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1、徐小斌机械设计课件第徐小斌机械设计课件第1212章滑动轴承章滑动轴承1 1分分类类滚动轴承滚动轴承轴承的功用：轴承的功用：用来用来支承轴及轴上零件支承轴及轴上零件。滑动轴承滑动轴承优点多，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。12-1滑动轴承概述滑动轴承概述 1能承担一定的载荷，具有一定的强度和刚度。能承担一定的载荷，具有一定的强度和刚度。2具有小的摩擦力矩，使回转件转动灵活。具有小的摩擦力矩，使回转件转动灵活。3具有一定的支承精度，保证被支承零件的回转精度。具有一定的支承精度，保证被支承零件的回转精度。一、轴承的基本要
2、求一、轴承的基本要求 二、轴承的分类二、轴承的分类 按摩擦按摩擦性质分性质分按受载按受载方向分方向分按润滑按润滑状态分状态分向心推力向心推力(径向止推径向止推)轴承轴承向心向心(径向径向)轴承轴承 推力推力(止推止推)轴承轴承不完全液体润滑滑动轴承不完全液体润滑滑动轴承不完全液体润滑滑动轴承不完全液体润滑滑动轴承长江大学专用 作者：潘存云教授 潘存云教授研制微动磨损微动磨损发生在名义上相对静止，实际上存在循环发生在名义上相对静止，实际上存在循环的微幅相对运动的两个紧密接触的表面上。的微幅相对运动的两个紧密接触的表面上。其它失效形式其它失效形式:气蚀气蚀气流冲蚀零件表面引起的机械磨损；气流冲蚀零
3、件表面引起的机械磨损；流体侵蚀流体侵蚀流体冲蚀零件表面引起的机械磨损；流体冲蚀零件表面引起的机械磨损；电侵蚀电侵蚀电化学或电离作用引起的机械磨损；电化学或电离作用引起的机械磨损；轴瓦失效实例轴瓦失效实例:潘存云教授研制疲劳点蚀疲劳点蚀 潘存云教授研制表面划伤表面划伤 潘存云教授研制轴瓦磨损轴瓦磨损长江大学专用 作者：潘存云教授 潘存云教授研制汽车用滑动轴承故障原因的平均比率汽车用滑动轴承故障原因的平均比率其它其它气蚀气蚀制造精度低制造精度低腐蚀腐蚀故障原因故障原因6.06.08.18.115.915.911.111.138.338.3比率比率()6.76.72.82.85.55.55.65.6
4、比率比率()超载超载对中不良对中不良安装误差安装误差润滑油不足润滑油不足不干净不干净故障原因故障原因二、滑动轴承的材料二、滑动轴承的材料1.1.轴承材料性能的要求轴承材料性能的要求(1)(1)减摩性减摩性材料副具有较低的摩擦系数。材料副具有较低的摩擦系数。(2)(2)耐磨性耐磨性材料的抗磨性能，通常以磨损率表示。材料的抗磨性能，通常以磨损率表示。(3)(3)抗胶合抗胶合材料的耐热性与抗粘附性。材料的耐热性与抗粘附性。(4)(4)摩擦顺应性摩擦顺应性材料通过表层弹塑性变形来补偿轴承滑动表材料通过表层弹塑性变形来补偿轴承滑动表 面初始配合不良的能力。面初始配合不良的能力。(5)(5)嵌入性嵌入性材
5、料容纳硬质颗粒嵌入，从而减轻轴承滑动表材料容纳硬质颗粒嵌入，从而减轻轴承滑动表 面发生刮伤或磨粒磨损的性能。面发生刮伤或磨粒磨损的性能。(6)(6)磨合性磨合性轴瓦与轴颈表面经短期轻载运行后，形成相互吻合轴瓦与轴颈表面经短期轻载运行后，形成相互吻合 的表面形状和粗糙度的能力。的表面形状和粗糙度的能力。轴承材料是指在轴承结构中直接参与摩擦部分的材料，如轴瓦和轴承衬的材料。长江大学专用 作者：潘存云教授 工程上常用浇铸或压合的方法将两种不同的金属工程上常用浇铸或压合的方法将两种不同的金属组合在一起，性能上取长补短。组合在一起，性能上取长补短。轴承衬轴承衬 此外还应有足够的强度和抗腐蚀能力、良好的导
6、热此外还应有足够的强度和抗腐蚀能力、良好的导热性、工艺性和经济性。性、工艺性和经济性。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。滑滑动动轴轴承承材材料料 金属材料金属材料 非金属材料非金属材料 轴承合金轴承合金铜合金铜合金铝基轴承合金铝基轴承合金铸铁铸铁多孔质金属材料多孔质金属材料 工程塑料工程塑料碳碳-石石墨墨橡胶橡胶木材木材2.2.常用轴承材料常用轴承材料长江大学专用 作者：潘存云教授 潘存云教授研制（1）轴承合金（白合金、巴氏合金）轴承合金（白合金、巴氏合金）是锡、铅、锑、铜等金属的合金，是锡、铅、锑、铜等金属的合金，锡或铅为基体。锡或铅为基体。优点：优点：f 小
