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1、第九章第九章 滑动轴承滑动轴承9.1 概述概述轴颈轴颈轴瓦轴瓦滑动轴承的基本结构滑动轴承的基本结构1一、滑动轴承的分类一、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，滑动轴承可分为态，滑动轴承可分为: 液体摩擦轴承液体摩擦轴承非液体摩擦轴承非液体摩擦轴承液体动压润滑轴承液体动压润滑轴承液体静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按滑动轴承承受载荷的方向可分为:径向滑动轴承径向滑动轴承推力滑动轴承推力滑动轴承2二、滑动轴承的特点和应用二、滑动轴承的特点和应用 非液体摩擦滑动轴承：非液体摩擦滑动轴承： 结构简单，使用
2、方便，但损耗较大。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）：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；）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）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）；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）滑动轴承可做成剖分式的，能满足特殊 结构的需要；结构的需要；3（4）液体摩擦轴承具有很好的缓冲和阻尼作用，）液体摩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；可以吸收振动，
3、缓和冲击；（5）滑动轴承的径向尺寸比滚动轴承的小（摩擦发）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）；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。）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）、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、无法润滑等场所特高速、特低速、特重载、无法润滑等场所49.2 滑动轴承的结构形式滑动轴承的结构形式一、径向滑动轴承一、径向滑动轴承1.整体式径向滑动轴承整体式径向滑动
4、轴承轴颈轴颈+轴瓦轴瓦+轴承座轴承座结构简单；但磨损结构简单；但磨损后间隙过大时无法后间隙过大时无法调整调整;轴颈只能从轴轴颈只能从轴承端部安装和拆卸承端部安装和拆卸52.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（剖分位置十分重要） 剖分式径向滑动轴承装拆方便剖分式径向滑动轴承装拆方便,还可以通过增减剖还可以通过增减剖分面上的调整垫片的厚度来调整间隙分面上的调整垫片的厚度来调整间隙。垂直载荷用垂直载荷用倾斜载荷用倾斜载荷用67二、推力滑动轴承二、推力滑动轴承 由轴承座和推力轴颈组成由轴承座和推力轴颈组成d0=(0.40.6)dd=d1+2S S=(0.10.3)d1 d0=1.
5、1d1 S1=(23)S 89.3 轴瓦的材料和结构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；）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；）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；）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；）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
6、吸附能力，易形成边界膜；）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；）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、防止烧瓦；）良好的导热性，散热好、防止烧瓦；（8）经济性、加工工艺性好。）经济性、加工工艺性好。9二、常用的轴瓦材料及其性质二、常用的轴瓦材料及其性质 轴瓦材料可分为三类：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、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：轴承合金又称白金或巴
7、氏合金轴承合金又称白金或巴氏合金锡基轴承合金锡基轴承合金铅基轴承合金铅基轴承合金这两种轴承合金都有较好的跑合性、耐磨性和抗胶合性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。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。合金称轴承衬，钢或铜制成的轴瓦基体称瓦背。10（2）青铜）青铜抗胶合能力仅次于轴承合金，强度较高抗胶合能力仅次于轴承合金，强度较高铸锡磷青铜：减摩、抗磨好，强度高，用于重载。铸锡磷青铜：减摩、抗磨好，强度高，用于重载。
