机械设计9滑动轴承43页PPT
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机械设计基础之机械设计滑动轴承课件
图30-7
运动粘度v
动力粘度η
轴承数（索氏数）So
工况条件F、B、D、、
液体动压润滑滑动轴承设计计算的说明（1）
首先根据混合摩擦状态滑动轴承进行估算， 得到设计宽度、初步确定轴承材料。
动压润滑滑动轴承设计计算主要是计算最小 油膜厚度（验算安全性）和验算温升。
液体动压润滑滑动轴承设计计算的说明（2）
滑动轴承的几何参数 非液体摩擦滑动轴承的设计 液体动压润滑滑动轴承的设计
润滑剂选择 润滑油→液体
润滑脂→润滑油＋稠化剂
润滑油的选择 固体润滑剂→石墨、ＭoS2、聚四氟乙稀
⑴ 转速高、压力小——粘度低 ⑵ 转速低、压力大——粘度高 ⑶ 高温度下工作（t＞60℃）——较高粘度
润滑脂的选择
要求不高、难经常供油或低速重载轴承 ⑴ 压力大、速度低——小针入度，反之选针入度大的 ⑵ 润滑脂滴点应高于轴承工作温度20－30℃，以免流失 ⑶ 在有水或潮湿场合，应选防水性的润滑脂
根据轴颈和轴瓦间的摩擦状态，滑动轴承的工 作状态分为非流体润滑状态（混合摩擦状态）和液 体润滑状态。
滑动轴承的特点
主要特点
工作平稳，无噪声；液体润滑时摩擦损失小
应用情况
工作转速特高、对轴的支承位置要求特别精确、 特重型轴承、大冲击和振动载荷、剖分式轴承、 径向尺寸小等
第三节
摩擦学基本知识 滑动轴承的特点
主要进行压强p、压强与速度乘积 pv 的验算
轴承承载面平均压强的验算
限制压力防止油膜破裂
p F p
A
Mpa
p F p
BD
径向轴承
p
4
F (D22 D12)
p
轴向轴承
轴承摩擦热效应的限制性验算
机械设计课件 滑动轴承学习课件
偏心距：e OO
偏心率：
e e Rr
表示偏心程度0 1
最小油膜厚度：
hmin e r r (1 )（χ↑→hmin↓）
保证流体动力润滑：
hmin Rz1 Rz2 [hmin ]
S hmin 2 ~ 3 Rz1 Rz2
Rz1、Rz2— 轴颈、轴瓦表面微观不平度的十点高度，m
2. 剖分式轴承 剖分式轴承由轴承座、轴承盖、剖分轴瓦、轴承盖
螺柱等组成。
轴瓦是轴承直接和轴颈相接触的零件，常在轴瓦内表面 上贴附一层轴承衬。在轴瓦内壁不承担载荷的表面上开设油 沟，润滑油通过油孔和油沟流进轴承间隙。
R(球)
3.调心式滑动轴承
特点：轴瓦外表面做成球面形状，与轴承盖及轴承座的 球状内表面相配合，轴瓦可以自动调位以适应轴颈在轴弯 曲时所产生的偏斜。
X 0:
pdydz ( p p dx )dydz dxdz ( dy )dxdz 0
x
y
p
x y
由于：
u y
p x
2u y 2
二次积分
u
1
2
p x
y
2
C1y
C2
代入边界条件：y=0，u=v；y=h，u=0
流速方程：u v (h y ) 1 p (y h)y
h
2 x
pmax
盖
杯体 接头 油芯
20°
§5 非液体摩擦滑动轴承的计算
一、混合摩擦滑动轴承失效形式 胶合、磨损等 设计准则：至少保持在边界润滑状态， 即维持边界油膜不破裂。
计算方法：简化计算（条件性计算）
磨损
点蚀及金属剥落
二、向心轴承
1、限制轴承平均压强
p F p
《滑动轴承》PPT课件
聚四氟乙烯
4、气体润滑剂——空气
ppt课件
25
1、润滑油
用作润滑剂的油类有三类：①有机油， 通常是动植物油；②矿物油，主要是石油产 品；③化学合成油。
（1）粘度——表征润滑油的内摩擦特性。
1）动力粘度 牛顿粘性液体摩擦定律（简称粘性定律）： 在流体中任意点处的切应力均与该处流体的 速度梯度成正比。
