四章摩擦十二章滑动轴承PPT学习教案

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K ——考虑表面几何形状误差、轴的弯曲变形
和安装误差的可靠性系数,通常取K 2
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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
fFrV cQt0 ti Ks At0 ti
——润滑油的密度
c——润滑油的比热 Ks ——轴承体的散热系数
A——轴承体散热面积 t0 ——润滑油的出口温度 ti ——润滑油的入口温度
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3-2 磨损
运动副表面材料不断损失的现象称为磨损。 单位时间内材料的磨损量(体积、重量、厚度等) 称为磨损率。 零件的磨损过程大致可分为三个阶段。 1.跑和磨损阶段 2.稳定磨损阶段 3.剧烈磨损阶段
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3-2 磨损
根据磨损机理可将磨损分为:
1.粘着磨损
2.磨粒磨损
3.疲劳磨损
d / dy
定义为流体的粘度。上式称为牛顿流体粘性定律,凡符合此定 律的流体称为牛顿流体,否则称为非牛顿流体。
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粘度的表示方法 1.动力粘度η
图示,长、宽、高各为1m的流体,如果使立方体顶面流体层相 对底面流体层产生1m/s的运动速度,所需要的外力F为1N时, 则流体的粘度η为1N•s/m²,叫做“帕秒”,常用P•s表示。
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3.形成流体动压的条件 形成流体动压的必要条件是:
(1)流体必须流经收敛间 隙,而且间隙倾角越大则 产生的油膜压力越大。 (2)流体必须有足够速度
(3)流体必须是粘性流体
二、流体动压基本方程
dp dx
d 2
dy2
将此式变形 并积分,得
dp dx
6 V
h
h0 h3
此式称为一维流体动压基本方程,也叫
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整 体 式
剖 分 式
为了向摩擦表面输 送和分布润滑剂, 在轴瓦内面开有油 沟
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液体摩擦轴承的油沟应开在非承载区,周向油 沟应靠近轴承的两端。
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对某些载荷较大的轴承,在轴瓦内开有油室
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12-4 非液体摩擦轴承的计算
一、非液体摩擦径向滑动轴承的计算
kL ——端泄系数,考虑端泄使油膜压力降低的系数 第40页/共64页
轴承稳定工作时,外载荷Fr 和总油膜力和垂直分量P相
平衡,即
Fr
V
2
L
CF
(12-10)
CF
6kL
2 1
1
cos cos0 1 cos 3
d
cos
d
由式(12-10)可得 CF
Fr 2 LV
Fr 2 V
(12-11)
CF叫作轴承的承载量系数 第41页/共64页
设计时,根据长径比L/d´用式(12-11)计算CF ,然后 由滑动轴承 CF 图查得 ε,再由下式计算得 hmin 。
hmin C(1 ) r(1 )
最小油膜厚度必须满足
hmin [hmin ] K(1 2), mm
1 ——轴瓦表面的不平度,m 2 ——轴颈表面的不平度,m [hmin ]——保证液体摩擦的最小油膜厚度许用值,m
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2.剖分式径向滑动轴 承
剖分式径向滑动轴承装拆方便,还可以通过增减剖分 面上的调整垫片的厚度来调整间隙。
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二、推力滑动轴承
推力轴承由轴承座和推力轴颈组成
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12-3 轴瓦的材料和结构
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
一、对轴瓦材料的要求 (1)有足够的疲劳强度 (2)有足够的抗压强度 (3)有良好的减磨性和耐磨性 (4)具有较好的抗胶合性 (5)对润滑油要有较好的吸附能力 (6)有较好的适应性和嵌藏性 (7)良好的导热性 (8)经济性、加工工艺性好
四、润滑脂及其主要性能
在润滑油中加入适量的稠化剂,加热后混合均匀, 冷却成为润滑脂。润滑脂的性能指标主要有针入度、 滴点、析油量、机械杂质、灰分、水分等。
(1)针入度 (2)滴点
五、固体润滑 剂 六、添加剂
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第十二章 滑动轴承
12-1 概 滑动述轴承的基本结构
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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
12-5 液体动压形成原理及基本方程
流体动压轴承 液体摩擦轴承分为:
流体静压轴承
径向轴承 推力轴承
轴颈和轴承 两相对运动 表面间完全 被一层油膜 所分开