7、，抗胶合性能好、对油的吸附性强、耐腐小，抗胶合性能好、对油的吸附性强、耐腐蚀性好、容易跑合、是优良的轴承材料，常用于高速、蚀性好、容易跑合、是优良的轴承材料，常用于高速、重载的轴承。重载的轴承。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：t6.5 0.5 60 26.5 0.5 60 2号压延机脂号压延机脂注：注：(1)在潮湿环境，温度在在潮湿环境，温度在75 120的条件下，应考虑选用钙的条件下，应考虑选用钙-钠基润滑钠基润滑 脂；脂；(2)在潮湿环境，温度在在潮湿
8、环境，温度在75以下，没有以下，没有3号钙基脂时也可以用铝基脂；号钙基脂时也可以用铝基脂；(3)工作温度在工作温度在110 120可选用锂基脂或钡基脂；可选用锂基脂或钡基脂；(4)集中润滑时，稠度要小些。集中润滑时，稠度要小些。长江大学专用 作者：潘存云教授 潘存云教授研制但但p 10 MPa时可忽略。时可忽略。变化很小0.080.080.070.070.060.060.050.050.040.040.030.030.020.020.010.013030 4040 50506060 7070 8080 9090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
9、原则：(1)载荷大、转速低的轴载荷大、转速低的轴承，宜选用粘度大的油；承，宜选用粘度大的油；(2)载荷小、转速高的轴载荷小、转速高的轴承，宜选用粘度小的油；承，宜选用粘度小的油；粘粘温温图图 L-TSA32L-TSA32L-TSA32L-TSA32二、润滑油及其选择二、润滑油及其选择(3)高温时，粘度应高一些；高温时，粘度应高一些；低温时，粘度可低一些。低温时，粘度可低一些。长江大学专用 作者：潘存云教授 潘存云教授研制表表12-滑动轴承润滑油的选择滑动轴承润滑油的选择 0.1 L-AN68、110、150 9.0 L-AN7、10、15 轴径圆周速度轴径圆周速度 平均压力平均压力 轴径圆周速
10、度轴径圆周速度 平均压力平均压力 /(m/s)p 3 MPa /(m/s)p350 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：1.1.调和在润滑油中；调和在润滑油中；2.2.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；3.3.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。其应用日渐广泛三、固体润滑剂及其选择三、固体润滑剂及其选择特点特点：可在滑动表面形成固体膜。可在滑动表
11、面形成固体膜。长江大学专用 作者：潘存云教授 12-6不完全液体润滑滑动轴承的设计计算不完全液体润滑滑动轴承的设计计算一、一、失效形式与设计准则失效形式与设计准则 工作状态工作状态：因采用润滑脂、油绳或滴油润滑，由于轴因采用润滑脂、油绳或滴油润滑，由于轴承的不到足够的润滑剂，故无法形成完全的承载油膜，承的不到足够的润滑剂，故无法形成完全的承载油膜，工作状态为边界润滑或混合摩擦润滑。工作状态为边界润滑或混合摩擦润滑。失效形式失效形式：边界油膜破裂。边界油膜破裂。设计准则设计准则：保证边界膜不破裂。保证边界膜不破裂。因边界膜强度与温度、轴承材料、轴颈和轴承表面粗糙度、润滑油供给等有关，目前尚无精确
12、的计算方法，但一般可作条件性计算。校核内容：校核内容：验算摩擦发热验算摩擦发热pvpv；验算滑动速度验算滑动速度vv。，p，pv的验算都是平均值。考虑到轴瓦不同心，受载时轴线弯曲及载荷变化等的因素，局部的p或pv可能不足，故应校核滑动速度v。fpv是摩擦力，限制pv 即间接限制摩擦发热。验算平均压力验算平均压力 p p，以保证强度要求；，以保证强度要求；长江大学专用 作者：潘存云教授 潘存云教授研制二、二、径向滑动轴承的设计计算径向滑动轴承的设计计算 已知条件：已知条件：外加径向载荷外加径向载荷F(N)、轴颈转速、轴颈转速n(r/mm)及及 轴颈直径轴颈直径d(mm)验算及设计验算及设计：.验
