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1、第十五章 滑动轴承第1页，本讲稿共31页滚动轴承滚动轴承滑动轴承滑动轴承应用实例：应用实例：汽轮机、离心式压缩机、内燃机、大型电机、汽轮机、离心式压缩机、内燃机、大型电机、水泥搅拌机、滚筒清砂机、破碎机等机械常采用滑动轴水泥搅拌机、滚筒清砂机、破碎机等机械常采用滑动轴承。承。优点多，应用广优点多，应用广用于高速、高精度、重载、用于高速、高精度、重载、结构上要求剖分等场合。结构上要求剖分等场合。箱体箱体齿轮齿轮轴轴轴承轴承轴承孔轴承孔第2页，本讲稿共31页滑动轴承滑动轴承15-1 摩擦状态15-2 滑动轴承的结构型式15-3 轴瓦及轴承衬材料15-4 润滑剂和润滑装置15-5 非全液体摩擦滑动轴
2、承的计算15-6 动压润滑的基本原理v基本要求基本要求:v了解滑动轴承的特点、应用场合了解滑动轴承的特点、应用场合v了解滑动轴承的典型结构、轴瓦材料及其选用原则了解滑动轴承的典型结构、轴瓦材料及其选用原则v了解常用润滑剂及润滑装置了解常用润滑剂及润滑装置v掌握不完全液体润滑滑动轴承的设计原理及设计方法掌握不完全液体润滑滑动轴承的设计原理及设计方法v了解动压润滑原理了解动压润滑原理第3页，本讲稿共31页15-1 摩擦状态摩擦状态v主要特点：主要特点：工作平稳，无噪声；液体润滑时摩擦损失小工作平稳，无噪声；液体润滑时摩擦损失小v应用情况：应用情况：工作转速特高的轴承；要求对轴的支承位置特别精确的轴
3、承；特重型工作转速特高的轴承；要求对轴的支承位置特别精确的轴承；特重型轴承；大冲击和振动载荷的轴承；剖分式轴承；径向尺寸小的轴承；特殊工况下轴承；大冲击和振动载荷的轴承；剖分式轴承；径向尺寸小的轴承；特殊工况下v滑动轴承中的摩擦按润滑油存在方式分：滑动轴承中的摩擦按润滑油存在方式分：干摩擦、边界摩擦、液体摩擦、混合摩干摩擦、边界摩擦、液体摩擦、混合摩擦擦(非液体摩擦非液体摩擦)第4页，本讲稿共31页1.干摩擦干摩擦 固体表面直接接触，因而固体表面直接接触，因而 不用许出现干摩擦！不用许出现干摩擦！2.边界摩擦边界摩擦功耗功耗 磨损磨损 温度温度 烧毁轴瓦烧毁轴瓦 运动副表面有一层厚度运动副表面
4、有一层厚度1 m的薄油膜，不足以将的薄油膜，不足以将两金属表面分开，其表面微观高峰部分仍将相互两金属表面分开，其表面微观高峰部分仍将相互搓削。搓削。比干摩擦的磨损轻，比干摩擦的磨损轻，f 0.1 0.3v有一层压力油膜将两金属表面隔开，彼此不直接接触。有一层压力油膜将两金属表面隔开，彼此不直接接触。3.液体摩擦液体摩擦摩擦和磨损极轻，摩擦和磨损极轻，f 0.001 0.01 vv v第5页，本讲稿共31页fn/p o在一般机器中，处于以上三种情况的混合状态。在一般机器中，处于以上三种情况的混合状态。边界摩擦边界摩擦混合摩擦混合摩擦液体摩擦液体摩擦摩擦特性曲线摩擦特性曲线称无量纲参数称无量纲参数