➢ 滑动轴承具有一些独特的优点，在某些不 能、不便或使用滚动轴承没有优势的场合， 如工作转速特高、特大冲击与振动、径向 空间尺寸受到限制或必须剖分安装(如曲轴 的轴承)、以及需在水或腐蚀性介质中工作 等条件下，占有重要地位。在轧钢机、汽 轮机、内燃机、铁路机车及车辆、金属刨 削机床中应用广泛。
ppt课件
3
§01 摩擦状态
干摩擦
摩擦
静摩擦 动摩擦
滑动摩擦 滚动摩擦
边界摩擦（润滑） 流体摩擦（润滑） 混合摩擦（润滑）
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4
干摩擦
边界摩擦
流体摩擦
ppt课件
5
➢ 干摩擦是指表面间无任何润滑剂或保护膜的
纯金属接触时的摩擦。 ➢ 当运动副的摩擦表面被吸附在表面的边界膜
隔开，摩擦性质取决于边界膜和表面的吸附
单位换算：
1St（斯）=1cm2/s=100cSt（厘斯）=10-4m2/s
3）条件粘度
条件粘度是在一定条件下，利用某种规格的粘度
计，通过测定润滑油穿过规定孔道的时间来进行计量
的粘度。我国常用恩氏度（0Et）作为条件粘度单位。
ppt课件
28
➢ 流体的粘度，特别是
润滑油的粘度，随温
度而变化的情况十分
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瓦。为节省有色金属，也可将
机械设计-滑动轴承PPT课件精选全文
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4．调心式径向滑动轴承（自位轴承）
特点：轴瓦能自动调整位置，以适应轴的偏斜。
注：调心式轴承必须成对使用。
当轴倾斜时，可保证轴颈与轴承配合表面接触良好，从而避免产生偏载。
主要用于轴的刚度较小，轴承宽度较大的场合。
滑动轴承的结构
观看动画
第7页/共54页
二、止推滑动轴承的结构
止推滑动轴承由轴承座和止推轴颈组成。常用的轴颈结构形式有：
◆设计准则 ：维持边界膜不破裂。
◆条件性计算内容：限制压强 p 、pv 值、滑动速度v不超过许用值
失效形式：
磨损胶合
第18页/共54页
§12-6 滑动轴承的条件性计算
一、径向滑动轴承的计算
已知条件：径向载荷F (N)、 轴颈转速n (r/mm)轴颈直径d (mm)
１．限制轴承的平均压强 p
2．工作平稳，噪音低；
3．结构简单，径向尺寸小。
第3页/共54页
§12-2 滑动轴承的主要结构形式
一、径向滑动轴承的结构
１．整体式径向滑动轴承
特点：结构简单，成本低廉。
应用：低速、轻载或间歇性工作的机器中
磨损后间隙无法调整；只能沿轴向装拆。
常用的滑动轴承已经标准化，可根据使用要求从有关手册中合理选用。
－考虑油槽使承载面积减小的系数，其值＝0.85～0.95。
Z－止推环数。
滑动轴承的条件性计算
第21页/共54页
注意：设计时液体动压润滑轴承，常按上述条件性计算进行初步计算。（动压润滑轴承在起动和停车阶段，往往也处于混合润滑状态）
2．限制 值
vm－止推环平均直径dm=(d2+d1)/2 处的圆周速度。
1）油槽沿轴向不能开通，以防止润滑油从端部大量流失。
4．调心式径向滑动轴承（自位轴承）
特点：轴瓦能自动调整位置，以适应轴的偏斜。
注：调心式轴承必须成对使用。
当轴倾斜时，可保证轴颈与轴承配合表面接触良好，从而避免产生偏载。
主要用于轴的刚度较小，轴承宽度较大的场合。
滑动轴承的结构
观看动画
第7页/共54页
二、止推滑动轴承的结构
止推滑动轴承由轴承座和止推轴颈组成。常用的轴颈结构形式有：
◆设计准则 ：维持边界膜不破裂。
◆条件性计算内容：限制压强 p 、pv 值、滑动速度v不超过许用值
失效形式：
磨损胶合
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§12-6 滑动轴承的条件性计算
