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1、第17章滑动轴承本讲稿第一页，共五十九页轴承是用来支承轴及轴上零件、保持轴的旋转精度和减轴承是用来支承轴及轴上零件、保持轴的旋转精度和减少转轴与支承之间的摩擦和磨损。轴承一般分为两大类：少转轴与支承之间的摩擦和磨损。轴承一般分为两大类：滚滚动轴承和滑动轴承动轴承和滑动轴承。滚动轴承有着一系列优点，在一般机器中。滚动轴承有着一系列优点，在一般机器中获得了广泛应用。但是在高速、高精度、重载、结构上要求剖获得了广泛应用。但是在高速、高精度、重载、结构上要求剖分等场合下，滑动轴承就体现出它的优异性能。因而在汽轮机、分等场合下，滑动轴承就体现出它的优异性能。因而在汽轮机、离心式压缩机、内燃机、大型电机中
2、多采用滑动轴承。此外，离心式压缩机、内燃机、大型电机中多采用滑动轴承。此外，在低速而带有冲击的机器中，如水泥搅拌机、滚筒清砂机、破在低速而带有冲击的机器中，如水泥搅拌机、滚筒清砂机、破碎机等也采用滑动轴承。碎机等也采用滑动轴承。本讲稿第二页，共五十九页17.1滑动轴承的类型滑动轴承的类型润润滑滑的的目目的的是是在在摩摩擦擦表表面面之之间间形形成成低低剪剪切切强强度度的的润润滑滑膜膜，用用它它来来减减少少摩摩擦擦阻阻力力和和降降低低材材料料磨磨损损，润润滑滑膜膜可可以以是是由由液液体体或或气气体体组组成成的的流流体体膜膜或或者者固固体体膜膜，根根据据润润滑滑膜膜的的形形成成原原理理和和特征，润滑
3、状态可以分为特征，润滑状态可以分为：（1）流体动压润滑；）流体动压润滑；（2）流体静压润滑；）流体静压润滑；（3）弹性流体动压润滑；）弹性流体动压润滑；（4）边界润滑；）边界润滑；（5）干摩擦状态等五种基本类型。）干摩擦状态等五种基本类型。17.1.1磨擦状态磨擦状态本讲稿第三页，共五十九页表表 17-1 17-1 各种润滑状态的基本特征各种润滑状态的基本特征 无润滑或自润滑的摩擦副 表面氧化膜、气体吸附膜等110nm干摩擦 低速重载条件下的摩擦低副 润滑油中的成分与金属表面产生物理或化学作用面形成润滑膜150nm边界润滑 低速下的点线接触高精度摩擦副，如精密仪器上的滚动轴承等 与流体动压润滑
4、相同10100nm薄膜润滑 中高速下点线接触摩擦副，如齿轮、滚动轴承等 与流体动压润滑相同0.11m弹性流体动压润滑 低速或无速度下的面接触摩擦副,如滚动轴承、导轨等 通过外部压力将流体送到摩擦表面之间,强制形成润滑膜1100m液体静压润滑 中高速下的面接触摩擦副,如滑动轴承 由摩擦表面的相对运动所产生的动压效应形成流体润滑膜1100m流体动态润滑应用润滑膜形成方式典型膜厚润滑状态本讲稿第四页，共五十九页 各种润滑状态所形成的润滑膜厚度不同，但是单纯由润滑膜的厚度各种润滑状态所形成的润滑膜厚度不同，但是单纯由润滑膜的厚度还不能准确地判断润滑状态，尚须与表面粗糙度进行对比。图还不能准确地判断润滑
5、状态，尚须与表面粗糙度进行对比。图17-1列出润列出润滑膜厚度与粗糙度的数量级。只有当润滑膜厚度足以超过两表面的粗糙峰高度滑膜厚度与粗糙度的数量级。只有当润滑膜厚度足以超过两表面的粗糙峰高度时，才有可能完全避免峰点接触而实现全膜流体润滑。对于实际机械中的摩擦时，才有可能完全避免峰点接触而实现全膜流体润滑。对于实际机械中的摩擦副，通常总是几种润滑状态同时存在，统称为副，通常总是几种润滑状态同时存在，统称为混合润滑状态混合润滑状态。1单单分分子子吸吸附附层层边边界界膜膜弹弹流流膜膜流流涕涕润润滑滑膜膜研研磨磨表表面面均均方方根根值值粗粗加加工工表表面面均均方方根根值值厚度厚度/m图图171润滑膜厚
6、度与粗糙度高度润滑膜厚度与粗糙度高度本讲稿第五页，共五十九页 根据润滑膜厚度鉴别润滑状态的办法虽然是可靠的，但由于测量根据润滑膜厚度鉴别润滑状态的办法虽然是可靠的，但由于测量上的困难，往往不便采用。另外，也可以用摩擦系数值作为判断各种上的困难，往往不便采用。另外，也可以用摩擦系数值作为判断各种润滑状态的依据。润滑状态的依据。摩擦润滑状态摩擦系数摩擦润滑状态摩擦系数滚动轴承的滚动摩擦0.010.001圆柱在平面上纯滚动摩擦0.0010.00001流体动压润滑0.010.001流体静压润滑0.0010.0000001(与设计参数有关）矿物油湿润金属表面的边界润滑0.150.3有添加剂的油润滑，配对
