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1、武汉科技大学专用 作者：潘存云教授 1分类12-1 12-1 滑动轴承概述 一、滑动轴承的分类 按受载方向分按润滑状态分不完全液体润滑滑动轴承液体润滑滑动轴承液体动力润滑轴承液体静压润滑轴承向心(径向)轴承 推力(止推)轴承第1页/共68页武汉科技大学专用 作者：潘存云教授 2二、滑动轴承的应用领域 1.1.工作转速特高的轴承，汽轮发电机；2.2.要求对轴的支承位置特别精确的轴承，如精密磨床；3.3.特重型的轴承，如水轮发电机；4.4.承受巨大冲击和振动载荷的轴承，如破碎机；5.5.根据装配要求必须做成剖分式的轴承，如曲轴轴承；6.6.在特殊条件下（如水中、或腐蚀介质）工作的轴承，如舰艇螺旋桨
2、推进器的轴承；7.7.轴承处径向尺寸受到限制时，可采用滑动轴承，如多辊轧钢机。三、滑动轴承的设计内容 1 1。轴承的型式和结构选择；2 2。轴瓦的结构和材料选择；3 3。轴承的参数设计；4 4。润滑剂的选择及供应；5 5。轴承工作能力及热平衡计算。第2页/共68页武汉科技大学专用 作者：潘存云教授 3滚动轴承与滑动轴承性能对照（表131311 P33711 P337）第3页/共68页武汉科技大学专用 作者：潘存云教授 4一、向心(径向)滑动轴承组成：轴承座、轴套或轴瓦等。12-2 12-2 滑动轴承的结构型式油杯孔轴套1)1)结构简单，成本低廉。应用：低速、轻载或间歇性工作的机器中。2)2)因
3、磨损而造成的间隙无法调整。3)3)只能从沿轴向装入或拆下。1)1)整体式向心滑动轴承 轴承座特点：第4页/共68页武汉科技大学专用 作者：潘存云教授 5将轴承座或轴瓦分离制造，两部分用联接螺栓。剖分式向心滑动轴承螺纹孔轴承座轴承盖联接螺栓剖分轴瓦2)2)剖分式向心滑动轴承 特点：结构复杂，可以调整因磨损而造成的间隙，安装方便。榫口第5页/共68页武汉科技大学专用 作者：潘存云教授 6潘存云教授研制潘存云教授研制作用：用来承受轴向载荷 二、推力滑动轴承 结构形式：潘存云教授研制21F F1F F2F F21F F21空心式-轴颈接触面上压力分布较均匀，润滑条件比实心式要 好。单环式-利用轴颈的环
4、形端面止推，结构简单，润滑方便，广 泛用于低速、轻载的场合。多环式-不仅能承受较大的轴向载荷，有时还可承受双向轴向 载荷。各环间载荷分布不均，其单位面积的承载能力比单环式低50%50%。第6页/共68页武汉科技大学专用 作者：潘存云教授 7潘存云教授研制潘存云教授研制潘存云教授研制结构特点：在轴的端面、轴肩或安装圆盘做成止推面。在止推环形面上，分布有若干有楔角的扇形块。其数量一般为6 61212。-倾角固定，顶部预留平台，类型固定式可倾式用来承受停车后的载荷。-倾角随载荷、转速自行调整，性能好。FF巴氏合金绕此边线自行倾斜F第7页/共68页武汉科技大学专用 作者：潘存云教授 812-3 12-
5、3 滑动轴承的失效形式及常用材料一、滑动轴承常见失效形式（P P277277）磨粒磨损,刮伤,胶合,疲劳剥落,腐蚀.潘存云教授研制轴瓦失效实例:潘存云教授研制疲劳点蚀 潘存云教授研制表面划伤 潘存云教授研制轴瓦磨损第8页/共68页武汉科技大学专用 作者：潘存云教授 9二、滑动轴承的材料(一)轴承材料性能的要求1)1)减摩性-材料副具有较低的摩擦系数。2)2)耐磨性-材料的抗磨性能，通常以磨损率表示。3)3)抗胶合-材料的耐热性与抗粘附性。4)4)摩擦顺应性-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。5)5)嵌入性-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
6、损的性能。6)6)磨合性-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。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。轴承衬轴套或轴瓦(包括轴承衬)第9页/共68页武汉科技大学专用 作者：潘存云教授 10 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。轴承衬 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。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。滑动轴承材料 金属材料 非金属材料 轴承合金铜合金铝基轴承合金铸铁多孔质金属材料 工程塑料碳石墨橡胶木材(二)常用轴承材料第10页/共68页武汉科
