机械设计第十二章滑动轴承

任意截有极大值 ，此时 ，该截面的流量为：
流体是连续的
一维雷诺方程
讨论 1）油膜压力沿 x 方向变化规律 由
• 对平行板 平行板间油膜压力沿 x 方向无 变化，等于入口处压力( )
（ ）成正比，因此限制 值也就是限制轴承的温升，
从而避免温度过高使润滑失效。对于连续运转轴承，通常
都应进行这项计算。
轴颈的转速，r/min
轴颈的圆周速度，m/s 轴承材料的 许用
3. 限制速度 ：
值，见P280表12-2
当 过大，即使 和 值都在允许的范围内，轴
承也可能很快磨损，故还必须限制滑动速度。
。
油槽的 尺寸可 查相关 的手册
§12-5 滑动轴承润滑剂的选用
润滑目的：减小摩擦，降低磨损，冷却，防锈，防尘和吸振。 润滑剂分类：流体（液体为主），脂，固体。润滑油为常用。
一.润滑脂的选择
润滑脂是润滑油与金属皂的混合物，呈半固体形态
。其稠度大，不易流失，无冷却效果，物化稳定性差，
摩阻大，有缓冲、吸振作用、承载能力大，故只适合低
3）润滑油油性良好，与固 6）润滑油不可压缩。
体表面吸附牢固。 取截面x处的一个单元体分
移动板A 0
h
析，存在如下静力平衡条件：
静止板B y
化简后得： 考虑到假设 4）有： 于是： 积分得： 1.油层的速度分布
带入边界条件： 解得：
即：
移动板A 0
静止板B b y
h
2.润滑油的流量 假设：无侧漏，z方向尺寸无限大，则通过间隙高度为 的
层与层间靠内摩擦阻 力(粘性)带动前进 沿 方向按线性变化
油层间压力无变化，平行板间润滑油不产生压力
轴颈和轴瓦偏心时 两倾斜板的摩擦状况
c
a
d
b
润滑油不可压缩 “拥挤”形成压力
二. 流体动压润滑的基本方程——雷诺方程：
假设：1）粘度与压力和Y值无关。 4）润滑油是牛顿流体。
2）润滑油沿Z向无流动。 5）润滑油无质量。
钙基
钠基 锂基 铝基
抗水性好、耐热性差、价廉
润滑脂选择参
抗水性差、耐热性好、防腐性较好 看P284表12-3
抗水性和耐热性好
抗水性好、有防锈作用、耐热性差
选择原则
1.压力高、速度低时，选针入度小一些的；反之…。 2.轴承的工作温度应低于滴点温度的 2030 ℃ 。 3.钙基耐水不耐温，工作温度低于75℃，钠基耐温
⑥ 结构上要求轴承剖分时；
⑦ 特殊工作条件下（如水、腐蚀介质中）。
滑动轴承更有优势。
滑动轴承已标准化
二.类型
按承载分
向心滑动轴承 推力滑动轴承
动压轴承
按摩擦状态分 液体摩擦滑动轴承 静压轴承
非液体摩擦滑动轴承
三.几种摩擦状态（回顾）
相对运动的表面就有磨损，要改善磨损，用润滑油。
按表面的润滑情况将摩擦分为：
d d1
d2
轴承材料的
许用值，见P287表12-5
§12-7 液体动力润滑径向滑动轴承设计计算
润滑油把两个相对运动表面完全分隔开时的摩擦称为液 体摩擦，由于两固体表面并不接触，因此理论上不存在磨损， 摩擦阻力的大小也仅仅取决于润滑油的性质（主要是粘度）。
实现液体摩擦有两种方法：
1）输入压力油以平衡载荷，由于可在轴承未工作时就将两 表面分开，故称为静压轴承。
不耐水，工作温度低于115145℃，锂基最好， 但价格稍贵。工作温度低在-50100℃ 。
二.润滑油的选择 润滑油的物理和化学指标主要有：粘度、粘度指数、
油性、凝点、闪点、酸值和残碳量等。对于大多数滑动轴 承来讲，粘度是最主要的指标，也是选择轴承用油的主要 依据；对混合摩擦状态的滑动轴承来讲，则油性也是很重 要的指标。
1、干摩擦：不加润滑剂时，相
对运动的零件表面直接接触，这 样产生的摩擦称为干摩擦 (如真空 中)。 f=0.15～0.3
2、边界摩擦：两表面加入润滑油后
，在金属表面会形成一层边界膜，它 可能是物理吸附膜，也可能是化学反 应膜。不满足流体动压形成条件，或 虽有动压力，但压力较低，油膜较薄 时，在载荷的作用下，边界膜互相接 触，横向剪切力比较弱，这种摩擦状 态称为边界摩擦。 f=0.1左右，是轴 承的最低要求。
速（
）重载、难以经常供油的场合。
润滑脂 的主要指标是针入度和滴点。
针入性：重1.5N的锥体，于25°C恒温下5s后刺入的深度；
表征润滑脂稀稠
承载
针入性 润滑脂越稠 摩擦阻力
滴点：在规定的加热条件下，润滑脂从标准测量杯的孔口
滴下第一滴时的温度。表征耐高温的能力。
润滑脂工作温度一般应低于滴点20 30 °C 润滑脂有钙基、钠基和锂基之分，一般说来：
油性—润滑油在摩擦表面形成各种吸附膜和化学反应膜的 性能。指润滑油对固体表面的吸附能力，一般来讲， 润滑油中含极性分子团愈多，油性愈好。因此，动 物油油性最好，植物油油性次之，矿物油油性最差。