8、铅青铜：抗疲劳、导热、高温时铅起润滑作用。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。铝青铜：抗冲击强、抗胶合差。（3）黄铜：）黄铜：滑动速度不高，综合性能不如轴承合金、青铜。滑动速度不高，综合性能不如轴承合金、青铜。（4）铝合金：）铝合金：强度高、导热好、价格便宜，抗胶合差、耐磨差。强度高、导热好、价格便宜，抗胶合差、耐磨差。（5）铸铁：）铸铁：价格便宜，低速、轻载。价格便宜，低速、轻载。（6）粉末冶金材料：）粉末冶金材料：含油轴承，铁含油轴承，铁-石墨、青铜石墨、青铜-石墨石墨（7）轴承塑料：）轴承塑料：摩擦系数小，耐冲击，导热性差。摩擦系数小，耐冲击，导热性差。
9、11三、轴瓦结构三、轴瓦结构单金属轴瓦：单金属轴瓦：结构简单，成本低结构简单，成本低双金属轴瓦：双金属轴瓦：节省贵重金属节省贵重金属12双金属轴瓦的瓦背和轴承衬的联接形式见下表双金属轴瓦的瓦背和轴承衬的联接形式见下表13整体式轴瓦整体式轴瓦轴瓦和轴承座一般采用过盈配合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为了向摩擦表面间加注润滑剂, ,在轴承上方开设注油孔在轴承上方开设注油孔剖分式轴瓦剖分式轴瓦14为了向摩擦表面输送为了向摩擦表面输送和分布润滑剂，在轴和分布润滑剂，在轴瓦内面开有油沟瓦内面开有油沟整整体体式式剖剖分分式式轴瓦上的油沟轴瓦上的油沟15油沟位置对承载能力的影响油沟位
10、置对承载能力的影响液体摩擦轴承的油沟液体摩擦轴承的油沟应开在非承载区。应开在非承载区。169.4 非液体摩擦轴承的计算非液体摩擦轴承的计算主要失效形式：主要失效形式：胶合和磨损；胶合和磨损；润滑状态：润滑状态：混合摩擦；混合摩擦；轴承的温升：轴承的温升：限制单位面积上的摩擦功限制单位面积上的摩擦功 fpv；轴承计算的目的：轴承计算的目的：避免失效。避免失效。17一、非液体摩擦径向滑动轴承的计算一、非液体摩擦径向滑动轴承的计算1. 验算压强验算压强 p 压强压强 p过大可能使轴瓦产生塑性变形破坏边界膜过大可能使轴瓦产生塑性变形破坏边界膜,应保证应保证压强不超过允许值压强不超过允许值p,即即MPa
11、2.验算验算 值值值大表明摩擦功大值大表明摩擦功大,温升大温升大,边界膜易破坏边界膜易破坏,其限制条件为其限制条件为:MPam/s3.验算速度验算速度对于跨度较大的轴对于跨度较大的轴m/s18二、非液体摩擦推力滑动轴承的计算二、非液体摩擦推力滑动轴承的计算1.验算压强验算压强 pMPaK=0.85-0.952.验算验算 pvm值值MPams-119三、非液体摩擦径向滑动轴承的配合三、非液体摩擦径向滑动轴承的配合209.5润滑剂与润滑装置润滑剂与润滑装置一、滑动轴承用润滑剂的选择一、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重载
12、有冲击时的选择较高的粘度度;(2)高速、轻载时选择较低的粘度高速、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用润滑剂的选择非液体摩擦轴承有的用润滑油非液体摩擦轴承有的用润滑油,有的用润滑脂。这要用系数有的用润滑脂。这要用系数K来来估计估计当当 时可选用润滑脂来润滑时可选用润滑脂来润滑, 时则需用润滑油润滑时则需用润滑油润滑 润滑脂润滑脂,润滑油选择见表润滑油选择见表9-2,9-321连续润滑：连续润滑：比较重要的轴承应当采用连续润滑方式比较重要的轴承应当采用连续润滑方式油芯式油杯油芯式油杯油环润滑油环润滑滴油润滑滴油润滑油环润滑油环润滑浸油润滑浸油润滑飞溅润滑飞溅润滑压
13、力循环润滑压力循环润滑二、润滑方式及润滑装置二、润滑方式及润滑装置1、油润滑、油润滑22注油器注油器针阀式油杯针阀式油杯间歇润滑间歇润滑对于小型、低对于小型、低速或间歇运动速或间歇运动的机器可采用的机器可采用间歇式润滑。间歇式润滑。2、脂润滑、脂润滑采用间歇式润滑，采用间歇式润滑，旋盖式油杯旋盖式油杯239.6 液体动压形成原理及基本方程液体动压形成原理及基本方程液体摩擦轴承分为液体摩擦轴承分为:流体动压轴承流体动压轴承流体静压轴承流体静压轴承径向轴承径向轴承推力轴承推力轴承轴颈和轴承两相轴颈和轴承两相对运动表面间完对运动表面间完全被一层油膜所全被一层油膜所分开分开24一、流体动压润滑形成原理
14、一、流体动压润滑形成原理1.基本假设基本假设(1)两板间流体作层流运动；两板间流体作层流运动；(2)两板间流体是牛顿流体，两板间流体是牛顿流体，其粘度只随温度的变化而改变其粘度只随温度的变化而改变,忽略压力对粘度的影响，而且忽略压力对粘度的影响，而且流体是不可压缩的；流体是不可压缩的；(3)与两板与两板M、N相接触的流体层与板间无滑动出现；相接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；）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）由于间隙很小，压力p沿沿y方向大小不变；方向大小不变；（6）平板沿）平板沿Z方向无限长，所以流体沿方向无