13、算轴承的平均压力验算轴承的平均压力p .验算摩擦热验算摩擦热v轴颈圆周速度，轴颈圆周速度，m/s；B 轴瓦宽度，轴瓦宽度，p 许用压强。许用压强。见下页 p=pFBdFdn pv 轴承材料的许用值。轴承材料的许用值。见下页 pv=FBddn60 1000pvn轴速度，轴速度，m/s；长江大学专用 作者：潘存云教授 潘存云教授研制3.验算滑动速度验算滑动速度v表表12-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
14、ZCuSn5Pb5Zn5铸铝青铜铸铝青铜ZCuAl10Fe3pMPapvMPam/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 v 材料的许用滑动速度材料的许用滑动速度v v长江大学专用 作者：潘存云教授 表表12-1常用轴瓦及轴承衬材料的
15、性能常用轴瓦及轴承衬材料的性能材料材料 牌号牌号类别类别 （名称）（名称）锡基锡基轴承轴承合金合金铅基铅基轴承轴承合金合金ZSnSb11Cu6 ZSnSb8Cu4ZPbSb16Sn16Cu2ZCuSn10P1(10-1锡青铜锡青铜)ZPbSb15Sn56Cu3Cd2ZCuSn5Pb5Zn5(5-5-5锡青铜锡青铜)ZCuPb30(30铅青铜铅青铜)ZCuAl10Fe3(10-3铝青铜铝青铜)15 12 1015 4 1225 12 308 3 1515 10 155 8 520 60 1525 80 201 1 1 51 1 3 53 5 1 13 4 4 25 5 5 2锡青铜锡青铜铅青铜铅
16、青铜铝青铜铝青铜最大许用值最大许用值 性能比较性能比较 平稳载荷平稳载荷用于高速、重载用于高速、重载下工作的重要轴下工作的重要轴承，变载荷下易承，变载荷下易于疲劳，价贵。于疲劳，价贵。用于中速、中等用于中速、中等载荷作的轴承，载荷作的轴承，不宜受显著冲击。不宜受显著冲击。可作为锡锑轴承可作为锡锑轴承合金的代用品。合金的代用品。用于中速重载及用于中速重载及受变载荷的轴承受变载荷的轴承用于中速中载的用于中速中载的轴承轴承用于高速、重载用于高速、重载轴承，承受变载轴承，承受变载和冲击和冲击最宜用于润滑充分最宜用于润滑充分的低速重载轴承的低速重载轴承说说 明明 冲击载荷冲击载荷 p v pvMPa m
17、/s MPa m/s 抗咬抗咬 顺应性顺应性 耐蚀耐蚀 疲劳疲劳粘性粘性 嵌入性嵌入性 性性 强度强度注：注：pvpv为不完全润滑下的为不完全润滑下的许用值许用值 性能比较：性能比较：1 15 5 依次由佳到差依次由佳到差 长江大学专用 作者：潘存云教授 潘存云教授研制潘存云教授研制选择配合选择配合一般可选一般可选:H9/d9或或H8/f7、H7/f6 二、二、止推滑动轴承的计算止推滑动轴承的计算 p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50%。Fd1d2Fd1d2已知条件：已知条件：外加径向载荷外加径向载荷F(N)、轴颈转速、轴颈转速n(r/mm)(1)根据轴向载荷和工
18、作要求，根据轴向载荷和工作要求，选择轴承结构尺寸和材料；选择轴承结构尺寸和材料；(2)验算平均压力；验算平均压力；3)验算验算pv值值 z轴环数轴环数长江大学专用 作者：潘存云教授 表表12-7止推滑动轴承的止推滑动轴承的p、pv 未淬火钢未淬火钢 青铜青铜 4.05.0 12.5 铸铁铸铁 2.02.5 p pv轴承合金轴承合金 5.06.0 淬火钢淬火钢 轴承合金轴承合金 8.09.0 12.5 青铜青铜 7.58.0 淬火钢淬火钢 1215 MPam/s MPa轴环端面、凸缘轴环端面、凸缘 轴承轴承 长江大学专用 作者：潘存云教授 潘存云教授研制潘存云教授研制潘存云教授研制FFFF先分析
19、平行板的情况。板B静止，板A以速度向左运动，板间充满润滑油，无载荷时，液体各层的速度呈三角形分布，近油量与处油量相等，板A不会下沉。但若板A有载荷时，油向两边挤出，板A逐渐下沉，直到与B板接触。如两板不平行板。板间间隙呈沿运动方向由大到小呈收敛楔形分布，且板A有载荷，当板A运动时，两端速度若程虚线分布，则必然进油多而出油少。由于液体实际上是不可压缩的，必将在板内挤压而形成压力，迫使进油端的速度往内凹，而出油端的速度往外鼓。进油端间隙大而速度曲线内凹，出油端间隙小而速度曲线外凸，进出油量相等，同时间隙内形成的压力与外载荷平衡，板A不会下沉。这说明了在间隙内形成了压力油膜。这种因运动而产生的压力油