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一、流体动压润滑形成原理
1.基本假设 (1) 两板间流体作层流运动; (2) 两板间流体为牛顿流体,其粘度只随温度变化,
忽略压力对粘度的影响,且流体不可压缩; (3) 与两板M、N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; (5)由于间隙很小,压力沿y方向大小不变; (6)平板沿Z方向无限长,所以流体沿Z方向无流动。
四章摩擦十二章滑动轴承
三、液体摩擦(流体润滑)
当两摩擦表面被流体(液体或 气体)完全隔开时,摩擦表面不 会产生金属间的直接摩擦,流体 层间的粘剪阻力就是摩擦力,这 种摩擦称为液体摩擦。
实现液体摩擦有 下列三种方法:
1.流体动压润滑
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2.弹性流体动压润滑
考虑了接触区弹性变 形和压力对接触区润 滑油粘度的影响的动 压润滑称为弹性流体 动压润滑(弹流润滑)。
椭圆轴承
三油楔轴承
摆 动 油 楔 轴 承 第48页/共64页
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2.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,可得
dp d 2
dx dy2 此式说明压力沿x方向的变化率与速度梯度沿y方 向 的变化率成正比。
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流体动压力的形成和压力油膜承载原理
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 间隙内具有动压力的油层称为流体动压油膜
4.冲蚀磨损
5.腐蚀磨损
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3-3 润滑剂和添加剂
润滑剂是润滑油、润滑脂和固体润滑剂的总称
一、润滑油的粘度
润滑油的粘度反映了润滑油在 外力作用下抵抗剪切变形的能 力,也是内磨擦力大小的标志。
F h
式中 h——流体剪切面积
——流体剪切应力
剪切应力τ与流体沿y方向速度的梯度成正比,即
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轴瓦的应用
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弹塑瓦滑动轴承应用
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弹塑瓦推力滑动轴承应用
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弹塑瓦径向滑动轴承应用
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二、常用的轴瓦材料及其性质
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 金属材料包括轴承合金、青铜、黄铜、铝合金和铸铁
恩氏粘度用 oEt 表示。
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二、润滑油的粘温特性和粘压特性
1.粘温特性 润滑油的粘度随温度变 化的指数关系:
t 0 t0 / t m
2.润滑油的粘压特性 粘度和压力的关系近似表 示为:
0eap
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三、润滑油的其它特性
1.油性 2.闪点和燃点 3.凝点 4.极压性 5.酸值
一维雷诺方程
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12-6 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
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二、径向滑动轴承的几何参数及其基本方程的形式 1)几何参数
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ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
2)基本方程形式
此式即为动压径向滑动轴承的基本方程
三、承载系数和最小油膜厚度计算 影响最小油膜厚度的因素很多,可以用一个表示这 些因素综合影响的无量纲数——承载量系数 对(12-8)积分整理得沿垂直方向的总油膜力:
(1)轴承合金 轴承合金又称白金或巴氏合金 锡基轴承合金,如ZChSnSb10-6,ZChSnSb84铅基轴承合金,如ZChPbSb16-16-2,ZChPbSb15-15-3
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。
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,钢或铜制成的轴瓦机体称 瓦背。
两表面的距离 h0 称 为平均油膜厚度。接 触区的出口处油膜变 薄,这种现象称为“颈 缩”,此处两表面距hmi离n 称为最小油膜厚度。
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3.流体静压润滑 用油泵将润滑油经过节流器 以所需要压力注入被润滑表 面的油室,再由油室的封油边 流回油箱。
四、混合摩擦