5、n/p为轴承特性数。为轴承特性数。-动力粘度，动力粘度，p-压强压强，n-每秒转数每秒转数 第6页，本讲稿共31页15-2 滑动轴承的结构滑动轴承的结构型式型式v向心滑动轴承向心滑动轴承 推力滑动轴推力滑动轴承承v滑动轴承组成：滑动轴承组成：轴承体、轴瓦及轴承衬、润滑与密封装置轴承体、轴瓦及轴承衬、润滑与密封装置v滑动轴承分类：滑动轴承分类：v向心滑动轴承向心滑动轴承 整体式、剖分式、自动调心式整体式、剖分式、自动调心式v推力滑动轴承推力滑动轴承第7页，本讲稿共31页薄壁轴瓦薄壁轴瓦轴瓦非承载区内表面开有进油口和油沟，以利于润滑油均匀分布在整个轴径轴瓦非承载区内表面开有进油口和油沟，以利于润滑
6、油均匀分布在整个轴径上。上。进油孔进油孔油沟油沟F厚壁轴瓦厚壁轴瓦整体轴套整体轴套卷制轴套卷制轴套第8页，本讲稿共31页整体式向心滑动轴承整体式向心滑动轴承轴承座轴承座整体轴套整体轴套油孔油孔螺纹孔螺纹孔v结构：结构：轴承座、轴套（整体）轴承座、轴套（整体）v 轴承座设有安装润滑油杯的螺纹孔轴承座设有安装润滑油杯的螺纹孔v 轴套上开有油孔，内表面开有油槽轴套上开有油孔，内表面开有油槽v特点：特点：结构简单，成本低结构简单，成本低v 但装拆不便，无法调整但装拆不便，无法调整v应用：应用：低速、轻载或间歇性工作的机器低速、轻载或间歇性工作的机器第9页，本讲稿共31页剖分式向心滑动轴承剖分式向心滑动
7、轴承轴承座轴承座轴承盖轴承盖双头螺柱双头螺柱油孔油孔油槽油槽剖分式轴瓦剖分式轴瓦v结构：结构：轴承座、轴承盖、剖分式轴瓦、螺柱轴承座、轴承盖、剖分式轴瓦、螺柱v特点：特点：剖分面作成阶梯状，且垂直载荷方向剖分面作成阶梯状，且垂直载荷方向v 正剖、斜剖，装拆方便，常在轴瓦表面粘附轴承衬正剖、斜剖，装拆方便，常在轴瓦表面粘附轴承衬v 磨损后可调整间隙，结构复杂磨损后可调整间隙，结构复杂v应用：应用：常用常用第10页，本讲稿共31页推力滑动轴承推力滑动轴承v分类：分类：空心式、单环式、多环式空心式、单环式、多环式v轴上的轴向力应采用推力轴承来承受轴上的轴向力应采用推力轴承来承受v止止推推面面：轴轴端
8、端面面、轴轴中中段段做做凸凸肩肩或或装装上上推推力力圆盘圆盘第11页，本讲稿共31页作用：作用：用来承受轴向载荷用来承受轴向载荷 结构特点：结构特点：在轴的端面、轴肩或安装圆盘做成止推面。在止推环形面上，在轴的端面、轴肩或安装圆盘做成止推面。在止推环形面上，分布有若干有楔角的扇形块。其数量一般为分布有若干有楔角的扇形块。其数量一般为612。-倾角固定，顶部预留平台，倾角固定，顶部预留平台，用来承受停车后的载荷。用来承受停车后的载荷。类型类型固定式固定式可倾式可倾式-倾角随载荷、转速自行倾角随载荷、转速自行 调整，性能好。调整，性能好。FF巴氏合金巴氏合金绕此边线自绕此边线自行倾斜行倾斜F第12
9、页，本讲稿共31页15-3 轴瓦及轴承衬材料轴瓦及轴承衬材料v轴瓦或轴承衬：轴瓦或轴承衬：轴颈应比轴瓦耐磨轴颈应比轴瓦耐磨v常用材料：常用材料：v金属：青铜、轴承合金、粉末冶金、灰铸铁等金属：青铜、轴承合金、粉末冶金、灰铸铁等v非金属：工程塑料、硬木、橡胶、聚四氟乙烯非金属：工程塑料、硬木、橡胶、聚四氟乙烯v轴承盖、轴承座：轴承盖、轴承座：灰铸铁，铸钢灰铸铁，铸钢v轴颈：轴颈：钢钢第13页，本讲稿共31页材料要求：材料要求：1）摩擦系数小；）摩擦系数小；2）导热性好，热膨胀系数小；）导热性好，热膨胀系数小；3）耐磨、耐腐蚀、抗胶合能力强；）耐磨、耐腐蚀、抗胶合能力强；4）有足够的机械强度和塑性