20、膜称为动压油膜。各截面的速度图不一样，从凹三角形过渡到凸三角形，中间必有一个位置呈三角形分布。v 潘存云教授研制F v vvh1aah2ccvvh0bbF一、动压润滑的形成原理和条件一、动压润滑的形成原理和条件 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！动压油膜动压油膜因运动而产生的压力油膜。12-7液体动力润滑径向滑动轴承的设计计算液体动力润滑径向滑动轴承的设计计算长江大学专用 作者：潘存云教授 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
21、须连续充满润滑油或其它液体；3.两工件表面必须有相对滑动速度。其运动芳方向必两工件表面必须有相对滑动速度。其运动芳方向必须保证润滑油从大截面流进，从小截面出来。须保证润滑油从大截面流进，从小截面出来。长江大学专用 作者：潘存云教授 潘存云教授研制二、二、流体动力润滑基本方程的建立流体动力润滑基本方程的建立 为了得到简化形式的流体动力为了得到简化形式的流体动力平衡方程（平衡方程（NavierStokes方程）方程），作如下假设：，作如下假设：流体的流动是层流流体的流动是层流 忽略压力对流体粘度的影响忽略压力对流体粘度的影响 略去惯性力及重力的影响，故所研究的单元体为略去惯性力及重力的影响，故所研
22、究的单元体为 静平衡状态或匀速直线运动，且只有表面力作用静平衡状态或匀速直线运动，且只有表面力作用 于单元体上于单元体上 流体是不可压缩的流体是不可压缩的 流体中的压力在各流体层之间保持为常数流体中的压力在各流体层之间保持为常数 流体满足牛顿定律，即流体满足牛顿定律，即 =dud yB实际上粘度随压力的增高而增加；即层与层之间没有物质和能量的交换；vA Axzy长江大学专用 作者：潘存云教授 潘存云教授研制取微单元进行受力分析取微单元进行受力分析:+dp+dpppdydz+(+d)dxdz-(p+dp)dydz dxdz=0=dd ydxdpdydu=整理后得整理后得又有又有=dxdpd2ud
23、 y2得得任意一点的油膜压力p沿x方向的变化率，与该点y向的速度梯度的导数有关。对对y积分得积分得u=y2+C1y+C2 21dxdp边界条件边界条件当当y=0时，时，u=-vC2=-v当当y=h时，时，u=0 0 C1=h h+21dxdphv代入得代入得 u=(y2-hy)+21dxdpv vhy-hBAxzyv长江大学专用 作者：潘存云教授 潘存云教授研制vvFaaccxzy任意截面内的流量任意截面内的流量依据流体的连续性原理，通过不同截面的流量是相等的bb截面内的流量截面内的流量该处速度呈三角形分布，间隙厚度为h0负号表示流速的方向与x方向相反，因流经两个截面的流量相等，故有：=6vd
24、xdph0-hh3得：得：一维雷诺方程一维雷诺方程由上式可得压力分布曲线由上式可得压力分布曲线 p=f(x)在在bb处处h=h0，p=pmax速度梯度速度梯度du/dy呈线性分布，其余呈线性分布，其余位置呈非线性分布。位置呈非线性分布。流量相等，阴影面积相等。液体动压润滑的基本方程，它描述了油膜压力p的变化与动力粘度、相对滑动速度及油膜厚度h之间的关系。pmaxxph0bb长江大学专用 作者：潘存云教授 潘存云教授研制 轴承的孔径轴承的孔径D和轴颈的直径和轴颈的直径d名义尺寸相等；直径间名义尺寸相等；直径间 隙隙是公差形成的是公差形成的 轴颈上作用的液体压力与轴颈上作用的液体压力与F相平衡，在
25、与相平衡，在与F垂直的方垂直的方 向，合力为零向，合力为零轴颈最终的平衡位置可用轴颈最终的平衡位置可用a和偏心距和偏心距e来表示来表示 轴承工作能力取决于轴承工作能力取决于hlim，它与，它与、和和F等有关，等有关，应保证应保证 hlimhF Fy=F Fx 0 Fy=F Fx=0径向滑动轴承动压油膜的形成过程：径向滑动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质心质心左移左移稳定运转稳定运转达到工作转速e 偏心距偏心距eahlim长江大学专用 作者：潘存云教授 潘存云教授研制三、三、径向滑动轴承的几何关系和承载量系数径向滑动轴承的几何关系和承载量系数最小油膜厚度最