7、技大学专用 作者：潘存云教授 11潘存云教授研制潘存云教授研制1)1)轴承合金（白合金、巴氏合金）是锡、铅、锑、铜等金属的合金，锡或铅为基体。优点：f f 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、重载的轴承。缺点：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。工作温度：t t120120 由于巴式合金熔点低轴瓦轴承衬第11页/共68页武汉科技大学专用 作者：潘存云教授 122 2）铜合金 优点：青铜强度高、承载能力大、耐磨性和导热性 都优于轴承合金。工作温度高达250250。缺点：可塑性差、不易跑合、与之相配的轴颈必须淬硬。
8、青铜可以单独制成轴瓦，也可以作为轴承衬浇注在钢或铸铁轴瓦上。铝青铜铅青铜锡青铜 中速重载中速中载低速重载3 3）铝基合金 铝锡合金：有相当好的耐腐蚀合和较高的疲劳强度，摩擦性能也较好。在部分领域取代了较贵的轴承合金与青铜。4 4）铸铁：用于不重要、低速轻载轴承。第12页/共68页武汉科技大学专用 作者：潘存云教授 13含油轴承：用粉末冶金法制作的轴承，具有多孔组织，可存储润滑油。可用于加油不方便的场合。运转时轴瓦温度升高，由于油的膨胀系数比金属大，油自动进入摩擦表面起到润滑作用。含油轴承加一次油，可使用较长时间。5）多孔质金属材料 橡胶轴承：具有较大的弹性，能减轻振动使运转平稳，可用水润滑。常
9、用于潜水泵、沙石清洗机、钻机等有泥沙的场合。工程塑料：具有摩擦系数低、可塑性、跑合性良好、耐磨、耐腐蚀、可用水、油及化学溶液等润滑的优点。缺点：导热性差、膨胀系数大、容易变形。为改善此 缺陷，可作为轴承衬粘复在金属轴瓦上使用。6）非金属材料 碳-石墨：是电机电刷常用材料，具有自润滑性，用于不良环境中。木材：具有多孔结构，可在灰尘极多的环境中使用。第13页/共68页武汉科技大学专用 作者：潘存云教授 14表12-2 常用轴瓦及轴承衬材料的性能第14页/共68页武汉科技大学专用 作者：潘存云教授 1512-4 12-4 滑动轴承轴瓦结构 一、轴瓦的形式和结构 按构造分类整体式对开式按加工分类按尺寸
10、分类按材料分类需从轴端安装和拆卸，可修复性差。可以直接从轴的中部安装和拆卸，可修复。轴瓦的类型整体轴套对开式轴瓦对开式轴瓦 第15页/共68页武汉科技大学专用 作者：潘存云教授 1612-4 12-4 滑动轴承轴瓦结构 一、轴瓦的形式和结构 按构造分类按加工分类按尺寸分类按材料分类轴瓦的类型厚壁 薄壁 潘存云教授研制薄壁轴瓦潘存云教授研制厚壁轴瓦整体式对开式节省材料，但刚度不足，故对轴承座孔的加工精度要求高 。具有足够的强度和刚度，可降低对轴承座孔的加工精度要求。第16页/共68页武汉科技大学专用 作者：潘存云教授 1712-4 12-4 滑动轴承轴瓦结构 一、轴瓦的形式和结构 按构造分类按加
11、工分类按尺寸分类按材料分类轴瓦的类型单材料多材料单一材料 潘存云教授研制两种材料 强度足够的材料可以直接作成轴瓦，如黄铜，灰铸铁。轴瓦衬强度不足，故采用多材料制作轴瓦。厚壁 薄壁 整体式对开式第17页/共68页武汉科技大学专用 作者：潘存云教授 18潘存云教授研制12-4 12-4 滑动轴承轴瓦结构 一、轴瓦的形式和结构 按构造分类按加工分类按尺寸分类按材料分类轴瓦的类型铸造轴瓦 卷制轴套 铸造 轧制 铸造工艺性好，单件、大批生产均可，适用于厚壁轴瓦。只适用于薄壁轴瓦，具有很高的生产率。单材料多材料厚壁 薄壁 整体式对开式第18页/共68页武汉科技大学专用 作者：潘存云教授 19潘存云教授研制
12、-将轴瓦一端或两端做凸缘。凸缘定位 二、轴瓦的定位方法 轴向定位凸耳(定位唇)定位 凸耳凸缘目的：防止轴瓦与轴承座之间产生轴向和周向的相 对移动。第19页/共68页武汉科技大学专用 作者：潘存云教授 20潘存云教授研制潘存云教授研制潘存云教授研制潘存云教授研制紧定螺钉 周向定位周向定位销钉 三、轴瓦的油孔和油槽 作用：把润滑油导入轴颈和轴承所构成的运动副表面。进油孔油槽F第20页/共68页武汉科技大学专用 作者：潘存云教授 21潘存云教授研制潘存云教授研制潘存云教授研制潘存云教授研制开孔原则：开孔原则：形式：按油槽走向分沿轴向、绕周向、斜向、螺旋线等。F2)2)轴向油槽不能开通至轴承端部，应留