7、材料为钢-钢或尼龙-钢0.050.10有添加剂的油润滑，配对材料为尼龙-尼龙0.100.20石墨、二硫化钼润滑0.060.20铅膜润滑0.080.20黄铜-黄铜或青铜-青铜干摩擦0.81.5铜铅合金-钢或巴氏合金-钢干摩擦0.150.3橡胶-其它材料干摩擦0.60.9聚四氟乙烯-其他材料干摩擦0.040.12表表172不同磨擦润滑状态下的磨擦系数不同磨擦润滑状态下的磨擦系数本讲稿第六页，共五十九页17.2滑动轴承的类型滑动轴承的类型滑动轴承按照承受载荷的方向主要分为：滑动轴承按照承受载荷的方向主要分为：径向滑动轴承径向滑动轴承，又称向心滑动轴承，主要承受径向载荷；又称向心滑动轴承，主要承受径向
8、载荷；止推滑动轴承止推滑动轴承，只能承受轴向载荷。只能承受轴向载荷。17.2.1径向滑动轴承径向滑动轴承图图17-2整体式径向滑动轴承整体式径向滑动轴承轴瓦轴瓦本讲稿第七页，共五十九页油杯孔轴承轴承座本讲稿第八页，共五十九页剖分式轴承径向滑动轴承由轴承盖、轴承座、剖分轴瓦和联接螺剖分式轴承径向滑动轴承由轴承盖、轴承座、剖分轴瓦和联接螺栓等组成。轴承中直接支承轴颈的零件是轴瓦。为了安装时容易对中，栓等组成。轴承中直接支承轴颈的零件是轴瓦。为了安装时容易对中，在轴承盖与轴承座的剖分面作出阶梯形的在轴承盖与轴承座的剖分面作出阶梯形的。轴承盖应当适度压紧轴。轴承盖应当适度压紧轴瓦，使轴瓦不能在轴承孔中
9、转动。轴承盖上制有螺纹孔，以便安装油瓦，使轴瓦不能在轴承孔中转动。轴承盖上制有螺纹孔，以便安装油杯或油管。杯或油管。图图17-3剖分式径向滑动轴承剖分式径向滑动轴承3535上轴瓦上轴瓦联接螺栓联接螺栓轴承盖轴承盖轴承座轴承座下轴瓦下轴瓦联接螺栓联接螺栓（单击打开）（单击打开）本讲稿第九页，共五十九页螺纹孔轴承座轴承盖联接螺栓剖分轴瓦榫口本讲稿第十页，共五十九页当载荷垂直向下或略有偏斜时，轴承剖分面常为水平方向。当载荷垂直向下或略有偏斜时，轴承剖分面常为水平方向。若载荷方向有较大偏斜时，则轴承的剖分面也斜着布置（通若载荷方向有较大偏斜时，则轴承的剖分面也斜着布置（通常倾斜常倾斜45），使剖分平面
10、垂直于或接近垂直于载荷方向（图），使剖分平面垂直于或接近垂直于载荷方向（图17-4）。）。图图17-4斜开径向轴承斜开径向轴承本讲稿第十一页，共五十九页间隙可调节的滑动轴承间隙可调节的滑动轴承图图17-5间隙可调滑动轴承间隙可调滑动轴承切口切口径向滑动轴承的类型径向滑动轴承的类型本讲稿第十二页，共五十九页轴瓦外表面为球面的自位轴承轴瓦外表面为球面的自位轴承径向滑动轴承的类型径向滑动轴承的类型间隙可调节的滑动轴承间隙可调节的滑动轴承图图176自位轴承自位轴承本讲稿第十三页，共五十九页 轴瓦轴瓦是滑动轴承中的重要零件是滑动轴承中的重要零件。径向滑动轴承的轴瓦内。径向滑动轴承的轴瓦内孔为圆柱形。若载
11、荷方向向下，则下轴瓦为承载区，上轴瓦孔为圆柱形。若载荷方向向下，则下轴瓦为承载区，上轴瓦为非承载区。润滑油应由非承载区引入，所以在顶部开进油为非承载区。润滑油应由非承载区引入，所以在顶部开进油孔。在轴瓦内表面，以进油口为中心沿纵向、斜向或横向开孔。在轴瓦内表面，以进油口为中心沿纵向、斜向或横向开有油沟，以利于润滑油均布在整个轴颈上。有油沟，以利于润滑油均布在整个轴颈上。滑动轴承轴瓦结构滑动轴承轴瓦结构（单击打开）单击打开）本讲稿第十四页，共五十九页油沟的形式很多，一般油沟离端面保持一定距离，防止油沟的形式很多，一般油沟离端面保持一定距离，防止润滑油从端部大量流失。润滑油从端部大量流失。图图17
12、-7轴瓦上的油沟轴瓦上的油沟本讲稿第十五页，共五十九页图图17-8所示为润滑油从两侧导入的结构，常用于大型的液所示为润滑油从两侧导入的结构，常用于大型的液体润滑滑动轴承中。一侧油进入后被旋转着的轴颈带入楔形体润滑滑动轴承中。一侧油进入后被旋转着的轴颈带入楔形间隙中形成动压油膜，另一侧油进入后覆盖在轴颈上半部，间隙中形成动压油膜，另一侧油进入后覆盖在轴颈上半部，起着冷却作用，最后油从轴承的两端泄出。起着冷却作用，最后油从轴承的两端泄出。图图17-8轴瓦上的润滑油导入结构轴瓦上的润滑油导入结构F本讲稿第十六页，共五十九页图图179所示的轴瓦两侧面镗有油室，这种结构可以使润滑所示的轴瓦两侧面镗有油室