10、。）有足够的机械强度和塑性。能同时满足这些要求的材料是难找的，但应根据具体情况主要的使用要求。能同时满足这些要求的材料是难找的，但应根据具体情况主要的使用要求。工工程程上上常常用用浇浇铸铸或或压压合合的的方方法法将将两两种种不不同同的的金金属属组组合合在一起，性能上取长补短。在一起，性能上取长补短。轴承衬轴承衬一、轴承合金（白合金、巴氏合金）一、轴承合金（白合金、巴氏合金）1）锡锑轴承合金）锡锑轴承合金优优点点：f 小小，抗抗胶胶合合性性能能好好、对对油油的的吸吸附附性性强强、耐耐腐腐蚀蚀性性好好、容容易易跑跑合合、是是优优良良的的轴轴承承材材料料，常用于高速、重载的轴承。常用于高速、重载的轴
11、承。15-3 轴瓦及轴承衬材料轴瓦及轴承衬材料第14页，本讲稿共31页2）青铜）青铜缺点：缺点：价格贵、机械强度较差；价格贵、机械强度较差；只能作为轴承衬材料浇注在钢、铸铁、或青铜轴瓦上。只能作为轴承衬材料浇注在钢、铸铁、或青铜轴瓦上。工作温度：工作温度：t轴瓦硬度轴瓦硬度轻载，低速轻载，低速第17页，本讲稿共31页表表15-1 常用轴瓦及轴承衬材料的性能常用轴瓦及轴承衬材料的性能材料及其代号材料及其代号铸锡锑轴承合金铸锡锑轴承合金ZSnSb11Cu6铸铅锑轴承合金铸铅锑轴承合金ZPbSb16Sn16Cu2铸锡青铜铸锡青铜ZCuSn10P1铸锡青铜铸锡青铜ZCuSn5Pb5Zn5铸铝青铜铸铝青
12、铜ZCuAl10Fe3pMpapvMpa.m/s平稳平稳冲击冲击25202015HBS金属型金属型 砂型砂型最高工作最高工作温度温度轴径硬度轴径硬度150HBS150HBS150HBS150HBS45HBC45HBC45HBC45HBC45HBC45HBC150150150150280280280280280280272730309090808065656060110110100100151515158 815151010151515151212第18页，本讲稿共31页一、一、润滑剂润滑剂作用：降低摩擦功耗、减少磨损、冷却、吸振、防锈等。作用：降低摩擦功耗、减少磨损、冷却、吸振、防锈等。分类分
13、类液体液体润滑剂润滑剂-润滑油润滑油半固体半固体润滑剂润滑剂-润滑脂润滑脂固体固体润滑剂润滑剂1.润润滑滑油油粘度粘度-重要参数重要参数 液体层与层之间摩擦切应力：液体层与层之间摩擦切应力：=dudy-牛顿液体流动定律牛顿液体流动定律 -液体的动力粘度，简称粘度液体的动力粘度，简称粘度量纲：力量纲：力时间时间/长度长度2单位：单位：N s/m/m2 (Pa s s)或泊：或泊：1P=1 dyn s/cm/cm2 运动粘度：运动粘度：=单位：单位：m m2/s或斯或斯St：cmcm2/s 或厘斯或厘斯cSt：1St=100 cSt1St=100 cSt实验结果：实验结果：oxyydydu分析位置