26、小油膜厚度 hmin=e r(1-)定义定义 e/e/为偏心率为偏心率 直径间隙直径间隙 D d 半径间隙半径间隙 R R r r /2定义连心线定义连心线OO1为极坐标的极轴为极坐标的极轴 相对间隙相对间隙 /r /d hlim稳定工作位置如图所示稳定工作位置如图所示 ，连心线与外载荷的方向形成一偏位角，连心线与外载荷的方向形成一偏位角，eah0设轴孔半径为设轴孔半径为 R,r 直径为直径为 D，d ，偏心距偏心距e 偏位角偏位角a在三角形在三角形 中有中有R2 e2+（r+h)2 2e(r+h)cos v hDd长江大学专用 作者：潘存云教授 略去二次微量略去二次微量 ，并取根号为正号，得
27、，并取根号为正号，得任意位置油膜厚度任意位置油膜厚度 将将dx=rd,v=r，h0,h代入上式得代入上式得压力最大处的油膜厚度压力最大处的油膜厚度 0为压力最大处的极角。为压力最大处的极角。=6vdxdph0-hh3将一维雷诺方程将一维雷诺方程 改写成极坐标的形式改写成极坐标的形式 积分得积分得 长江大学专用 作者：潘存云教授 积分可得轴承单位宽度上的油膜承载力积分可得轴承单位宽度上的油膜承载力 在外载荷方向的分量在外载荷方向的分量 理论上只要将理论上只要将py乘以轴承宽度就可得到油膜总承乘以轴承宽度就可得到油膜总承载能力，但在实际轴承中，由于油可能从轴承两端泄载能力，但在实际轴承中，由于油可
28、能从轴承两端泄漏出来，考虑这一影响时，压力沿轴向呈抛物线分布。漏出来，考虑这一影响时，压力沿轴向呈抛物线分布。长江大学专用 作者：潘存云教授 潘存云教授研制潘存云教授研制油膜压力沿轴向的分布油膜压力沿轴向的分布理论分布曲线理论分布曲线水平直线，各处压力一样；水平直线，各处压力一样；实际分布曲线实际分布曲线抛物线抛物线且曲线形状与轴承的宽径比且曲线形状与轴承的宽径比B/d有关。有关。FdD B B B B FdDB/d=1/4FdDB/d=1/3FdDB/d=1/2FdDB/d=1潘存云教授研制FdDB/d=长江大学专用 作者：潘存云教授 潘存云教授研制潘存云教授研制油膜沿轴承宽度上的压力分布表
29、达式为油膜沿轴承宽度上的压力分布表达式为 py为无限宽度轴承沿轴向为无限宽度轴承沿轴向单位宽度上的油膜压力；单位宽度上的油膜压力；C为取决于宽径比和偏心为取决于宽径比和偏心率的系数率的系数;对于有限宽度轴承，油膜的总承载能力为对于有限宽度轴承，油膜的总承载能力为 式中式中Cp为承载量系数，计算很困难，工程上可查表确定。为承载量系数，计算很困难，工程上可查表确定。dDFyz B B 或或解释这些参数的含义 长江大学专用 作者：潘存云教授 表表12-7有限宽度滑动轴承的承载量系数有限宽度滑动轴承的承载量系数Cp0.3 0.4 0.5 0.6 0.65 0.7 0.75 0.80 0.85 0.90
30、 0.925 0.95 0.975 0.99 0.3 0.052 0.0826 0.128 0.203 0.259 0.347 0.475 0.699 1.122 2.074 3.352 5.73 15.15 50.52 0.4 0.0893 0.141 0.216 0.339 0.431 0.573 0.776 1.079 1.775 3.195 5.055 8.393 21.00 65.26 0.5 0.133 0.209 0.317 0.493 0.622 0.819 1.098 1.572 2.428 4.261 6.615 10.706 25.62 75.86 0.6 0.182 0
31、.283 0.427 0.655 0.819 1.070 1.418 2.001 3.036 5.214 7.956 12.64 29.17 83.21 0.6 0.234 0.361 0.538 0.816 1.014 1.312 1.720 2.399 3.580 6.029 9.072 14.14 31.88 88.90 0.7 0.287 0.439 0.647 0.972 1.199 1.538 1.95 2.754 4.053 6.721 9.992 15.37 33.99 92.89 0.8 0.339 0.515 0.754 1.118 1.371 1.745 2.248 3.