13、有适当的油封面。1)1)尽量开在非承载区，尽量不要降低或少降低承载区尽量开在非承载区，尽量不要降低或少降低承载区油膜的承载能力；油膜的承载能力；双轴向油槽开在轴承剖分面上单轴向油槽在最大油膜厚度处a a第21页/共68页武汉科技大学专用 作者：潘存云教授 22潘存云教授研制潘存云教授研制45 宽径比B/d-轴瓦宽度与轴径直径之比。重要参数液体润滑摩擦的滑动轴承:B/d=0.51非液体润滑摩擦的滑动轴承:B/d=0.81.5 轴承剖分面常布置成与载荷垂直或接近垂直。载荷倾斜时结构如图大型液体滑动轴承常设计成两边供油的形式，既有利于形成动压油膜，又起冷却作用。Bd第22页/共68页武汉科技大学专用
14、 作者：潘存云教授 2312-5 12-5 滑动轴承润滑剂的选择 一、概述 作用：降低摩擦功耗、减少磨损、冷却、吸振、防锈等。分类液体润滑剂-润滑油半固体润滑剂-润滑脂固体润滑剂二、润滑脂及其选择 特点：无流动性，可在滑动表面形成一层薄膜。适用场合 ：要求不高、难以经常供油，或者低速重载以及作摆动运动的轴承中。第23页/共68页武汉科技大学专用 作者：潘存云教授 24当压力高和滑动速度低时，选择针入度小一些的品种；反之，选择针入度大一些的品种。选择原则：所用润滑脂的滴点，一般应较轴承的工作温度高约20203030，以免工作时润滑脂过多地流失。在有水淋或潮湿的环境下，应选择防水性能强的钙基或铝基
15、润滑脂。在温度较高处应选用钠基或复合钙基润滑脂。第24页/共68页武汉科技大学专用 作者：潘存云教授 25表12-3 12-3 滑动轴承润滑脂的选择 压力压力(强强)p/Mpa 轴颈圆周速度轴颈圆周速度v/(m/s)最高工作温度最高工作温度 选用的牌号选用的牌号 1.0 1 75 3号钙基脂号钙基脂1.06.5 0.55 55 2号钙基脂号钙基脂 6.5 0.5 75 0.5 75 3号钙基脂号钙基脂 6.5 0.55 120 2号钙基脂号钙基脂 6.5 0.5 110 0.5 110 1号钙钠基脂号钙钠基脂1.06.5 1 -55110 锂基脂锂基脂6.5 0.5 60 26.5 0.5 6
16、0 2号压延机脂注：注：1)在潮湿环境，温度在在潮湿环境，温度在75120的条件下，应考虑选用钙的条件下，应考虑选用钙-钠基润滑脂；钠基润滑脂；2)在潮湿环境，温度在在潮湿环境，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110120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。第25页/共68页武汉科技大学专用 作者：潘存云教授 26但但p 10 MPa时可忽略。时可忽略。变化很小润滑油的特性：1 1）温度 t t 2 2）压力 pp选用原则：1)1)载荷大、转速低的轴承，宜选用
17、粘度大的油；2)2)载荷小、转速高的轴承，宜选用粘度小的油；二、润滑油及其选择3)3)高温时，粘度应高一些；低温时，粘度可低一些。第26页/共68页武汉科技大学专用 作者：潘存云教授 27潘存云教授研制表12-4 12-4 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 轴径圆周速度轴径圆周速度 平均压力平均压力 m/s p 3 Mpa m/s p(37.5)Mpa 注：1 1）表中润滑油是以4040时的运动粘度为基础的牌号 2 2）不完全液体润滑，工作温度 60 60 第27页/共68页武汉科技大学专用
18、作者：潘存云教授 2812-6 12-6 不完全液体润滑滑动轴承的设计计算一、失效形式与设计准则 工作状态：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，工作状态为边界润滑或混合摩擦润滑。失效形式：边界油膜破裂。设计准则：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，目前尚无精确的计算方法，但一般可作条件性计算。校核内容：验算摩擦发热pv pv pvpv；验算滑动速度 v v v v。轴承发热量与单位面积上的摩擦功耗fpv成正比限制pv 即间接限制摩擦发热。验算平均压力 p p p p；第28页/共68页武汉科技大