14、分析位置y处薄层的受力处薄层的受力 AB我国石油产品是用运动粘度标定的我国石油产品是用运动粘度标定的 15-4 润滑剂和润滑装置润滑剂和润滑装置第19页，本讲稿共31页表表15-2 常用常用润滑油的主要性质常用常用润滑油的主要性质名名 称称全损耗全损耗系统用油系统用油GB443-89汽轮机油汽轮机油GB11120-89代代 号号40 的粘度的粘度mm2/sL-AN7 6.127.48 -10 110凝点凝点 C闪点闪点(开式开式)C用于高速底负荷机械、用于高速底负荷机械、精密机床、纺织纱锭的精密机床、纺织纱锭的润滑和冷却。润滑和冷却。普通机床的液压油。普通机床的液压油。用于一般滑动轴承、用于一
15、般滑动轴承、齿轮、蜗轮的润滑齿轮、蜗轮的润滑用于重型机床导轨、用于重型机床导轨、矿山机械的润滑。矿山机械的润滑。用于汽轮机、发电机等用于汽轮机、发电机等高速高负荷轴承和各种高速高负荷轴承和各种小型液体润滑轴承小型液体润滑轴承L-AN100 90110 0 210L-AN10 9.011.0 -10 125L-AN15 13.516.5 -10 165L-AN32 28.832.2 -10 170L-AN46 41.450.6 -10 180L-AN68 61.274.8 -10 190L-TSA32 28.835.2-7 180L-TSA46 41.450.6主要用途主要用途第20页，本讲稿共
16、31页2.润滑脂润滑脂润滑油的特性：润滑油的特性：1）温度）温度 t 2）压力）压力p 选用原则：选用原则：1)载荷大、温度高的轴承，宜选用粘度大的油；载荷大、温度高的轴承，宜选用粘度大的油；2)载荷小、转速高的轴承，宜选用粘度小的油；载荷小、转速高的轴承，宜选用粘度小的油；-润润滑滑油油与与各各种种稠稠化化剂剂（钙钙、钠钠、铝铝、锂锂等等金金属属皂皂）混混合合稠稠化化而成。而成。优优点点：密密封封简简单单、不不需需要要经经常常添添加加、不不易易流流失失；对对速速度度和和温温度度不不敏敏感感，适用范围广。适用范围广。但但p 350 才开始氧化，可在水中工作。才开始氧化，可在水中工作。-摩擦系数
17、低，使用温度范围广摩擦系数低，使用温度范围广 (-60300)，但遇水性能下降。，但遇水性能下降。-摩擦系数低，只有石墨的一半。摩擦系数低，只有石墨的一半。使用方式：使用方式：1.调和在润滑油中；调和在润滑油中；2.涂覆、烧结在摩擦表面形成覆盖膜；涂覆、烧结在摩擦表面形成覆盖膜；3.混入金属或塑料粉末中烧结成型。混入金属或塑料粉末中烧结成型。第22页，本讲稿共31页二、润滑装置二、润滑装置1.油油杯杯 针阀式针阀式油杯油杯旋盖式油杯旋盖式油杯 脂用弹簧盖弹簧盖油杯油杯压注式油杯压注式油杯第23页，本讲稿共31页2.油环油环 第24页，本讲稿共31页13-5 非液体摩擦滑动轴承的计算非液体摩擦滑
18、动轴承的计算v工作条件：工作条件：边界膜不破坏、粗糙表面内有流体润滑存在边界膜不破坏、粗糙表面内有流体润滑存在失效形式：失效形式：v磨损磨损导致轴承配合间隙加大，影响轴的旋转精度，甚至使轴承不能正导致轴承配合间隙加大，影响轴的旋转精度，甚至使轴承不能正常工作常工作v胶合胶合高速重载且润滑不良时，摩擦加剧，发热多，使轴承上较高速重载且润滑不良时，摩擦加剧，发热多，使轴承上较软的金属粘焊在轴颈表面而出现胶合软的金属粘焊在轴颈表面而出现胶合设计准则：设计准则：v维持边界膜不遭破坏维持边界膜不遭破坏v主要进行压强主要进行压强p、压强与速度乘积、压强与速度乘积 pv 的验算的验算一、向心轴承的计算二、推