32、067 4.459 7.294 10.753 16.37 35.66 96.35 0.9 0.391 0.589 0.853 1.253 1.528 1.929 2.469 3.372 4.808 7.772 11.38 17.18 37.00 98.95 1.0 0.440 0.658 0.947 1.377 1.669 2.097 2.664 3.580 5.106 8.186 11.91 17.86 38.12 101.15 1.1 0.487 0.723 1.033 1.489 1.796 2.247 2.838 3.787 5.364 8.533 12.35 18.43 39.04
33、102.90 1.2 0.529 0.784 1.111 1.590 1.912 2.379 2.990 3.968 5.586 8.831 12.73 18.91 39.81 104.42 1.3 0.610 0.891 1.248 1.763 2.099 2.600 3.242 4.266 5.947 9.304 13.34 19.68 41.07 106.84 1.4 0.763 1.001 1.483 2.070 2.446 2.981 3.671 4.778 6.54 10.091 14.34 20.97 43.11 110.79 承载量系数承载量系数Cp相对偏心率相对偏心率B/d长
34、江大学专用 作者：潘存云教授 四、最小油膜厚度四、最小油膜厚度 动力润滑轴承的设计应保证动力润滑轴承的设计应保证 hminh其中其中 h=S(Rz1+Rz2)S 安全系数，常取安全系数，常取S2。一般轴承可取为一般轴承可取为3.2m和和6.3m，或或1.6 m和和3.2m。重要轴承可取为重要轴承可取为0.8m和和1.6m，或或0.2m和和0.4m。Rz1、Rz2 轴颈和轴承孔表面粗糙度十点高度。轴颈和轴承孔表面粗糙度十点高度。考虑表面几何形状误差和轴颈挠曲变形等加工方法、表面粗糙度及表面微观不平度十点高度加工方法、表面粗糙度及表面微观不平度十点高度Ra加工加工方法方法表面粗糙表面粗糙度代号度代
35、号研磨、抛光、研磨、抛光、超精加工等超精加工等Ra/m 10 6.3 3.2 1.6 0.8 0.4 0.2 0.1 0.05钻石刀镗钻石刀镗头、镗磨头、镗磨铰、精磨，铰、精磨，刮刮(每平方厘每平方厘米米35个点个点)精车或精镗，精车或精镗，中等磨光，中等磨光，刮刮(每平方厘每平方厘米米1.5个点个点)3.21.60.80.40.20.10.050.0250.012长江大学专用 作者：潘存云教授 五、轴承的热平衡计算五、轴承的热平衡计算 热平衡方程：热平衡方程：产生的热量产生的热量=散失的热量散失的热量 Q=Q1+Q2 其中，摩擦热其中，摩擦热 Q=fv W 式中式中 q 润润滑滑油流量油流量
36、m3/s；滑油密度滑油密度kg/m3；c 润滑油的比热容，润滑油的比热容，J/(kg)；ti 油出口温度油出口温度；to 油入口温度油入口温度；3 表面传热系数表面传热系数 W/(m2)。滑油带走的热滑油带走的热Q1=qc(to-ti)W轴承散发的热轴承散发的热 Q2=3dB(to-ti)W长江大学专用 作者：潘存云教授 潘存云教授研制温升公式温升公式 其中其中 润滑油流量系数润滑油流量系数 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 0.240.220.200.180.160.140.120.100.080.060.04qvBd=0.4Bd 1.3 2.0 1.5 1.0 0.8
37、 0.7 0.6 0.5 0.9 长江大学专用 作者：潘存云教授 摩擦系数摩擦系数 系数系数与宽径比有关，与宽径比有关，若若B/d 35 40时，表明轴承承载能力有冗余，时，表明轴承承载能力有冗余，可采取如下措施：可采取如下措施：增大表面粗糙度，以降低成本增大表面粗糙度，以降低成本减小间隙，提高旋转精度减小间隙，提高旋转精度加宽轴承，充分利用轴承的承载能力加宽轴承，充分利用轴承的承载能力长江大学专用 作者：潘存云教授 潘存云教授研制潘存云教授研制 当当 t1 35 40时，表明轴承的承载能力不足，时，表明轴承的承载能力不足，可采取如下措施：可采取如下措施：加散热片，以增大散热面积加散热片，以增