19、学专用 作者：潘存云教授 29潘存云教授研制二、径向滑动轴承的设计计算 已知条件：外加径向载荷F F(N)(N)、轴颈转速n n(r/min)(r/min)及轴颈直径d d(mm)(mm)验算及设计 ：.验算轴承的平均压力p p .验算摩擦热v v轴颈圆周速度，m/sm/s；B B轴瓦宽度，pp许用压强。p=pFBdFdn pvpv 轴承材料的许用值。见下页 pv=FBddn60 1000pvn n轴速度，m/sm/s；第29页/共68页武汉科技大学专用 作者：潘存云教授 30潘存云教授研制3.3.验算滑动速度V V v v 材料的许用滑动速度v v v v pp；pvpv；v v 见表12-
20、212-2第30页/共68页武汉科技大学专用 作者：潘存云教授 31表12-2 常用轴瓦及轴承衬材料的性能第31页/共68页武汉科技大学专用 作者：潘存云教授 32确定轴承间隙，选择相应配合 轴承间隙主要由轴的转速n n决定，转速n n越高，应越大；在相同转速n n下，载荷越大，应越小。可选:H9/d9 H9/d9、H8/f7H8/f7、H7/f6H7/f6 、H7/g6H7/g6 、H7/d8H7/d8一般可选:1 1）高速、中压时：=(0.02=(0.020.03)d0.03)d 2)2)高速、高压时：=(0.0015=(0.00150.0025)d0.0025)d 3)3)低速、中压时：
21、=(0.0007=(0.00070.0012)d0.0012)d 2)2)低速、高压时：=(0.0003=(0.00030.0006)d 0.0006)d 二、推力（止推）滑动轴承的计算（见P287P287）d第32页/共68页武汉科技大学专用 作者：潘存云教授 33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
22、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 v 潘存云教授研制F v vvh1aah2ccvvh0bbF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！动压油膜-因运动而产生的压力油膜。12-7 液体动力润滑径
23、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第33页/共68页武汉科技大学专用 作者：潘存云教授 34形成动压油膜的必要条件：1.1.两工件之间的间隙必须有楔形间隙；2.2.两工件表面之间必须连续充满润滑油或其它液体；3.3.两工件表面必须有相对滑动速度，其运动方向必须保证润滑油从大截面流进，从小截面出来。第34页/共68页武汉科技大学专用 作者：潘存云教授 35潘存云教授研制二、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平衡方程（NavierNavierStokesStokes方程），作如下假设：流体的流动是层流;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
24、究的单元体为静平衡状态或匀速直线运动，且只有表面力作用于单元体上；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，即p p不随y y的变化而变化。流体满足牛顿定律，即 ；=du udy y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；V VBAxzy第35页/共68页武汉科技大学专用 作者：潘存云教授 36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 y2得：得：任意一点的油膜压力p沿x方向的变化率，与
25、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 0C1=h+h+21dxdphv代入得：代入得：u=(y2-hy)+21dxdpv vhy-hVBAxzy压力流剪切流vvaaccxzyVh0bb第36页/共68页武汉科技大学专用 作者：潘存云教授 37潘存云教授研制vvFaaccxzy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b-bb-b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：