19、力轴承的计算三、设计步骤第25页，本讲稿共31页一、一、向心轴承计算向心轴承计算在在油油、脂脂中中加加入入少少量量石石墨墨或或二二硫硫化化钼钼粉粉末末，形形成成边边界界油油膜膜，填填平平粗粗糙糙表表面面而而减减少磨损。不能完全排除磨损。少磨损。不能完全排除磨损。1.轴承的压强轴承的压强pF-径向载荷，径向载荷，B-轴瓦宽度，轴瓦宽度，d-轴径，轴径，p-许用压强。许用压强。p=pFBd表表15-1 常用轴瓦及轴承衬材料的性能常用轴瓦及轴承衬材料的性能材料及其代号材料及其代号铸锡锑轴承合金铸锡锑轴承合金ZSnSb11Cu6铸铅锑轴承合金铸铅锑轴承合金ZPbSb16Sn16Cu2铸锡青铜铸锡青铜Z
20、CuSn10P1铸锡青铜铸锡青铜ZCuSn5Pb5Zn5铸铝青铜铸铝青铜ZCuAl10Fe3pMpapvMpa.m/s平稳平稳冲击冲击25202015HBS金属型金属型 砂型砂型最高工作最高工作温度温度轴径硬度轴径硬度150HBS150HBS150HBS150HBS45HBC45HBC45HBC45HBC45HBC45HBC150150150150280280280280280280272730309090808065656060110110100100151515158 81515101015151515121213-5 非液体摩擦滑动轴承的计算非液体摩擦滑动轴承的计算第26页，本讲稿共31
21、页2.轴承的轴承的pv值值 压强限制p以保证润滑剂不被挤出n-转速，转速，pv-许用值。许用值。pv=FBddn60 1000pv二、二、推力轴承计算推力轴承计算 z-轴环数轴环数,pvm=pvp考虑承载的不均匀性，考虑承载的不均匀性，p、pv应降低应降低2040%Fd1d2Fd1d2第27页，本讲稿共31页三、设计步骤三、设计步骤选择轴瓦材料选择轴瓦材料确定轴承结构形式确定轴承结构形式确定轴承宽度确定轴承宽度b和直径和直径d验算验算p、pv选择轴承的配合选择轴承的配合选择润滑剂与润滑装置选择润滑剂与润滑装置第28页，本讲稿共31页一、动压润滑的形成和原理和条件一、动压润滑的形成和原理和条件1
22、5-6 动压润滑的基本原理动压润滑的基本原理FFFF两平形板之间不能形成压力油膜！两平形板之间不能形成压力油膜！v vvh1aah2cc动压油膜动压油膜-因运动而产生的压力油膜。因运动而产生的压力油膜。v vvh0bbF第29页，本讲稿共31页F形成动压油膜的必要条件：形成动压油膜的必要条件：1.两工件之间的间隙必须有楔形间隙；两工件之间的间隙必须有楔形间隙；2.两工件表面之间必须连续充满润滑油或其它液体；两工件表面之间必须连续充满润滑油或其它液体；3.两两工工件件表表面面必必须须有有相相对对滑滑动动速速度度。其其运运动动芳芳方方向向必必须须保保证证润润滑滑油油从从大大截截面面流流进进，从从小小截截面面出来。出来。Fy=F Fx 0 Fy=F Fx=0向心轴承动压油膜的形成过程：向心轴承动压油膜的形成过程：静止静止 爬升爬升将轴起抬将轴起抬转速继续升高转速继续升高质心质心左移左移稳定运转稳定运转达到工作转速达到工作转速e-偏心距偏心距e第30页，本讲稿共31页例：例：例15-2、作业15-2。第31页，本讲稿共31页