当动压润滑条件不具备,且边界膜遭破坏时,就会出 现流体摩擦、边界摩擦和干摩擦同时存在的现象,这 种摩擦状态称为混合摩擦。
MPa·m/s
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3.验算速度
对于跨度较大的轴 d n [ ] m/s
60 1000
二、非液体摩擦推力滑动轴承的计算
1.验算压
p

p Z
2.验算 pm 值4
Fa
d
2
d
2 0
[ p] k
MPa
pm [ pm ] MPa m / s
三、非液体摩擦径向滑动轴承的配合
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擦状态,滑动轴承可分为: 液体动压润滑轴承
液体摩擦轴承 液体静压润滑轴承
非液体摩擦轴承
按滑动轴承承受载荷的方向可分为: 径向滑动轴承
推力滑动轴承
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二、滑动轴承的特点和应用
非液体摩擦滑动轴承:结构简单,使用方便。损耗较大。 液体摩擦轴承的特点有: (1)在高速重载下能正常工作,寿命长。
1.验算压强
压强P 过大可能使轴瓦产生塑性变形而破坏边界膜,
且一旦出现干摩擦状态则加速磨损。应保证压强不超
过允许值[p],即 p
Fr
[ p]
Ld
MPa
2.验算 pv 值
pv 值大表明摩擦功大,温升大,边界膜易破坏,其限
制条件为:
pv Fr d n n Fr pv
L d 60 1000 60 1000L
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1.轴承长颈比L/d的选择 2.相对间隙 和轴承配合的选 择
选择 的经验公式为
=0.6 1.0 103V0.25
3.润滑油的选择及粘度的确
定4.最小油膜厚度许用值的确

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七、滑动轴承摩擦特性曲线
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12-7 多油楔动压轴承简介
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
(2)精度高。
(3)滑动轴承可做成剖分式的,能满足特殊结构的需 要。 (4)液体摩擦轴承具有很好的缓冲和阻尼作用,可以吸
收震动,缓和冲击。 (5)滑动轴承的径向尺寸比滚动轴承的小。
(6)起动摩擦阻力较大。
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12-2 滑动轴承的结构形式 一、径向滑动轴承
1.整体式径向滑动轴承 整体式轴承结构简单,磨损后 间隙过大时无法调整;轴颈只 能从轴承端部安装和拆卸。
a
用这种方法定义的粘度为动力粘度。
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2.运动粘度γ
流体的动力粘度与同温度下的密度ρ的比值,称为
运动粘度:
运动粘度的单位是cm²/s叫做“斯”,常用St表示。
3.相对粘度
恩氏粘度是相对粘度的一种,它是用200ml的粘性流体, 在给定的温度t下流经一定直径和长度的毛细管所需的 时间,与同体积蒸馏水在20℃时流经相同毛细管所需时 间的比值来衡量流体的粘性。
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(2)青铜
抗胶合能力仅次于轴承合金,强度较高
铸锡磷青铜 (3)黄铜
(4)铝合金
铅青 铜
铝青铜
(5)铸铁
(6)粉末冶金材料 (7)轴承塑料
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三、轴瓦结构
轴瓦的瓦背和轴承衬的联接形式见下表
瓦背材料
钢 铸铁
铸铁
轴承衬材料
应用场合
轴承衬厚度
轴承合金 用于高速重载有 s 0.01d
(2)摩擦功率 Pf f Fr V W
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: 作用在轴颈上的径向载荷 Fr ,轴颈直径 d 和轴的 转数 n ,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 小油膜厚度( hmin )满足式(12-12),使温升 ( t )在规定的范围。
或铅青铜 冲击的轴承
轴承合金 用于振动及冲击 s 0.01d
载荷下的轴承
轴承合金 用于平稳载荷下 s 0.01d
工作的轴承
沟槽形状
青铜 轴承合金 用于高速重载的 s 0.01d
重要轴承
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整体式轴瓦
轴瓦和轴承一般采用过盈配合
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剖分式轴瓦
为了向摩擦表面间加注润滑 剂,在轴承上方开设注油孔
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令t t0 ti ,由上式可得
f p
t=
c
Q
Ks
VdL V
Cf
cCQ
p
Ks V
式中C f
f
——轴承的摩擦系数
CQ
Q
VdL
——轴承的流量系数
由温升t和平均温度tm可得
t0
tm
t 2
oC
t
ti tm 2
oC
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五、耗油量和摩擦功率
(1)耗油量 Q CQ L d V,m3 / s
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