13、，这种结构可以使润滑油顺利地进入轴瓦轴颈的间隙。油顺利地进入轴瓦轴颈的间隙。图图17-9轴瓦上的油槽轴瓦上的油槽H。本讲稿第十七页，共五十九页轴瓦宽度与轴颈直径之比轴瓦宽度与轴颈直径之比B/d称为称为宽径比宽径比，它是径向滑动，它是径向滑动轴承中的重要参数之一。对于液体摩擦的滑动轴承，常取轴承中的重要参数之一。对于液体摩擦的滑动轴承，常取B/d=0.51，对于非液体摩擦的滑动轴承，常取，对于非液体摩擦的滑动轴承，常取B/d=0.81.5，有，有时可以更大些。时可以更大些。本讲稿第十八页，共五十九页17.2.2止推滑动轴承止推滑动轴承轴轴上上的的轴轴向向力力应应采采用用止止推推轴轴承承来来承承受
14、受。止止推推面面可可以以利利用用轴轴的的端面，或在轴的中段做出凸肩或装上止推圆盘。端面，或在轴的中段做出凸肩或装上止推圆盘。图图17-10固定瓦止推轴承固定瓦止推轴承dd0L1dd0d2d1d0dL1d2d0bKR1d本讲稿第十九页，共五十九页沿轴承止推面按一块块扇形面积开出楔形，如图沿轴承止推面按一块块扇形面积开出楔形，如图17-11所示的固定瓦动压止推轴承，其楔形的倾斜角固定不变，在所示的固定瓦动压止推轴承，其楔形的倾斜角固定不变，在楔形顶部留出平台，用来承受停车后的轴向载荷。图中，楔形顶部留出平台，用来承受停车后的轴向载荷。图中，a只能承受单向载荷；只能承受单向载荷；b可承受双向载荷。可
15、承受双向载荷。图图17-11固定瓦动压止推轴承固定瓦动压止推轴承WW(a)(b)本讲稿第二十页，共五十九页 图图17-12为可倾式止推轴承，其扇形瓦块的倾斜角能随载荷的为可倾式止推轴承，其扇形瓦块的倾斜角能随载荷的改变而自行调整，因此性能较为优越。图改变而自行调整，因此性能较为优越。图a由铰支调节瓦块倾角，由铰支调节瓦块倾角，图图b则靠瓦块的弹性变形来调节。可倾瓦的块数一般为则靠瓦块的弹性变形来调节。可倾瓦的块数一般为612，图，图17-13为扇形块的放大图。为扇形块的放大图。图图17-12可倾瓦止推轴承可倾瓦止推轴承PavW沿周向展开沿周向展开(a)(b)本讲稿第二十一页，共五十九页根据轴承
16、的工作情况，要求轴瓦材料具备以下性能：根据轴承的工作情况，要求轴瓦材料具备以下性能：摩摩擦系数小；擦系数小；导热性好，热膨胀系数小；导热性好，热膨胀系数小；耐磨、耐蚀、抗胶耐磨、耐蚀、抗胶合能力强；合能力强；要有足够的机械强度和可塑性。要有足够的机械强度和可塑性。能能同同时时满满足足上上述述要要求求的的材材料料是是难难找找的的，但但应应根根据据具具体体情情况况满满足足主主要要实实用用要要求求。较较常常见见的的是是做做成成双双层层金金属属的的轴轴瓦瓦，以以便便性性能能上上取取长长补补短短。在在工工艺艺上上可可以以用用浇浇铸铸或或压压合合方方法法，将将薄薄层层材材料料粘附在轴瓦基体上。粘附上去的薄
17、层材料通常称为轴承衬。粘附在轴瓦基体上。粘附上去的薄层材料通常称为轴承衬。17.3滑动轴承材料及润滑滑动轴承材料及润滑常用的轴瓦和轴承衬材料有下列几种。常用的轴瓦和轴承衬材料有下列几种。本讲稿第二十二页，共五十九页轴承合金有锡锑轴承合金和铅锑轴承合金两大类。锡锑轴承合轴承合金有锡锑轴承合金和铅锑轴承合金两大类。锡锑轴承合金的摩擦系数小，抗胶合性能良好，对油的吸附性强，耐蚀性好，金的摩擦系数小，抗胶合性能良好，对油的吸附性强，耐蚀性好，易跑合，是优良的轴承材料，常用于高速、重载轴承。但价格贵且易跑合，是优良的轴承材料，常用于高速、重载轴承。但价格贵且机械强度较差，只作为轴承衬材料而浇铸在钢、铸铁
18、（图机械强度较差，只作为轴承衬材料而浇铸在钢、铸铁（图17-14a、b）或青铜轴瓦上）或青铜轴瓦上(图图c)。17.3.1轴承合金（又称白合金、巴氏合金）轴承合金（又称白合金、巴氏合金）图图17-14轴承合金的浇铸方法轴承合金的浇铸方法(c)(a)燕尾槽燕尾槽(b)螺旋槽螺旋槽本讲稿第二十三页，共五十九页 铅铅锑锑轴轴承承合合金金的的各各方方面面性性能能与与锡锡锑锑轴轴承承合合金金相相近近，但但这这种种材材料料较较脆脆，不不宜宜承承受受较较大大的的冲冲击击载载荷荷。一一般般用用于于中中速速、中中载载的轴承。的轴承。用用青青铜铜作作为为轴轴瓦瓦基基体体是是取取其其导导热热性性良良好好。这这种种轴
19、轴承承合合金金在在110 C开开始始软软化化，为为了了安安全全，在在设设计计运运行行时时常常将将温温度度控控制制得得比比110 C低低3040 C。本讲稿第二十四页，共五十九页17.3.2青铜青铜青铜的强度高，承载能力大，耐磨性与导热性都优于轴承青铜的强度高，承载能力大，耐磨性与导热性都优于轴承合金。它可以在较高的温度（合金。它可以在较高的温度（250C）下工作。但它可塑性差，）下工作。但它可塑性差，不易跑合，与之相配的轴颈必须淬硬。青铜可以单独做成轴不易跑合，与之相配的轴颈必须淬硬。青铜可以单独做成轴瓦。为了节省有色金属，也可将青铜浇铸在钢或铸铁轴瓦内瓦。为了节省有色金属，也可将青铜浇铸在钢