一、径向滑动轴承的计算
已知条件：径向载荷F (N)、 轴颈转速n (r/mm)轴颈直径d (mm)
１．限制轴承的平均压强 p
2．工作平稳，噪音低；
3．结构简单，径向尺寸小。
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§12-2 滑动轴承的主要结构形式
一、径向滑动轴承的结构
１．整体式径向滑动轴承
特点：结构简单，成本低廉。
应用：低速、轻载或间歇性工作的机器中
磨损后间隙无法调整；只能沿轴向装拆。
常用的滑动轴承已经标准化，可根据使用要求从有关手册中合理选用。
－考虑油槽使承载面积减小的系数，其值＝0.85～0.95。
Z－止推环数。
滑动轴承的条件性计算
第21页/共54页
注意：设计时液体动压润滑轴承，常按上述条件性计算进行初步计算。（动压润滑轴承在起动和停车阶段，往往也处于混合润滑状态）
2．限制 值
vm－止推环平均直径dm=(d2+d1)/2 处的圆周速度。
1）油槽沿轴向不能开通，以防止润滑油从端部大量流失。
最新a机械设计.滑动轴承解析课件ppt
润滑油沿油层垂直
方向的速度的变化率叫
做速度梯度，因此层与
层存在的液体内部摩擦
剪应力为：
du
dy
u为油层中任一点的速度，
du 是对应于一点的速度梯度； dy
是比例系数，即液体的动力粘度，简称粘度。
动力粘度的量纲是：力时间/长度2，国际单位 为：Ns/m2（Pas）动力粘度的物理单位是P（泊）或
cP（厘泊），1P=100cP。
在低速受冲击载荷作用的机器中，也采用滑动轴承，如水 泥搅拌机、滚筒清砂机、破碎机等。
轴承工作时会产生摩擦磨损，下面介绍有关这方面的知识。
滑动轴承
滚动轴承
3、液体摩擦
当两摩擦表面间有充足的润滑油，并满足一定 的条件时，两摩擦表面完全被润滑油分隔开，形成
厚度达几十微米的压力油膜。这时只有液体之间的 摩擦，这种摩擦称为液体摩擦。
由于两摩擦表面被油隔开 而不直接接触，摩擦系数极小 （f0.001～0.01） 。可以显 著的减少摩擦和磨损。
重要轴承采用这种摩擦。
4. 混合摩擦（也称为非液体摩擦）
混合摩擦介于干摩擦、边界摩擦与液体摩擦之 间，在一般机器中最常见。
滑动轴承的摩擦特性曲线
由实验得到摩擦特性曲线：
图示的纵坐标表示摩 擦系数。横坐标表示轴承 特性数，其中n是轴的转 速；η是润滑剂的动力粘 度；p是轴承的压强。
扇形瓦块一般是6-12块。
§15-3 轴瓦及轴承衬材料
根据轴承的工作情况，对轴瓦的材料要求如下： 1）摩擦系数小； 2）导热性好，热膨胀系数小； 3）耐磨、耐腐蚀、抗胶合能力强； 4）要有足够的机械强度和可朔性。
但能同时满足上述要求的材料是很难找的，所 以较为常见的是采用两层不同的金属做成的轴瓦。 这两种金属在性能上取长补短。在工艺上通过浇注 或压合的方法，将0cP
《滑动轴承》PPT课件
机械设计基础
特 点：结构复杂、安装方便。磨损后可通过减少 剖分面垫片厚度来调整轴承间隙。
机械设计基础
轴承中直接支承 轴颈的零件是轴瓦。
为了节省贵重金属 或因其他需要，常在 轴瓦表面粘附一层轴 承衬。
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 形的榫口
轴承盖上制有螺纹孔， 以便安装油杯或油管
机械设计基础
一、轴瓦的形式和结构
按构造 整体式 分 类 对开式
需从轴端安装和拆 卸，可修复性差。
轴 按尺寸 瓦 分类 的 类 按材料 型 分类
按加工 分类
整体轴套
对开式轴瓦
可以直接从轴的中 部安装和拆卸，可 修复。
机械设计基础
按构造 整体式 分 类 对开式
轴 按尺寸 薄壁 瓦 分 类 厚壁 的 类 按材料 型 分类
机械设计基础
推力滑动轴承
Fa
Fa