15、限长，所以流体沿Z方向无流动；方向无流动；（7）润滑油粘度服从粘性定律）润滑油粘度服从粘性定律,忽略摩擦副变形。忽略摩擦副变形。252.流体动压力的形成及承载原理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从层流运动的油膜中取一微单元体进行分析,可得可得此式说明压力沿此式说明压力沿x方方向的变化率与速度向的变化率与速度梯度沿梯度沿y方向的变化方向的变化率成正比。率成正比。将将代入代入得得26二、流体动压基本方程二、流体动压基本方程对下式积分对下式积分 得得 y=o,= y=h, =0 则有则有27流体动压力的形成和压力油膜承载原理流体动压力的形成和压力油膜承载原理靠运动表面
16、带动粘性流体以足够的速度流经收敛形间隙时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间隙内具有动压力的油层称为流体动压油膜28形成流体动压的条件形成流体动压的条件(1)流体必须流经收敛间隙流体必须流经收敛间隙,而且间隙倾角越大则产生的而且间隙倾角越大则产生的油膜压力越大；油膜压力越大；(2)流体必须有足够的速度；流体必须有足够的速度；(3)流体必须是粘性流体。流体必须是粘性流体。供油充分供油充分,有一定粘度有一定粘度二、流体动压基本方程二、流体动压基本方程变形并积分变形并积分此式称为一维流体动
17、压基本方程，也叫一维雷诺方程此式称为一维流体动压基本方程，也叫一维雷诺方程将将得得299.7 液体动压径向滑动轴承的计算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一、径向滑动轴承的工作过程30二、径向滑动轴承的几何参数二、径向滑动轴承的几何参数径向滑动轴承的几何参数如下径向滑动轴承的几何参数如下31三、径向滑动轴承的承载能力和最小油膜厚度计算三、径向滑动轴承的承载能力和最小油膜厚度计算油膜压力分布油膜压力分布1.承载能力承载能力 轴承稳定工作时轴承稳定工作时,经过运算经过运算,能够承受的外载能够承受的外载 荷荷 (考虑轴承二端泄油考虑轴承二端泄油) 承载量系数可查表或手册承载量系数可
18、查表或手册,如表如表9-6322.最小油膜厚度最小油膜厚度最小油膜厚度必须满足最小油膜厚度必须满足:33四、滑动轴承的热平衡计算四、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34式中：式中：-轴承的摩擦特性系数轴承的摩擦特性系数轴承的耗油量系数轴承的耗油量系数,查表查表9-7或手册或手册Cf、CQ是无量纲参数，是相对偏心距是无量纲参数，是相对偏心距和长径比和长径比L/d的函数的函数35一般取 tm=50 t0=6070 ti=304036？液体摩擦系数计算？液体摩擦系数计算 设偏心距设偏心
19、距e=0,液体摩擦阻力液体摩擦阻力 油层面积油层面积A=dl, 有有 实际实际情况情况e0, 比分析的要大比分析的要大;存在压力流存在压力流,使速度沿使速度沿油层厚度分布发生变化油层厚度分布发生变化引入修正引入修正 取决于取决于l/dl/d的系数的系数, ,见见p225p22537五、耗油量和摩擦功率五、耗油量和摩擦功率（1）耗油量）耗油量（2）摩擦功率）摩擦功率W六、滑动轴承主要参数和选择六、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：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作用在轴颈上的径向载荷 ，轴颈直径，轴颈直径 和轴的转数和轴的转数 ，以及轴承
20、的工作条件等。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（厚度（ ）满足条件，使温升（）满足条件，使温升（ ）在规定的范围）在规定的范围381.轴承长颈比轴承长颈比L/d的选择的选择2.相对间隙相对间隙=C/r的选择的选择选择选择的经验公式为的经验公式为按最大间隙计算最小油膜厚度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。油流量变小、温升高，
21、边缘易接触。 推荐值选择见表推荐值选择见表9-8对最小油膜厚度、摩擦功、流量、平均温度均有影响。对最小油膜厚度、摩擦功、流量、平均温度均有影响。393.润滑油的选择及粘度的确定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。粘度高：油膜厚度大、承载能力大，易发热。载荷大：选高粘度油载荷大：选高粘度油由表面不平度来确定由表面不平度来确定速度高：选低粘度油速度高：选低粘度油405.轴承平均压强轴承平均压强p的确定的确定p取高有利取高有利,但受油膜最小厚度、轴瓦材料强度限制。但受油膜最小厚度、轴瓦材料强度限制。 常用的轴承合金常用的
22、轴承合金p的推荐值见的推荐值见p2286.表面粗糙度与几何形状偏差的选择表面粗糙度与几何形状偏差的选择 表面粗糙度与几何形状偏差小表面粗糙度与几何形状偏差小,承载能力强承载能力强,但成本高但成本高 表面粗糙度选择见表表面粗糙度选择见表9-9,轴颈比轴瓦选择高轴颈比轴瓦选择高1-2级级 轴颈与轴瓦圆度公差轴颈与轴瓦圆度公差=(1/5-1/2)直径公差直径公差 轴颈与轴瓦圆度公差轴颈与轴瓦圆度公差=(1/10-1/4)直径公差直径公差419.8 多油楔动压轴承简介多油楔动压轴承简介一、多油楔滑动轴承一、多油楔滑动轴承当轴承具有一个压力区时称单油楔轴承当轴承具有一个压力区时称单油楔轴承椭圆轴承椭圆轴承摆动瓦多油楔轴承摆动瓦多油楔轴承三油楔轴承三油楔轴承42二、多油楔推力轴承二、多油楔推力轴承根据瓦块固定与否，分为根据瓦块固定与否，分为固定瓦固定瓦和和摆动瓦推力轴承摆动瓦推力轴承439.9静压轴承简介静压轴承简介44