20、或铸铁轴瓦内壁上。用作轴瓦材料的青铜，主要有锡磷青铜、锡锌青铜和壁上。用作轴瓦材料的青铜，主要有锡磷青铜、锡锌青铜和铝铁青铜。在一般情况下，它们分别用于中速重载、中速中铝铁青铜。在一般情况下，它们分别用于中速重载、中速中载和低速重载的轴承上。载和低速重载的轴承上。本讲稿第二十五页，共五十九页用用粉粉末末冶冶金金法法(经经制制粉粉、成成型型、烧烧结结等等工工艺艺)做做成成的的轴轴承承，具具有有多多孔孔性性组组织织，孔孔隙隙内内可可以以储储存存润润滑滑油油，常常称称为为含含油油轴轴承承。运运转转时时，轴轴瓦瓦温温度度升升高高，由由于于油油的的膨膨胀胀系系数数比比金金属属大大，因因而而自自动动进进入
21、入滑滑动动表表面面以以润润滑滑轴轴承承。含含油油轴轴承承加加一一次次油油可可以以使使用用较较长长时时间间，常常用用于于加加油油不方便的场合。不方便的场合。17.3.3具有特殊性能的轴承材料具有特殊性能的轴承材料在在不不重重要要的的或或低低速速轻轻载载的的轴轴承承中中，也也常常采采用用灰灰铸铸铁铁或或耐耐磨磨铸铁作为轴瓦材料。铸铁作为轴瓦材料。橡橡胶胶轴轴承承具具有有较较大大的的弹弹性性，能能减减轻轻振振动动使使运运转转平平稳稳，可可以以用用水水润润滑滑，常常用用于于潜潜水水泵泵、砂砂石石清清洗洗机机、钻钻机机等等有有泥泥沙沙的的场合。场合。本讲稿第二十六页，共五十九页塑塑料料轴轴承承具具有有摩
22、摩擦擦系系数数低低，可可塑塑性性、跑跑合合性性良良好好，耐耐磨磨、耐耐蚀蚀，可可以以用用水水、油油及及化化学学溶溶液液润润滑滑等等优优点点。但但它它的的导导热热性性差差，膨膨胀胀系系数数较较大大，容容易易变变形形。为为改改善善此此缺缺陷陷，可可将将薄薄层层塑塑料作为轴承衬材料粘附在金属轴瓦上使用。料作为轴承衬材料粘附在金属轴瓦上使用。表表17-3中给出常用轴瓦及轴承衬材料的中给出常用轴瓦及轴承衬材料的p、pv等数据。等数据。本讲稿第二十七页，共五十九页材料及其代号p/MPapv/(MPa.m/s)HBS最高工作温度/轴颈硬度金属型砂型铸锡锑轴承合金ZSnSb11Cu6平稳25202715015
23、0HBS冲击2015铸铅锑轴承合金ZPbSb16Sn16Cu2151030150150HBS铸锡磷青铜ZCuSn10P11515908028045HRC铸锡锌铅青铜ZCuSn5Pb5Zn5810656028045HRC铸铝青铜ZCuAl10Fe3151211010028045HRC表表173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注：注：pv值为非液体摩擦下的许用值。值为非液体摩擦下的许用值。本讲稿第二十八页，共五十九页轴轴承承润润滑滑的的目目的的在在于于降降低低摩摩擦擦功功耗耗，减减少少磨磨损损，同同时时还还起起到到冷冷却却、吸吸振振、防防锈锈等等作作用用，轴轴承承能能否否正正常
24、常工工作作，和和选选用用润润滑滑剂剂正确与否有很大关系。正确与否有很大关系。润滑剂分为：润滑剂分为：液体液体润滑油；润滑油；半固体半固体-润滑脂；润滑脂；固体润滑剂等。固体润滑剂等。在润滑性能上润滑油一般比润滑脂好，应用最广。润滑在润滑性能上润滑油一般比润滑脂好，应用最广。润滑脂具有不易流失优点，也广泛使用。固体润滑剂只在特殊场脂具有不易流失优点，也广泛使用。固体润滑剂只在特殊场合下使用。合下使用。17.3.4润滑剂润滑剂本讲稿第二十九页，共五十九页润润滑滑油油是是滑滑动动轴轴承承中中应应用用最最广广的的润润滑滑剂剂，目目前前使使用用的的润润滑滑油油大大部部分分为为矿矿物物油油。润润滑滑油油最
25、最重重要要的的物物理理性性能能是是粘粘度度，用用以以描描述述润润滑滑油油流流动动时时的的内内摩摩擦擦性性能能，它它是是选选择择润润滑滑油油的的主主要要依据。依据。1.润滑油润滑油本讲稿第三十页，共五十九页如图如图17-15所示，在所示，在AB两块平板间充满着润滑油，板两块平板间充满着润滑油，板B静止不动，而板静止不动，而板A以速度以速度V沿沿x轴运动，由于润滑油与金属轴运动，由于润滑油与金属表面的吸附作用（润滑油的油性），板表面的吸附作用（润滑油的油性），板A表层的润滑油随表层的润滑油随板板A以同样的速度以同样的速度V运动，而板运动，而板B表层的润滑油速度为零。表层的润滑油速度为零。Oyxv=
