第十五章 滑动轴承

∴ v = πdn ≤ [v] m/s 60 ×1000
[v]——轴承材料的许用 v 值，见表 15-1
计算不满足的措施；1）选用较好的轴瓦或轴承衬材料；2）增大 d 或 B。
滑动轴承的配合：H9/d9，H8/f7，H7/f6
二、推力滑动轴承
推力轴承止推而形状如图 15-11 所示，实心端面由于跑合时中心与边缘磨损不均匀，愈
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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 15-5b 为可倾式推力 轴承，其扇形块的倾斜角能随载荷、转速的改变而自行调整，因此性能更为优越。
§15-3 轴瓦及轴承衬的材料
滑动轴承的主要失效形式：磨损和胶合、疲劳破坏等。所以对轴承材料的要求，主要 就是考虑轴承的这些失效形式
1、对轴承材料的要求 1） 良好的减摩性、耐磨性和抗胶合性 2） 良好的顺应性，嵌入性和磨合性 3） 足够的强度和必要的塑性 4） 良好的耐腐蚀性、热化学性能（传热性和热膨胀性）和调滑性（对油的吸附能力） 5） 良好的工艺性和经济性等。 2、常用材料：金属材料；粉末冶金；非金属材料 金属材料 1）铸铁：灰铁；球铁（中有游离的石墨能有润滑作用）——性能较好，适于轻载、低 速，不受冲击的场合。 2）轴承合金（又称巴氏合金或白合金）——由锡（Sn）、铜（Pb）、锑（Sb）、铜（Cu） 等组成。 以锡或铅为基体（软）——其中含有锑锡（Sb-Sn）或铜锡（Cu-Sn）的硬晶粒。硬晶 粒起耐磨作用，软基体则增加材料的塑性 特点：嵌入性、顺应性最好，抗胶合性好，但机械强度较低 ∴作为轴承衬浇注在软钢或青铜轴瓦的表面。——压润滑的基本原理
一、动压润滑的形成原理和条件 根据粘性流体动力学基本方程出发，作了一些假设条件后简化而得的。假设条件是： 1） 忽略压力对润滑油粘度的影响；2）流体为粘性流体；3）流体不可压缩， 并作层流；4）流体膜中压力沿膜厚方向是不变的；5）略去惯性力和重力 的影响。 2） 如图 15-15 所示，两平板被润滑
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锡青铜——减摩、耐磨性最好，∴应用较广，强度比轴承合金高，适于重载、中速 铅青铜——抗胶合能力强，适于高速、重载 铝青铜——强度及硬度较高，抗胶合性差，适于低速、重载传动 4）铝基合金——强度高、耐磨性、耐腐蚀和导热性好：低锡—用于高速中小功率柴油 机轴承；高锡—用于高速大功率柴油机轴承。 可做成单金属轴瓦，也可做成双金属轴瓦的轴承衬，用钢作衬背。 5）多孔质金属材料（粉末冶金）——含油轴承 它是利用铁或铜和石墨粉末、树脂混合经压型、烧结、整形、浸油而制成的，其特点 是组织疏松多孔，孔隙中能大量吸收润滑油，∴称含油轴承，具有自润滑的性能。 6）非金属材料——塑料、橡胶 1）塑料——f 小，耐腐蚀，具有自润滑性能，但导热性差，易变形，承载能力差 如：酚醛树脂、聚铣胺（尼龙）、取胜四氟乙烯等，可用油，也可用水润滑。 2）橡胶——弹性大，允许轴线一定偏斜，用水作润滑剂且环境较脏污处，例如：水泵、 水轮机和其它水下机械用轴承。 常用金属材料的性能见表 15-1
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此外，还有运动粘度 υ，它等于动力粘度与液体密度的比值，即ν = η ρ
在国际单位制中，υ 的单位是 m2／s。实用上这个单位嫌大，故常采用它的厘米克秒制 单位 St(称为斯)，或 cst(厘斯)，1 St；1 cm2／s；100 est。我国石油产品是用运动粘度(单位 为 cst 或 mm2／s)标定的，见表 15—2。
图 15—1d 为摩擦副的摩擦特性曲线，这条曲线是由实验得到的。
§15-2 滑动轴承的结构形式
一、向心滑动轴承 图 15-2，为剖分式径向滑动轴承，由轴承座，轴承盖，剖分轴瓦（附轴承衬）、双头螺
柱（调整垫片）等，轴瓦表面有油沟，油通过油孔、油沟而流向轴颈表面，轴瓦一般水平 剖分，也有倾斜剖分。
特点：装拆方便、轴瓦磨损后间隙可调整。 轴瓦是滑动轴承中的重要零件。向心滑动轴承的轴瓦内孔为圆柱形。若载荷 F 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 油孔。 油沟的形式很多，如图 15—4 所示。一般油沟与轴瓦端面保持一定距离，以防止漏油。 轴瓦宽度与轴颈直径之比 B／d 称为宽径比，它是向心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 B／d=0.5；对于非液体摩擦的滑动轴承，常取 B／d=0.8—1.5。 二、推力滑动轴承 轴所受的轴向力 F 应采用推力轴承来承受。止推面可以利用轴的端面，也可在轴的中 段做出凸肩或装上推力圆盘。后面将沦述两平行平面之间是不能形成动压油膜的，因此须 沿轴承止推面按若干块扇形面积开出楔形。图 15—5a 所示为固定式推力轴承，其楔形的倾