26、=6vdxdph0-hh3得：得：-一维雷诺方程由上式可得压力分布曲线:p=f(x)p=f(x)在b-bb-b处：h=hh=h0 0，p=pp=pmaxmax速度梯度du/dydu/dy呈线性分布，其余位置呈非线性分布。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第37页/共68页武汉科技大学专用 作者：潘存云教授 38潘存云教授研制 轴承的孔径D D 和轴颈的直径d d 名义尺寸相等；直径间隙是公差形成的。轴颈上作用的液体压力与F F相平衡，在与F F垂直的方向，合力为零。轴颈最终的平衡位置可用偏
27、位角a a和偏心距e e来表示。轴承工作能力取决于h hminmin，它与、和F F 等有关，应 保证 h hminminh h。F F F Fy y=F=F F Fx x 0 0径向滑动轴承动压油膜的形成过程：静止爬升将轴起抬转速继续升高质心左移稳定运转工作转速eah hminmine e-偏心距 F Fy y=F=F F Fx x=0=0三阶段：1 1。轴的启动阶段 2 2。不稳定润滑阶段 -混合摩擦润滑状态3 3。液体动压润滑运行阶段 -液体摩擦润滑状态第38页/共68页武汉科技大学专用 作者：潘存云教授 39潘存云教授研制三、径向滑动轴承的几何参数计算 hmin=R R (r+e)=(
28、r+e)=e r(1-)定义:e/e/为偏心率 直径间隙：D d 半径间隙：R R r r /2相对间隙：/r /d 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，ea设：孔、轴半径分别为R R、r r；直径为D D、d d；偏心距为e e；偏位角为 a a。Ddo1o注：偏心率的大小反映了轴承的承载能力。当载荷很小或转速很高时，0 0，此时轴、孔中心接近重合，油楔消失，hmin；当载荷很大或转速很小时，1 1，此时轴颈与轴瓦接触，hmin0，油膜被破坏；Fhmin最小油膜厚度hmin：第39页/共68页武汉科技大学专用 作者：
29、潘存云教授 40求任意位置的油膜厚度h设o o为极点；连心线oooo1 1为极坐标的极轴在三角形中有：R2 e2+（r+h)2 2e(r+h)cos 潘存云教授研制hmineah0hDdo1oF设任意角处的油膜厚度：h 压力最大处的油膜厚度：h h0 0；0 0 油楔入口：h h1 1；1 1 油楔出口：h h2 2；2 2略去二次微量 ，并取根号为正号，得：任意位置油膜厚度：压力最大处的油膜厚度：第40页/共68页武汉科技大学专用 作者：潘存云教授 41四、径向滑动轴承的工作能力设计1 1、主要失效形式：（油楔破坏）1 1）粘着磨损：由于外载过大或温升过高等，油楔被破坏，造成轴与轴承粘着咬死
30、。措施：保证轴承具有一定的承载能力，同时严格控制温升2 2）磨粒磨损：由于油中污物或外界的杂质的进入等引起措施：定期检查油，加强密封。（铁谱技术）2 2、承载能力计算：（油楔破坏）计算前提条件：（任意点油膜压力可由雷诺方程得到，而雷诺方程是建立在层流基础之上，满足层流条件）第41页/共68页武汉科技大学专用 作者：潘存云教授 42将将dx=rd,v=r，h0,h代入上式得：代入上式得：=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：任意位置压力积分得：任意位置压力 承载能力计算思路：任意位置油膜厚度：压力最大处的油膜厚度：由前知：潘存云教
31、授研制eh0ho1oF第42页/共68页武汉科技大学专用 作者：潘存云教授 43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：理论上只要将p py y乘以轴承宽度B B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漏出来，考虑这一影响时，压力沿轴向呈抛物线分布。第43页/共68页武汉科技大学专用 作者：潘存云教授 44潘存云教授研制潘存云教授研制油膜压力沿轴向的分布：理论分布曲线-水平直线，各处压力一样；实际分布曲线-抛物线。且曲线形状与轴承的宽径比B/dB/d有关。FdD B B B B FdDB/d=1/4FdDB/d=1/3FdDB/d=1/2FdDB/d=1潘