26、0v=V vB图图17-15牛顿流体流动示意图牛顿流体流动示意图本讲稿第三十一页，共五十九页此式称为牛顿粘性定律。式中，此式称为牛顿粘性定律。式中，为油层中任一点的速度；为油层中任一点的速度；du/dy是该点的速度梯度；比例常数是该点的速度梯度；比例常数定义为流体的动力粘度定义为流体的动力粘度（常简称为粘度）。（常简称为粘度）。粘粘度度是是单单位位面面积积上上的的剪剪应应力力与与单单位位速速度度梯梯度度之之比比，在在国国际际单单位位制制（SI）中中，它它的的单单位位为为Ns/m2或或写写作作Pas。但但在在工工程程应应用用中中目目前前仍仍有有部部分分采采用用CGS制制，动动力力粘粘度度的的单单
27、位位用用Poise，简简称称泊泊（P），或泊的百分之一，即厘泊（），或泊的百分之一，即厘泊（cP）。）。1P=1dyns/cm2=0.1Ns/m2=0.1Pas两板间的液体逐层发生了错动，润滑油内存在着层与层间的摩两板间的液体逐层发生了错动，润滑油内存在着层与层间的摩擦切应力擦切应力，根据实验结果，得到下面的关系式：，根据实验结果，得到下面的关系式：（17-1）本讲稿第三十二页，共五十九页各种不同流体的动力粘度数值范围很宽。空气的动力粘度各种不同流体的动力粘度数值范围很宽。空气的动力粘度为为0.02mPas，而水的粘度为，而水的粘度为1mPas。润滑油的粘度范围为。润滑油的粘度范围为2400m
28、Pas，熔化的沥青可达，熔化的沥青可达700mPas。在工程中，常常将流体的动力粘度在工程中，常常将流体的动力粘度 与其密度与其密度 的比值作为的比值作为流体的粘度，这一粘度称为运动粘度，常用流体的粘度，这一粘度称为运动粘度，常用 表示。运动粘度的表示。运动粘度的表达式为：表达式为：运运动动粘粘度度的的单单位位在在国国际际单单位位制制中中用用m2/s。在在工工程程中中目目前前仍仍有有部部分分用用CGS单单位位制制，运运动动粘粘度度的的单单位位为为Stoke，简简称称St（斯斯），1St=102mm2/s=10-4m2/s。实实际际上上常常用用St的的百百分分之之一一cSt作作为为单位，称为厘斯
29、，因而单位，称为厘斯，因而1cSt=1mm2/s。（17-2）本讲稿第三十三页，共五十九页通通常常润润滑滑油油的的密密度度=0.71.2g/cm3，而而矿矿物物油油密密度度的的典典型型值值为为0.85g/cm3，因因此此工工程程运运动动粘粘度度与与动动力力粘粘度度的的近近似似转转换换式式可采用可采用选选用用润润滑滑油油时时，要要考考虑虑速速度度、载载荷荷和和工工作作情情况况。对对于于载载荷荷大大、温温度度高高的的轴轴承承宜宜选选粘粘度度大大的的油油，载载荷荷小小、速速度度高高的的轴轴承宜选粘度较小的油。承宜选粘度较小的油。1(cP)=0.85(cSt)（17-3）本讲稿第三十四页，共五十九页润
30、滑脂对载荷和速度的变化有较大的适应范围，受温度润滑脂对载荷和速度的变化有较大的适应范围，受温度的影响不大，但摩擦损耗较大，机械效率低，故不宜用于高的影响不大，但摩擦损耗较大，机械效率低，故不宜用于高速。且润滑脂易变质，不如油稳定。总的来说，一般参数的速。且润滑脂易变质，不如油稳定。总的来说，一般参数的机器，特别是低速而带有冲击的机器，都可以使用润滑脂润机器，特别是低速而带有冲击的机器，都可以使用润滑脂润滑。滑。2.润滑脂润滑脂润润滑滑脂脂是是由由润润滑滑油油和和各各种种稠稠化化剂剂（如如钙钙、钠钠、铝铝、锂锂等等金金属属皂皂）混混合合稠稠化化而而成成。润润滑滑脂脂密密封封简简单单，不不须须经经
31、常常加加添添，不不易易流流失失，所所以在垂直的摩擦表面上可以使用。以在垂直的摩擦表面上可以使用。本讲稿第三十五页，共五十九页目目前前使使用用最最多多的的是是钙钙基基润润滑滑脂脂，它它有有耐耐水水性性，常常用用于于60 C以以下下的的各各种种机机械械设设备备中中的的轴轴承承润润滑滑。钠钠基基润润滑滑脂脂可可用用于于115145 C以以下下，但但不不耐耐水水。锂锂基基润润滑滑脂脂性性优优良良，耐耐水水，在在-20150 C范范围围内内广广泛泛适适用用，可可以以代代替替钙钙基基、钠钠基基润润滑滑脂。脂。本讲稿第三十六页，共五十九页固体润滑剂有石墨、二硫化钼固体润滑剂有石墨、二硫化钼(MoS2)、聚氟