38、大散热面积在保证承载能力的不下降的条件下，适当增大在保证承载能力的不下降的条件下，适当增大 轴承间隙轴承间隙提高轴和轴承的加工精度提高轴和轴承的加工精度油泵油泵冷冷却却器器冷冷却却水水风冷风冷增加增加冷却装置冷却装置加风扇、冷却水管、循环油冷却加风扇、冷却水管、循环油冷却长江大学专用 作者：潘存云教授 六、轴承参数的选择六、轴承参数的选择 取值范围：取值范围：B/d=0.31.5 影响效果：影响效果：B/d小，有利于提高稳定性，增大端排泄量小，有利于提高稳定性，增大端排泄量 以降低温度；以降低温度；B/d大，增大轴承的承载能力。大，增大轴承的承载能力。0.61.5 电动机、发电机、离心机、电动
39、机、发电机、离心机、齿轮变速器齿轮变速器;1.宽径比宽径比B/d 应用应用:B/d=0.31.0 汽轮机、鼓风机汽轮机、鼓风机;0.81.2 机车、拖拉机机车、拖拉机;0.60.9 轧钢机。轧钢机。2.相对间隙相对间隙 影响因素：影响因素：载荷和速度，轴径尺寸，宽度载荷和速度，轴径尺寸，宽度/直径，调心直径，调心 能力，加工精度。能力，加工精度。长江大学专用 作者：潘存云教授 选取原则：选取原则：（1）速度高，速度高，取大值；取大值；载荷小，载荷小，取小值；取小值；（2）直径大，宽径比小，调心性能好，加工精度高，）直径大，宽径比小，调心性能好，加工精度高，取小值；反之，取小值；反之，取大值。取
40、大值。应用应用 =0.0010.0002汽轮机、电动机、发汽轮机、电动机、发 电机、齿轮变速器电机、齿轮变速器 0.00020.0015轧钢机铁路机车辆轧钢机铁路机车辆0.00020.00125机床、内燃机机床、内燃机 0.00020.00125鼓风机、离心机鼓风机、离心机一般轴承，按如下经验公式计算一般轴承，按如下经验公式计算 长江大学专用 作者：潘存云教授 3.润滑油粘度润滑油粘度 对承载能力，功耗、温升都有影响对承载能力，功耗、温升都有影响 根据平均温度根据平均温度 tm=(ti+to)/2 决定润滑油粘度决定润滑油粘度 设计时假设，设计时假设，tm=50 75，计算所得应在，计算所得应
41、在 ti=35 40 初始计算时，可取初始计算时，可取 长江大学专用 作者：潘存云教授 七、液体七、液体动力润滑径向滑动轴承的设计过程动力润滑径向滑动轴承的设计过程 已知条件：外加径向载荷已知条件：外加径向载荷F(N)，轴颈转速，轴颈转速n(r/min)及轴颈直径及轴颈直径d(mm)。设计及验算设计及验算 （1）保证在平均油温保证在平均油温 tm下下 hmin h选择轴承材料，验算选择轴承材料，验算 p、v、pv。选择轴承参数，如轴承宽度选择轴承参数，如轴承宽度(B)、相对间隙相对间隙()和润滑油和润滑油()。计算承载量系数计算承载量系数(Cp)并查表确定偏心率并查表确定偏心率()。计算最小油
42、膜厚度计算最小油膜厚度(hmin)和许用油膜厚度和许用油膜厚度(h)。长江大学专用 作者：潘存云教授（3）极限工作能力校核极限工作能力校核根据直径间隙根据直径间隙()，选择配合。选择配合。根据最大间隙根据最大间隙(max)和最小间隙和最小间隙(min)，校核轴校核轴 承的最小油膜厚度和润滑油入口油温。承的最小油膜厚度和润滑油入口油温。（4）绘制轴承零件图绘制轴承零件图 （2）验算温升验算温升 计算轴承与轴颈的摩擦系数计算轴承与轴颈的摩擦系数(f)。计算轴承温升计算轴承温升(t)和润滑油入口平均温度和润滑油入口平均温度(ti)。根据宽径比根据宽径比(B/d)和偏心率和偏心率()查取查取润滑油流量
43、系数润滑油流量系数。长江大学专用 作者：潘存云教授 12-8其它形式滑动轴承简介其它形式滑动轴承简介一、无润滑一、无润滑轴承轴承 又称干摩擦轴承 无润滑无润滑轴承轴承 工作时外界不提供润滑剂。工作时外界不提供润滑剂。自润滑自润滑轴承轴承 轴承材料本身就是固体润滑剂，轴承材料本身就是固体润滑剂，或轴瓦内含有润滑剂或轴瓦内含有润滑剂。1.轴承材料及轴径材料轴承材料及轴径材料 轴承材料轴承材料为降低磨损，常用工程塑料和碳为降低磨损，常用工程塑料和碳石石墨；墨；轴径材料轴径材料为防止锈蚀或降低摩擦系数，常用不锈为防止锈蚀或降低摩擦系数，常用不锈钢、碳钢镀硬铬，使轴承和轴径两者表钢、碳钢镀硬铬，使轴承和