粘度—流体抵抗变形的能力称为粘度，以流体内摩擦阻力 表示。是衡量润滑油易流动性的一个指标。粘度愈 大，润滑油的内摩擦阻力愈大，愈不易流动，因而 承载能力愈大。
结构型式：
整体式
剖分式
轴瓦和轴承座一般采用过盈配合
为了向摩擦表面间 加注润滑剂,在轴承 上方开设注油孔
二.轴瓦的结构要素 • 壁厚 • 定位唇：防止轴瓦在轴承中移动
• 油室（腔）：存油 • 油孔和油槽：将油引入轴承
油槽 油孔 油室 壁厚 定位唇
油槽的位置： 不要开在轴承的承载区内，否则将急剧降低轴承的承载能力
铸铁 轻载。、低速的轴瓦材料
非金属材料 石墨、塑料、橡胶、尼龙等
摩擦系数小、耐磨、耐腐蚀、承载低、热变形大
常用轴瓦及轴承材料的性能见P280表12-2
§12-4 轴瓦结构
一.轴瓦的形式和构造： 双金属轴瓦，三金属轴瓦，厚瓦，薄瓦。
双（三）金属轴瓦：节省贵重金属
单金属轴瓦：结构简单，成本低
双金属轴瓦的瓦背和轴承衬的联接形式见下表
5.腐蚀（化学磨损）： 润滑剂在使用中不断氧化，生成酸性物质…； 氧对巴氏合金的腐蚀，SnO2、SnO； 硫对含银或铜轴承材料的腐蚀、润滑油中的水分…。
二.轴瓦及轴承衬承材料
轴瓦和轴承衬材料统称为轴承材料。
1.对轴承材料的要求
基本要求
耐磨性 磨损少 减摩性 摩擦系数小
其他要求： 抗胶合性 顺应性、嵌入性、跑合性 强度
d0=(0.4~0.6)d1
d=d1+2S d0=1.1d1
S=(0.1~0.3)d1 S1=(2~3)S
§12-3 滑动轴承的失效型式 及常用材料
一.滑动轴承的失效形式
1.磨粒磨损: 硬颗粒进入轴承间隙或嵌入轴承表面… 2.刮伤：轴承间隙中的硬颗粒和表面粗糙度的轮廓顶峰… 3.胶合（粘着磨损）： 4.疲劳剥落（疲劳磨损）：
一. 径向滑动轴承 1. 限制平均压强 ：
轴承所承受的径向载荷，N
轴瓦材料的许用压 力，见P280表12-2
轴颈直径，mm
轴承宽度，mm,由B/d定
目的
是避免压强过大使边界膜破裂从而导致金属 直接接触产生的剧烈磨损。对于转速很低或间歇
转动的轴，只需进行这项计算。
2. 限制值 ：
考虑到功热当量， 值与轴承单位面积的摩擦功耗
2）在一定条件下，利用轴颈转动起来后的泵油作用把油带 入摩擦表面，形成压力油膜将两摩擦表面分开。这种滑 动轴承称为液体动压轴承。 静压轴承本身价廉，但附属液压系统昂贵，故应用受限
；液体动压轴承应用要广泛的多，但应注意，由于存在起动 和停车，所以液体动压轴承还是存在固体间的摩擦和磨损的 。
一. 压力油膜形成的原理 轴颈和轴瓦同心时 两平行板的摩擦状况
• 运动粘度
动力粘度 与同温下该流体密度 的比值：
国际单位制
单位换算 物理单位
称为 St(斯)
常用单位
cSt(厘斯)
动力粘度经常用于滑动轴承的分析计算中，商品油则 常用运动粘度来标定。
不完全液体润滑轴承润滑油牌号参看P285表12-4 液体动压轴承润滑油牌号参看P53表4-1
润滑油选择原则
1）外载大 — 难形成油膜 — 选粘度高的油 2）速度高 — 摩擦大 — 选粘度低的油 3）温度高 — 油变稀 — 选粘度高的油 4）比压大 — 油易挤出 — 选粘度高的油
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，钢或铜制成的轴瓦基体称瓦背。
铜合金 强度高，承载能力大，耐磨性和导热性优于轴承合金
。但其可塑性差，不易跑合，与之相配的轴径须淬硬。
锡青铜 铅青铜 铝青铜
中速、中载或重载 高速重载 低速重载
粉末冶金 铁或铜粉末混入石墨压制烧结而成，多孔性 存油，用于载荷平稳、低速和加油不便场合
一. 滑动轴承的特点及其应用场合
由于结构与制造的原因，一般说来：滚动轴承摩阻小
、起动灵敏；标准化程度高，质优价廉；便于使用与维护
；故广泛应用于一般尺寸、中速、中载的一般工作条件下
和运动机械中。
但是，在下列情况：
① 载荷特重；
② 承受巨大冲击载荷和振动载荷；
③ 回转精度要求特高；
④ 转速特大；
⑤ 尺寸很大或很小；
3、液体摩擦：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 分子层间的粘剪阻力就是摩擦力，这 种摩擦称为流体摩擦。 f=0.001~0.008
4、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。 f=0.008~0.1
耐腐蚀性 导热性 工艺性 经济性
2. 常用材料
轴承合金 (白金或巴氏合金 )