32、乙烯树脂等、聚氟乙烯树脂等多种品种。一般在超出润滑油使用范围之外才考虑使用，例多种品种。一般在超出润滑油使用范围之外才考虑使用，例如在高温介质中，或在低速重载条件下。目前其应用已逐渐如在高温介质中，或在低速重载条件下。目前其应用已逐渐广泛，例如可将固体润滑剂调合在润滑油中使用，也可以涂广泛，例如可将固体润滑剂调合在润滑油中使用，也可以涂覆、烧结在摩擦表面形成覆盖膜，或者用固结成型的固体润覆、烧结在摩擦表面形成覆盖膜，或者用固结成型的固体润滑剂嵌装在轴承中使用，或者混入金属或塑料粉末中然后一滑剂嵌装在轴承中使用，或者混入金属或塑料粉末中然后一并烧结成型。并烧结成型。3.固体润滑剂固体润滑剂石墨性
33、能稳定，在石墨性能稳定，在350 C以上才开始氧化，并可在水中以上才开始氧化，并可在水中工作。聚氟乙烯树脂摩擦系数低，只有石墨的一半。二硫化工作。聚氟乙烯树脂摩擦系数低，只有石墨的一半。二硫化钼与金属表面吸附性强，摩擦系数低，使用温度范围也广钼与金属表面吸附性强，摩擦系数低，使用温度范围也广（-60300 C），但遇水则性能下降。），但遇水则性能下降。本讲稿第三十七页，共五十九页为为了了获获得得良良好好的的润润滑滑效效果果，需需要要正正确确选选择择润润滑滑方方法法和和相相应应的的润润滑滑装装置置。利利用用油油泵泵供供应应压压力力油油进进行行强强制制润润滑滑是是重重要要机机械的主要润滑方式。此外
34、，还有不少装置实现简易润滑。械的主要润滑方式。此外，还有不少装置实现简易润滑。17.3.5润滑装置润滑装置图图17-16用手工向轴承加油的油孔用手工向轴承加油的油孔(a)和注油杯和注油杯(b)，是小，是小型、低速或间歇润滑机器部件一种常见的润滑方式。注油杯型、低速或间歇润滑机器部件一种常见的润滑方式。注油杯中的弹簧和钢球可防止灰尘等进入轴承。中的弹簧和钢球可防止灰尘等进入轴承。（a）（b）图图17-16油孔及注油杯油孔及注油杯本讲稿第三十八页，共五十九页图图17-17是是润润滑滑脂脂用用的的油油杯杯，定定期期旋旋转转杯杯盖盖，使使空空腔腔体体积减小而将润滑脂注入轴承内，它只能间歇润滑。积减小而
35、将润滑脂注入轴承内，它只能间歇润滑。图图17-17润滑脂杯润滑脂杯本讲稿第三十九页，共五十九页油杯接头与油杯接头与轴承进油孔相连。轴承进油孔相连。手柄平放，阻塞手柄平放，阻塞针杆因弹簧推压针杆因弹簧推压堵住底部油孔。堵住底部油孔。直立手柄时（右直立手柄时（右上图），针杆被上图），针杆被提起，油孔敞开，提起，油孔敞开，润滑油自动滴到润滑油自动滴到轴颈上。在针阀轴颈上。在针阀油杯上小孔，供油杯上小孔，供补充润滑油用，补充润滑油用，平时由片弹簧遮平时由片弹簧遮盖。观察孔可查盖。观察孔可查看供油状况。螺看供油状况。螺母用来调节针杆母用来调节针杆下端油口大小以下端油口大小以控制供油量。控制供油量。图图1
36、7-18针阀式油杯针阀式油杯手柄手柄调节螺母调节螺母盖盖玻璃杯玻璃杯阻塞针杆阻塞针杆管管杯底杯底接头接头螺旋弹簧螺旋弹簧片弹簧片弹簧滤油网滤油网观察孔观察孔压片压片本讲稿第四十页，共五十九页图图17-19为油芯式油杯。靠为油芯式油杯。靠毛线或棉纱毛细管作用，将润毛线或棉纱毛细管作用，将润滑油滴入轴承。供油是自动且滑油滴入轴承。供油是自动且连续的，但不能调节给油量，连续的，但不能调节给油量，油杯中油面高时给油多，油面油杯中油面高时给油多，油面低时供油少，停车时仍在继续低时供油少，停车时仍在继续给油，直到流完为止。给油，直到流完为止。图图17-19油芯式油杯油芯式油杯油芯油芯本讲稿第四十一页，共五
37、十九页图图17-20对轴承采用了飞对轴承采用了飞溅润滑方式。它是利用齿轮、溅润滑方式。它是利用齿轮、曲轴等转动零件，将润滑油曲轴等转动零件，将润滑油由油池拨溅到轴承中进行润由油池拨溅到轴承中进行润滑。采用飞溅润滑时，转动滑。采用飞溅润滑时，转动零件的圆周速度应在零件的圆周速度应在513m/s范围内。它常用于范围内。它常用于减速器和内燃机曲轴箱中的减速器和内燃机曲轴箱中的轴承润滑。轴承润滑。图图17-20飞溅润滑飞溅润滑轴承轴承齿轮齿轮油池油池本讲稿第四十二页，共五十九页图图17-21的轴承采用的是油环润滑。在轴颈上套一油环，的轴承采用的是油环润滑。在轴颈上套一油环，油环下部浸入油池中，当轴颈旋
