,第五节 液体动力润滑滑动轴承设计,一、流体动压润滑基本方程,一维雷诺方程式的推导建立在以下假设的基础上： （1） 忽略压力对润滑油粘度的影响； （2） 润滑油沿z向没有流动； （3） 润滑油是层流流动； （4） 油与工作表面吸附牢固，表面油分子随工作表面一同运动或静止； （5） 不计油的惯性力和重力的影响； （6） 润滑油不可压缩等等。,取微单元体进行分析,根据x方向力系平衡，得,假设流体为牛顿流体，则,代入上式，得,积分上式，得,根据边界条件决定积分常数C1和C2：当y=0时u=v；当y=h时u=0 。则得油层速度的分布,即,润滑油在单位时间内，沿x方向流过
10、任意截面单位宽度的流量qx为,设油压最大处的间隙为h0，在这一截面上,根据连续流动流量不变，整理后则得,一维雷诺动力润滑方程式，计算流体动力润滑基本方程,形成流体动压润滑压力油膜的必要条件是： （1）相对滑动面之间必须形成收敛的楔形间隙； （2）两摩擦表面要有一定的相对滑动速度，其运动方向必须使润滑油从大口流进，小口流出； （3）润滑油要有一定的粘度且供油连续、充分。,（2-12-9）,二、液体动压润滑径向滑动轴承的计算,（一）动压润滑状态的建立,建立液体动压润滑的过程可分为三个阶段： （1）轴的起动阶段（a图）； （2）不稳定润滑阶段（b图），这时轴颈沿轴承内壁上爬，发生表面接触的摩擦； （
11、3）液体动压润滑阶段（c图），这时由于转速足够高，带入到摩擦面间的油量能充满油楔，并建立油膜使轴颈抬起。,（二）几何关系,（1）半径间隙,（2）相对间隙,（3）偏心率,（4）偏位角和轴承包角,（5）最小油膜厚度hmin,（6）承载区内任意处的油膜厚度h,（7）压力最大处的油膜厚度h0,（8）承载量系数Cp,假设轴承无限宽，可认为润滑油沿轴向没有流动。利用式（2-12-9），改用极坐标，取x=r ，得dx=rd,将上式积分，得任意角处的油膜压力p,沿外载荷方向单位宽度的油膜压力为,有限宽度轴承不考虑端泄时的油膜承载力F。经整理后得,式中 F外载荷（N）； B轴承宽度（m）； v轴颈圆周速度（m/
12、s）； 润滑油在轴承平均工作温度下的动力粘度（Pas）。,（三）最小油膜厚度hmin,为保证轴承处于液体摩擦状态，最小油膜厚度必须等于或大于许用油膜厚度h，即,式中 Rz1、Rz2分别为轴颈和轴承孔表面粗糙度十点高度，见表2-12-3； S安全系数，常取S2。,三、滑动轴承的热平衡计算,热平衡条件是：单位时间内轴承所产生的摩擦热量等于同时间内流动的油所带走的热量及轴承座散发的热量之和。,对于非压力供油的向心轴承,热平衡必需的润滑油温度差比,为保证轴承的正常工作，一般要求轴承的工作平均温度不超过75C。即,若t13045C，则表示轴承热平衡易于建立；若t13045C ，轴承热平衡不易建立。,四、
13、参数选择,（一）宽径比B/d,宽径比大，轴承承载能力强，但轴承散热能力降低；反之，宽径比小，有利于提高运转稳定性，增大端泄以降低温升，但承载能力将随之降低。,（二）相对间隙 ,式中 n轴颈转速（r/min）。,一般可按下面公式初取值：,（三）动力粘度,设计时，先假设轴承平均温度（一般取tm=5075C），初选粘度进行设计计算，最后通过热平衡计算验算轴承入口温度t1是否在3540C之间，否则应重新选择粘度进行计算。,对一般轴承，可按下式初估动力粘度，算出相应的运动粘度，结合轴颈圆周速度v，选定润滑油的牌号，并选定平均温度tm，确定润滑油在tm时的动力粘度值 ，进行承载能力和热平衡计算。,式中 n
14、轴颈转速（r/min）。,第六节 其它型式滑动轴承简介,一、多油楔滑动轴承,如果径向轴承的轴颈受到一个外部的微小干扰而偏离平衡位置，最后不能自动回到其原来的平衡位置，轴颈作有规则的或无规则的运动，这种状态叫做轴承失稳。为了提高轴承的工作稳定性和旋转精度，常把轴承做成多油楔形状，轴承承载能力等于各油楔承载能力的矢量和。,摆动瓦多油楔径向滑动轴承的轴瓦由三块以上（通常为奇数）扇形块组成，扇形块背面有球形窝，并用调整螺钉支持。轴瓦的倾斜度可以随轴颈位置不同而自动调整，以适应不同的载荷、转速、轴的弹性变形和偏斜，并建立液体摩擦。,二、液体静压滑动轴承,三、气体润滑轴承,液体静压滑动轴承是用油泵把高压油送到轴承间隙，强制形成油膜，靠液体的静压平衡外载荷。,气体润滑轴承是用气体作润滑剂的滑动轴承，空气最为常用。气体轴承可分为静压和动压两类。其工作原理和液体润滑轴承基本相同。,