32、存云教授研制FdDB/d=第44页/共68页武汉科技大学专用 作者：潘存云教授 45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达式为：p py y为无限宽度轴承沿轴向单位宽度上的油膜压力；C C为取决于宽径比和偏心率的系数;对于有限宽度轴承，油膜的总承载能力为 式中C Cp p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 z第45页/共68页武汉科技大学专用 作者：潘存云教授 46表表12-6 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Cp第46页/共68页武汉科技大学专用 作者：潘存云教授 47Cp=f(、B/d)承载量系
33、数但但 hmin 一定 时：C Cp p(、B/d)B/d)；B/dB/d一定下：C Cp p 承载能力讨论：1）2）由上公式可知：（1）已知轴承的几何参数及运动参数，可求出承载量F（2）已知外载荷F及运动参数，可设计出轴承的几何参数第47页/共68页武汉科技大学专用 作者：潘存云教授 483 3、最小油膜厚度h hminmin 动力润滑轴承的设计应保证：h hminminh h 其中：h h=S S(R Rz1z1+R Rz2z2)S S 安全系数，常取S S22。一般轴承可取为3.23.2mm和6.36.3mm，1.6 1.6 mm和3.23.2mm。重要轴承可取为0.80.8mm和1.6
34、1.6mm，或0.20.2mm和0.40.4mm。R Rz1z1、R Rz2z2 分别为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第48页/共68页武汉科技大学专用 作者：潘存云教授 494 4、轴承的热平衡计算 热平衡方程：产生的热量=散失的热量 Q=QQ=Q1 1+Q+Q2 2 其中，摩擦热：Q=fvQ=fv W W 式中:q q-润滑油流量m m3 3/s/s；-滑油密度kg/mkg/m3 3；c c -润滑油的比热容，J/(kg.)J/(kg.)；t ti i-油入口温度 ；t to o -油出口温度 ；3 3-表面传热系数 W/(mW/(m2 2.).)。润
35、滑油带走的热：Q Q1 1=q=qc(tc(to o-t-ti i)W W轴承散发的热：Q Q2 2=3 3dB(tdB(to o-t-ti i)W W第49页/共68页武汉科技大学专用 作者：潘存云教授 50温升公式：温升公式：其中其中 -润滑油流量系数；查图润滑油流量系数；查图12-16 第50页/共68页武汉科技大学专用 作者：潘存云教授 51摩擦系数：系数与宽径比有关，若B/d1B/d 3540时，表明轴承承载能力有冗余，可采取如下措施：（表明 t t 较小，使ti较大）增大表面粗糙度，以降低成本；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。第51页/共68页武汉科技大学
36、专用 作者：潘存云教授 52 当 t ti i 35354040时，表明轴承的承载能力不足，可采取如下措施：（表明 t t 过大，使ti较小）加散热片，以增大散热面积；在保证承载能力的不下降的条件下，适当增大轴承间隙；提高轴和轴承的加工精度。增加冷却装置：加风扇、冷却水管、循环油冷却；设计时，应使出油温度:t t0 0=t=tm m+t/2 80t/2 80100100第52页/共68页武汉科技大学专用 作者：潘存云教授 53五、轴承参数的选择 取值范围：B/d=0.3B/d=0.31.5 1.5 影响效果：B/dB/d小，有利于提高稳定性，增大端排泄量 以降低温度；B/d B/d大，增大轴承
37、的承载能力。0.60.61.51.5-电动机、发电机、离心机、齿轮变速器；1 1、宽径比B/d B/d 应用 :B/d=:B/d=0.30.31.01.0-汽轮机、鼓风机；0.80.81.21.2-机车、拖拉机；0.60.60.9-0.9-轧钢机。2 2、相对间隙 影响因素：载荷和速度，轴径尺寸，宽度/直径，调心能力，加工精度。第53页/共68页武汉科技大学专用 作者：潘存云教授 54的选取原则：1 1）速度高，取大值；2 2）载荷大，取小值；应用 :=0.0010.0010.00020.0002-汽轮机、电动机、发电机、齿轮变速器；0.00020.00020.00150.0015-轧钢机铁路