38、转时，摩擦力带动油环旋转，油环下部浸入油池中，当轴颈旋转时，摩擦力带动油环旋转，把油引入轴承。当油环浸在油池内深度约为直径的四分之一把油引入轴承。当油环浸在油池内深度约为直径的四分之一时，供油量已足以维持液体润滑状态的需要。此法常用于大时，供油量已足以维持液体润滑状态的需要。此法常用于大型电机的滑动轴承中。型电机的滑动轴承中。图图17-21油环润滑油环润滑油环油环本讲稿第四十三页，共五十九页最完善的供油方法是利用油泵循环给油，给油量充足，供最完善的供油方法是利用油泵循环给油，给油量充足，供油压力只须油压力只须5 104N/m2，在油的循环系统中常配置过滤器、冷，在油的循环系统中常配置过滤器、冷
39、却器。还可以设置油压控制开关，当管路内油压下降时可以却器。还可以设置油压控制开关，当管路内油压下降时可以报警，或启动辅助油泵，或指令主机停车。所以这种供油方报警，或启动辅助油泵，或指令主机停车。所以这种供油方法安全可靠，但设备费用较高，常用于高速且精密的重要机法安全可靠，但设备费用较高，常用于高速且精密的重要机器中。器中。本讲稿第四十四页，共五十九页非非液液体体摩摩擦擦滑滑动动轴轴承承可可用用润润滑滑油油，也也可可用用润润滑滑脂脂润润滑滑。在在润润滑滑油油、润润滑滑脂脂中中加加入入少少量量鳞鳞片片状状石石墨墨或或二二硫硫化化钼钼粉粉末末，有有助助于于形形成成更更坚坚韧韧的的边边界界油油膜膜，且
40、且可可填填平平粗粗糙糙表表面面而而减减少少磨磨损。但这类轴承不能完全排除磨损。损。但这类轴承不能完全排除磨损。维维持持边边界界油油膜膜不不遭遭破破裂裂，是是非非液液体体摩摩擦擦滑滑动动轴轴承承的的设设计计依依据据。由由于于边边界界油油膜膜的的强强度度和和破破裂裂温温度度受受多多种种因因素素影影响响而而十十分分复复杂杂，尚尚未未完完全全被被人人们们掌掌握握。因因此此目目前前采采用用的的计计算算方方法法是是间间接接的的、条条件件性性的的。实实践践证证明明，若若能能限限制制压压强强p p，压压强强与轴颈线速度的乘积与轴颈线速度的乘积pv pv，那么轴承是能够很好地工作的。，那么轴承是能够很好地工作的
41、。17.4非液体摩擦滑动轴承的计算非液体摩擦滑动轴承的计算本讲稿第四十五页，共五十九页1轴承的压强轴承的压强p限限制制轴轴承承压压强强p，以以保保证证润润滑滑油油不不被被过过大大的的压压力力所所挤挤出出，因而轴瓦不致产生过度的磨损。即因而轴瓦不致产生过度的磨损。即式式中中，F为为轴轴承承径径向向载载荷荷，N；B为为轴轴瓦瓦宽宽度度，mm；d为为轴轴颈直径，颈直径，mm；p为轴瓦材料的许用压强，为轴瓦材料的许用压强，MPa（表（表17-3）。）。17.4.1径向轴承径向轴承（Mpa）（17-4）本讲稿第四十六页，共五十九页2轴承的轴承的pv值值pv值简略地表征轴承的发热因素，它与摩擦功率损耗成值
42、简略地表征轴承的发热因素，它与摩擦功率损耗成正比。正比。pv值越高，轴承温升越高，容易引起边界油膜的破裂。值越高，轴承温升越高，容易引起边界油膜的破裂。pv值的验算式为：值的验算式为：式中，式中，n为轴的转速，为轴的转速，r/min；pv为轴瓦材料的许用值，为轴瓦材料的许用值，MPam/s(表表17-3)。（17-5）本讲稿第四十七页，共五十九页17.4.2止推轴承止推轴承式中，止推环的平均速度式中，止推环的平均速度:平均直径平均直径:（17-6）（17-7）本讲稿第四十八页，共五十九页止推轴承的许用压强为：止推轴承的许用压强为：未淬火钢未淬火钢:对铸铁对铸铁p=2.02.5MPa；对青铜对青
43、铜p=46MPa；对巴氏合金对巴氏合金p=56MPa；淬火钢淬火钢:对青铜对青铜p=7.58MPa；对巴氏合金对巴氏合金p=89MPa；对淬火钢对淬火钢p=1215MPa。本讲稿第四十九页，共五十九页例例17-1试按非液体摩擦状态设计图试按非液体摩擦状态设计图17-22所示的滑动轴承。所示的滑动轴承。W=20kN，轴承内轴颈转速为，轴承内轴颈转速为n=20r/min，轴颈直径，轴颈直径d=60mm。解：解：（1）选取轴承材料）选取轴承材料选用铸锡锌铅青铜（选用铸锡锌铅青铜（ZcuSn5Pb5Zn5）p=8MPapv=10MPa m/s（2）取宽径比）取宽径比B/d=1，则，则B16060mm查
44、表查表17-3得：得：图图17-22Wnd本讲稿第五十页，共五十九页（4）计算速度）计算速度v（5）计算）计算pv值值（6）验算并选取润滑剂）验算并选取润滑剂因为因为p p因此，该轴承满足强度和功率损耗条件。由于速度很低，因此，该轴承满足强度和功率损耗条件。由于速度很低，采用脂润滑，用油杯加脂。采用脂润滑，用油杯加脂。（3）计算压强）计算压强ppv pv本讲稿第五十一页，共五十九页液体摩擦是滑动轴承中的理想摩擦状态液体摩擦是滑动轴承中的理想摩擦状态,根据摩擦面油膜的形根据摩擦面油膜的形成原理成原理,可把液体摩擦滑动轴承分为动压轴承和静压轴承。可把液体摩擦滑动轴承分为动压轴承和静压轴承。17.5