高速或交变载荷作用。 2、脂润滑——间歇供油脂：旋盖式油脂杯——图 15-9c；黄油枪补充油脂。 作业：15-1
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§15-5 非液体润滑滑动轴承的计算
大多数轴承实际处在混合润滑状态（边界润滑与液体润滑同时存在的状态），其可靠工
作的条件是：维持边界油膜不受破坏，以减少发热和磨损（计算准则），并根据边界膜的机
远镜等。
§15-1 摩擦状态
一、摩擦及其分类
根据摩擦面间存在润滑剂的状况，
干摩擦
最低要求
滑动摩擦
液体摩擦（液体润滑） 最理想
如图所示
边界摩擦（边界润滑） 最不利
混合摩擦（混合润滑） 最常见
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1、干摩擦——两摩擦表面直接接触，不加入任何润滑剂的摩擦。 2、边界摩擦（边界润滑）——摩擦面上有一层边界膜起润滑作用。 3、液体摩擦（润滑）——摩擦表面间的润滑膜厚度大到足以将两个表面的轮廓完全隔开时， 即形成了全液体摩擦，f 极小，是理想摩擦状态。 4、混合摩擦（润滑）——在实践中有很多摩擦副处于干摩擦、液体摩擦与边界摩擦的混合 状态，称为混合摩擦。
∂p ∂x
y2
+
c1 y
+
c2
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∵y=0 时，u=v(油层随移动件移动)；y=h(h——为单元体处油膜厚度)时，u=0（油层随 静止件不动）时，则得积分常数 c1、c2。
连续供油——重要的轴承 连续供油方式： a) 滴油润滑——图 15-9a，针阀式油杯 b) 绳芯润滑——图 15-9b，利用绳芯的毛吸管作用吸油滴到轴颈上 c) 飞溅润滑——图 15-10 利用下端浸在油池中的转动件将润滑油溅成油来润滑 d) 压力循环润滑——用油泵进行连续压力供油，润滑、冷却，效果较好，适于重载、
根据实验结果得到以下关系式：τ = −η du dy
此式称为牛顿液体流动定律。式中：u
是油层中任一点的速度， du 是该点的速度 dy
梯度；式中的“—”号表示 u 随 y 的增大而 减小；q 是液体的动力粘度，常简称为粘度。
由上式可知，动力粘度的量纲是力·时 间／长度 2，在国际单位制中，它是 N·s／ m2 (即 Pa·s)。动力粘度的厘米克秒制单位是 P(称为泊)，1P：1 dyn·s／cm2。
近边缘部分磨损愈快，空心轴颈和环状轴颈可以克服此缺点。载荷很大时可采用多环轴颈。
1、限制轴承平均压强 p
p
=
Z
π 4
Fa (d 2 2
−
d12 )
≤
[ p]
MPa
Fa——轴向载荷（N）；d1，d2——止推环内、
外直径 mm；Z——轴环数；[P]——许用压强 MPa。
表 15-1 中的[p]降低 20%~40%。
车、载荷、转速比较大的情况下难于实现；3）流体摩擦其设计、制造、维护费用较高。
三、应用：
1）n 特高或特低；2）对回转精度要求特别高的轴；3）承受特大载荷；4）冲击、振动
较大时；5）特殊工作条件下的轴承；6）径向尺寸受限制或轴承要做成剖分式的结构
例：机床、汽轮机、发电机、轧钢机、大型电机、内燃机、铁路机车、仪表、天文望
∴目的，——限制 pv 是控制轴承温升，避免边界膜的破裂。
p ⋅ v = F × πdn ≈ Fn ≤ [ p ⋅ v] dB 60 ×1000 19100B
式中，n——轴颈转速
MPa. m/s
v——轴颈圆周线速度 m/s
[p.v]——轴承材料许用 pv 值，表 15-1
3、限制滑动速度 v
目的：当 p 较小时，避免由于 v 过高而引起轴瓦加速磨损。
油隔开，移动件以速度 v 沿 x 方向滑动，另一 平板静止不动，设平板正方向尺寸为无穷大 （流体沿 Z 方向无流动），从油层中取出长、 宽、高分别为 dx、dy、dz 的单元体进行力平 衡分析
单元体沿 x 方向受四个力：
两侧向压力：p 及（ p + ∂p dx ）；上下面 ∂x
剪切应力为：τ 及（τ + ∂τ dy ） ∂y
由 x 方向的力平衡条件，得： pdydz + τdxdz − ( p + ∂p dx)dydz − (τ + ∂τ )dxdz = 0
∂x
∂y
化简得：
∂p = − ∂τ ∂x ∂y
∵牛顿粘性流体定律：τ = −η ∂u 代入上式得： ∂p = η ∂ 2u
∂y
∂x ∂y 2
积分后得： u
=
1 2η
第十五章 滑动轴承
（一）教学要求
1、 了解滑动轴承特点、分类和主要结构，滑动轴承的材料、润滑方式，了解非流体 摩擦滑动轴承的计算方法
2、 了解流体动压润滑滑动轴承计算，主要参数选择，了解其它型式滑动轴承
（二）教学的重点与难点
1、 非流体摩擦滑动轴承的设计计算
2、 流体动压滑动轴承的承载能力及影响因素
（三）教学内容
轴承——支承轴颈使轴作回转运动，分：滑动轴承；滚动轴承
一、滑动轴承类型：
按承载：向心轴承（受 Fr）；推力轴承（受 Fa）
二、滑动轴承的特点
优点：1）承载能力高；2）工作平稳可靠、噪声低；3）径向尺寸小；4）精度高；5）
流体润滑时，摩擦、磨损较小；6）油膜有一定的吸振能力