d0
d
d
(a)
(b)
机械设计基础
Fa
Fa
d d0
d0 d
(c)
(d)
空心F式a
Fa 单环式 Fa
多F环a式
空心式
单环式
多环式
◆ 空心式：轴颈接触面上压力分布较均匀，润滑条件 较实心式的改善。
◆ 单环式：利用轴颈的环形端面止推，结构简单，润
滑方便，广泛用于低速、轻载的场合。
§18-1 概 述
轴承的作用是支承轴。轴在工作时可以是旋转的， 也可以是静止的。 一、轴承应满足如下基本要求：
1．能承担一定的载荷，具有一定的强度和刚度。 2．具有小的摩擦力矩，使回转件转动灵活。 3．具有一定的支承精度，保证被支承零件的回 转精度。
机械设计基础
特 点：结构复杂、安装方便。磨损后可通过减少 剖分面垫片厚度来调整轴承间隙。
机械设计基础
轴承中直接支承 轴颈的零件是轴瓦。
为了节省贵重金属 或因其他需要，常在 轴瓦表面粘附一层轴 承衬。
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 形的榫口
轴承盖上制有螺纹孔， 以便安装油杯或油管
机械设计基础
一、轴瓦的形式和结构
按构造 整体式 分 类 对开式
需从轴端安装和拆 卸，可修复性差。
轴 按尺寸 瓦 分类 的 类 按材料 型 分类
按加工 分类
整体轴套
对开式轴瓦
可以直接从轴的中 部安装和拆卸，可 修复。
机械设计基础
按构造 整体式 分 类 对开式
轴 按尺寸 薄壁 瓦 分 类 厚壁 的 类 按材料 型 分类
机械设计基础
推力滑动轴承
Fa
Fa
d0
d
d
(a)
(b)
机械设计基础
Fa
Fa
d d0
d0 d
(c)
(d)
空心F式a
Fa 单环式 Fa
多F环a式
空心式
单环式
多环式
◆ 空心式：轴颈接触面上压力分布较均匀，润滑条件 较实心式的改善。
◆ 单环式：利用轴颈的环形端面止推，结构简单，润
滑方便，广泛用于低速、轻载的场合。
§18-1 概 述
轴承的作用是支承轴。轴在工作时可以是旋转的， 也可以是静止的。 一、轴承应满足如下基本要求：
1．能承担一定的载荷，具有一定的强度和刚度。 2．具有小的摩擦力矩，使回转件转动灵活。 3．具有一定的支承精度，保证被支承零件的回 转精度。
机械设计基础
滑动轴承--ppt课件精选全文
按油槽数量分——单油槽、多油槽等。
F
单轴向油槽开在非承载区 （在最大油膜厚度处）
双轴向油槽p开pt课在件非承载区 （在轴承剖分面上）
双斜向油槽 （用于不完全液体润滑28轴承）
§12-5 滑动轴承润滑剂的选用
ppt课件
29
一、润滑脂及其选择
1、特点：
无流动性，可在滑动表面形成一层薄膜。
2、适用场合 ：
pv
=
F Bd
πdn ·60× 1000
≤[pv]
3、验算轴承的滑动速度v
V过大易引起轴承的早期磨损，有时需校核。
滑A 磨动损轴４承B计．发算选热中择限C配制胶合p合v一值vD≤般时塑[可考性v选虑]变ppH限t课形9件制/d轴9或承H的8/（f7、BH7）/f6。
36
二、止推滑动轴承的计算
已知条件
小，效率高，承载能力大，工作平稳，能减振缓冲，但设计、制造、
调整、维护要求高、成本高。
滚动轴承多用于一般机械
ppt课件
4
三、滑动轴承的分类
1、按受载类型 径向轴承——径向力 止推轴承——轴向力
2、按润滑状态 不完全液体滑动轴承
液体滑动轴承 动压轴承
3、滑动轴承设计内容
轴承的型式和结构选择； 轴瓦的结构和材料选择； 轴承的结构参数设计； 润滑剂及其供应量的确定； 轴承工作能力及热平衡计算。
A 增加 B 始终不变 C 减少 D 随ppt课着件压力增加而减小
31
三、固体润滑剂
1、 特点：
可在滑动表面形成固体膜。
2、适用场合：
有特殊要求的场合，如环境清洁要求处、真空中或高温中。
3、常用类型：