38、机车辆；0.00020.00020.00125-0.00125-机床、内燃机；0.00020.00020.00125-0.00125-鼓风机、离心机。一般轴承，按如下经验公式计算：3 3）直径大，宽径比小，调心性能好，加工精度高，取小值，反之取大值。第54页/共68页武汉科技大学专用 作者：潘存云教授 553、润滑油粘度润滑油粘度 对承载能力，功耗、温升都有影响；根据平均温度：t tm m=(t=(ti i+t+to o)/2)/2 决定润滑油粘度；设计时假设，t tm m=5070=5070 ，计算所得应在：t ti i=3540=3540 ；t t0 0 80100 80100 初始计算时
39、，可取：第55页/共68页武汉科技大学专用 作者：潘存云教授 56六、液体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F F(N)(N)，轴颈转速n n(r/min)(r/min)及轴颈直径d d(mm)(mm)。2 2求：1 1）轴承材料，润滑油 2 2）轴承几何参数：，e,B,e,B,3 3）轴颈与轴孔的间隙配合第56页/共68页武汉科技大学专用 作者：潘存云教授 57设计步骤 选择轴承材料，验算 p p、v v、pvpv。c)c)层流条件校核a)a)h hminmin h h b)b)热平衡计算（校核润滑油出、入口油温）。选择润滑油根据直径间隙，选择间隙配合轴承工作能力校核（三
40、个方面）例题(P(P297297)第57页/共68页武汉科技大学专用 作者：潘存云教授 58例题(P(P297297)解：解：一一.定轴承宽定轴承宽B,选轴承材料选轴承材料定定B由机床用轴承，常用B/d=0.81.2,取B/d=则B（B/d）d=200mm=0.2m3选轴承材料选轴承材料2求运动、动力参数第58页/共68页武汉科技大学专用 作者：潘存云教授 59二.选润滑油初估油动力黏度:计算对应的运动黏度:查表4-1:选全损耗系统用油 LAN68查图4-9;LAN68润滑油 第59页/共68页武汉科技大学专用 作者：潘存云教授 60三.选轴瓦与轴之间的间隙配合1.初定相对间隙:2.初定直径间
41、隙:3.选间隙配合(尽量采用基孔制)查机械设计课程设计P153，选间隙配合：F6/d7注:也可选 F7/d7;F8/d8;G8/d7 等多个比较第60页/共68页武汉科技大学专用 作者：潘存云教授 61四.轴承工作能力的校核计算3个校核计算楔形油膜有一定厚度（hminh）和承载能力热平衡计算，控制油温层流条件校核一）直径间隙=min=0.22mm时：1。承载能力计算，求偏心率，并验算hmin第61页/共68页武汉科技大学专用 作者：潘存云教授 62确定h:按加工精度要求，取轴颈表面粗糙度等级为 0.81.6取轴孔表面粗糙度等级为查表7-6得：轴颈Rz1=0.0032mm;轴承孔Rz2=0.00
42、63mm取安全系数s=2由式12-26：h=s(Rz1+Rz2)=19mhmin=37.42 m h;满足要求2。热平衡计算1）求摩擦系数 B/d=1;取随宽径比变化的系数=1 第62页/共68页武汉科技大学专用 作者：潘存云教授 632）查润滑油流量系数 由B/d=1及=0.6598;查图12-16 3）求温升t 第63页/共68页武汉科技大学专用 作者：潘存云教授 644）校核入口油温t i和出口油温t o入口油温t I=t m-t/2=50-22.485/2=38.540 出口油温t o=t m+t/2=50+22.485/2=61.380;可行3。层流条件校核半径间隙=/2=0.22/
43、2=0.11mm=0.00011m二）直径间隙=max=0.295mm时：按上述步骤进行轴承工作能力的校核计算，如可行，则上述设计可用，否则要调整直径间隙，重新计算。第64页/共68页武汉科技大学专用 作者：潘存云教授 6512-8 12-8 其它形式滑动轴承简介 P P293293第65页/共68页武汉科技大学专用 作者：潘存云教授 66思考题1.什么场合下应采用滑动轴承?2.滑动轴承与滚动轴承性能有何不同?3.对轴承材料提出的主要要求是什么?4.常用的轴瓦有哪几类？其主要特点是什么？5.不完全液体润滑滑动轴承的失效形式及设计准则是什么?6.试述径向滑动轴承形成流体动力润滑的过程。7.试述宽径比B/d的选择原则及对轴承承载能力的影响。8许用油膜厚度h取决于哪些因素？为何要提出h的概念？第66页/共68页武汉科技大学专用 作者：潘存云教授 67第67页/共68页武汉科技大学专用 作者：潘存云教授 68感谢您的观看！第68页/共68页