45、液体摩擦滑动轴承简介液体摩擦滑动轴承简介17.5.1液体动压轴承液体动压轴承两两个个作作相相对对运运动动物物体体的的摩摩擦擦表表面面，可可借借助助于于相相对对速速度度而而产产生生的的粘粘性性流流体体膜膜将将两两摩摩擦擦表表面面完完全全隔隔开开，由由液液体体膜膜产产生生的的压力来平衡外载荷称为液体动力润滑。压力来平衡外载荷称为液体动力润滑。本讲稿第五十二页，共五十九页动压油膜的形成过程可以通过图动压油膜的形成过程可以通过图17-23描述。图描述。图17-23a表表示轴处于静止状态，轴颈位于轴承孔最下方的位置，两表面示轴处于静止状态，轴颈位于轴承孔最下方的位置，两表面形成楔形间隙；图形成楔形间隙；
46、图17-23b是当轴开始转动时，由于油的粘性而是当轴开始转动时，由于油的粘性而被带进楔形间隙。被带进楔形间隙。图图17-23动压油膜的形成过程动压油膜的形成过程(b)Foo1(a)o1oF本讲稿第五十三页，共五十九页随着转速的增大、轴颈随着转速的增大、轴颈表面的圆周速度增大、带入表面的圆周速度增大、带入楔形间隙内的油量也逐渐加楔形间隙内的油量也逐渐加多，由于油具有一定的粘度多，由于油具有一定的粘度和不可压缩性，从而在楔形和不可压缩性，从而在楔形间隙内产生一定的压力，形间隙内产生一定的压力，形成一个压力区（图成一个压力区（图17-23c）。）。Foo1(c)图图17-23动压油膜的形成过程动压油
47、膜的形成过程本讲稿第五十四页，共五十九页随着压力的继续增高，楔随着压力的继续增高，楔形间隙中压力逐渐加大，当压形间隙中压力逐渐加大，当压力能够克服外载荷力能够克服外载荷F时，就会时，就会将轴浮起，这时轴承处于流体将轴浮起，这时轴承处于流体动力润滑状态，油膜产生的压动力润滑状态，油膜产生的压力与外载荷力与外载荷F平衡（图平衡（图17-23d）。）。FeOO1Pmax(d)图图17-23动压油膜的形成过程动压油膜的形成过程动压油膜的形成过程动画演示动压油膜的形成过程动画演示（单击打开）（单击打开）本讲稿第五十五页，共五十九页液液体体动动压压轴轴承承内内的的摩摩擦擦阻阻力力仅仅为为液液体体的的内内部
48、部摩摩擦擦阻阻力力，所所以其摩擦系数达到最小值。以其摩擦系数达到最小值。（1）轴颈和轴瓦工作表面间必须有一个收敛的楔形间隙）轴颈和轴瓦工作表面间必须有一个收敛的楔形间隙。（2）轴颈和轴瓦工作表面间必须有一定的相对速度，且）轴颈和轴瓦工作表面间必须有一定的相对速度，且它们的运动方向必须使润滑剂从大口流入，从小口流出。它们的运动方向必须使润滑剂从大口流入，从小口流出。（3）要有一定粘度的润滑剂，且供应要充分。）要有一定粘度的润滑剂，且供应要充分。形成液体动压油膜需要具备以下条件：形成液体动压油膜需要具备以下条件：本讲稿第五十六页，共五十九页静静压压轴轴承承是是依依靠靠一一套套给给油油装装置置，将将
49、高高压压油油压压入入轴轴承承的的间间隙隙中中，强强制制形形成成油油膜膜，保保证证轴轴承承在在液液体体摩摩擦擦状状态态下下工工作作。油油膜膜的的形形成成与与相相对对滑滑动动速速度度无无关关，承承载载能能力力主主要要取取决决于于油油泵泵的的给给油油压压力力，因因此此静静压压轴轴承承在在高高速速、低低速速、轻轻载载、重重载载下下都都能能胜胜任任工工作作。在在起起动动、停停止止和和正正常常运运转转时时期期内内，轴轴与与轴轴承承之之间间均均无无直直接接接接触触，理理论论上上轴轴瓦瓦没没有有磨磨损损，寿寿命命长长，可可以以长长时时期期保保持持精精度度。而而且且正正由由于于任任何何时时期期内内轴轴承承间间隙
50、隙中中均均有有一一层层压压力力油油膜膜，故故对对轴轴和和轴轴瓦瓦的的制制造造精精度度可可适适当当放放低低，对对轴轴瓦瓦的的材材料料要要求求也也较较低低。如如果果设设计计良良好好，可可以以达达到到很很高高的的旋旋转转精精度度。但但静静压压轴轴承承需需要要附附加加一一套套繁繁杂杂的的给给油油装装置置。所所以以应应用用不不如如动动压压轴轴承承普普遍遍。一一般般用用于于低低速速、重重载载或或要要求求高高精精度度的的机机械械装装备备中中，如精密机床、重型机器等。如精密机床、重型机器等。17.5.2液体静压轴承液体静压轴承本讲稿第五十七页，共五十九页静压轴承在轴瓦内表面上开有几个（通常是四个）对称静压轴承