44、轴径两者表面硬度差加大。面硬度差加大。轴承材料轴承材料 辐射辐射 真空真空 水水 油油 磨粒磨粒 耐酸、碱耐酸、碱 有填料热性塑料有填料热性塑料 少数可用少数可用 通常好通常好 通常差通常差有填料有填料 尚好尚好 很好很好 很差很差大多数可用，大多数可用，避免用石墨避免用石墨作填充物作填充物通常差，注通常差，注意配合表面意配合表面的粗糙度的粗糙度尚好或好尚好或好很好很好部分好部分好一般一般尚好尚好通常好通常好有填料有填料 部分可用部分可用 好好 部分尚好部分尚好 碳碳-石石墨墨 很好很好 很好很好 极差极差 尚好或好尚好或好 好好 不好不好 好好(除强酸外除强酸外)很好、不很好、不要加塑料要加
45、塑料高温高温 200 低温低温-50 长江大学专用 作者：潘存云教授（2）轴瓦厚度）轴瓦厚度 对于完全塑料的轴瓦，对于完全塑料的轴瓦，=d/(1220),以金属轴瓦作瓦背时，可适当减薄。以金属轴瓦作瓦背时，可适当减薄。（4）表面粗糙度）表面粗糙度 Ra=0.20.4m 。3.轴承承载能力轴承承载能力 失效形式主要是磨损，设计条件是：失效形式主要是磨损，设计条件是：p p 以及以及 pv pv（3）直径间隙）直径间隙 0.05d ，且不小于且不小于 0.1 mm。2.主要设计参数主要设计参数 （1）宽径比：）宽径比：B/d=0.351.5 长江大学专用 作者：潘存云教授 潘存云教授研制潘存云教授
46、研制将轴瓦内孔做成特殊形状，以产生多个动压油膜，将轴瓦内孔做成特殊形状，以产生多个动压油膜，提高轴承的提高轴承的工作稳定性工作稳定性和和旋转精度旋转精度。1.1.椭圆轴承椭圆轴承 特点：特点：形成两个动压油膜，提高了稳定性。摩擦损耗加形成两个动压油膜，提高了稳定性。摩擦损耗加 大、供油量增大、承载能力降低。大、供油量增大、承载能力降低。矢量之合2.2.三油楔轴承三油楔轴承特点：特点：形成三个动压油膜，提高了旋转精度和稳定性。形成三个动压油膜，提高了旋转精度和稳定性。摩擦损耗加大、承载能力降低，制造困难。摩擦损耗加大、承载能力降低，制造困难。固定式固定式可倾式可倾式O O1 1O O3 3O O
47、2 2O O1 1O O2 2制造时两半之间加垫片，镗出圆孔，使用时拆去垫片即可。潘存云教授研制二、多油楔二、多油楔轴承轴承 F FF F长江大学专用 作者：潘存云教授 潘存云教授研制潘存云教授研制潘存云教授研制节节流流器器节流器节流器D三、液体三、液体静压轴承静压轴承 工作原理：工作原理：依靠供依靠供油装置，将高压油油装置，将高压油压入轴承间隙中，压入轴承间隙中，强制形成油膜。强制形成油膜。特点：特点：静压轴承静压轴承载任何工况下都载任何工况下都能胜任工作。能胜任工作。d0d0常用节流器常用节流器关键器件：关键器件：节流器节流器节流器作用：节流器作用：根据外载荷根据外载荷的变化自动调节各油腔
48、内的变化自动调节各油腔内的压力。的压力。油台油台 起密封作用 长江大学专用 作者：潘存云教授 四、空气轴承四、空气轴承 空气也是一种流体润滑剂，其粘度只有空气也是一种流体润滑剂，其粘度只有L-AN7润润滑油的滑油的1/4000，摩擦力小到可忽略不计，因此可用于摩擦力小到可忽略不计，因此可用于数十万转的超高速轴承。数十万转的超高速轴承。空气轴承的工作原理与液体润滑轴承本质上是一空气轴承的工作原理与液体润滑轴承本质上是一样。分静压和动压两种。样。分静压和动压两种。气膜厚度气膜厚度 20 m制造精度高制造精度高 严格过滤严格过滤 优点优点:(1)不随温度变化，可用于高温或低温；不随温度变化，可用于高温或低温；(2)没有油污染的危险；没有油污染的危险；(3)回转精度高，运行噪音低。回转精度高，运行噪音低。缺点：缺点：承载能力不大，密封困难。承载能力不大，密封困难。长江大学专用 作者：潘存云教授