二硫化钼，碳―石墨，聚四氟乙烯等。
滑动轴承详细PPT课件
第19页/共45页
粘度——衡量润滑油内部摩擦力大小的最重要的性能指标。
（1）动力粘度
du
dy
——流体单位面积上的剪切阻力，
即切应力；
du——流体沿垂直于运动方向(即沿图中y轴方向或流体膜厚度 dy 方向)的速度梯度；“－”号表示u 随y 的增大而减小；
η——比例常数，即流体的动力粘度。
牛顿粘性流体摩擦定律(简称粘性定律)；凡是服从这个粘性定律的流体 都叫牛顿流体。 国际单位制(SI)中，动力粘度单位为1N.s／m2或1Pa.s(帕.秒)。
第16页/共45页
2、常用轴承材料及其性质 轴承材料可分为三类：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 （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，ZChSnSb8-4 铅基轴承合金，如ZChPbSb16-16-2，ZChPbSb15-15-3
对于载荷大、速度小的轴承宜选粘度大的润滑油。
对于载荷小、速度大的轴承宜选粘度小的润滑油。
第21页/共45页
2.润滑脂(半固体润滑剂) 是在液体润滑剂(常用矿物油)中加入增稠剂而成。
(1)钙基润滑脂 这种润滑脂具有良好的抗水性，但耐热能力差，工作温度不宜超过55～65℃。 (2)钠基润滑脂 这种润滑脂有较高的耐热性，工作温度可达120℃，但抗水性差。由于它能
一、轴瓦结构 整体式轴瓦
剖分式轴瓦
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。
第12页/共45页
双金属轴瓦：节省贵重金属 单金属轴瓦：结构简单，成本低
第13页/共45页
双金属轴瓦的瓦背和轴承衬的联接形式见下表
粘度——衡量润滑油内部摩擦力大小的最重要的性能指标。
（1）动力粘度
du
dy
——流体单位面积上的剪切阻力，
即切应力；
du——流体沿垂直于运动方向(即沿图中y轴方向或流体膜厚度 dy 方向)的速度梯度；“－”号表示u 随y 的增大而减小；
η——比例常数，即流体的动力粘度。
牛顿粘性流体摩擦定律(简称粘性定律)；凡是服从这个粘性定律的流体 都叫牛顿流体。 国际单位制(SI)中，动力粘度单位为1N.s／m2或1Pa.s(帕.秒)。
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2、常用轴承材料及其性质 轴承材料可分为三类：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 （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，ZChSnSb8-4 铅基轴承合金，如ZChPbSb16-16-2，ZChPbSb15-15-3
对于载荷大、速度小的轴承宜选粘度大的润滑油。
对于载荷小、速度大的轴承宜选粘度小的润滑油。
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2.润滑脂(半固体润滑剂) 是在液体润滑剂(常用矿物油)中加入增稠剂而成。
(1)钙基润滑脂 这种润滑脂具有良好的抗水性，但耐热能力差，工作温度不宜超过55～65℃。 (2)钠基润滑脂 这种润滑脂有较高的耐热性，工作温度可达120℃，但抗水性差。由于它能
一、轴瓦结构 整体式轴瓦
剖分式轴瓦
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。
第12页/共45页
双金属轴瓦：节省贵重金属 单金属轴瓦：结构简单，成本低
第13页/共45页
双金属轴瓦的瓦背和轴承衬的联接形式见下表