机械设计第八章下

pv m ≤[ pv ]
πd m n vm = 60 ×1 000
式中：z为轴环数； m为轴环的平均速度 其中dm为平均直径
[p]， [p] 查表。
d1 + d 2 dm = 2
8.9 动压润滑的基本原理
•获得液体润滑的主要方法：
1. 液体静压轴承
在滑动表面间用足以平衡外载的压力输入润滑油，人为 地将两表面分开，用这种方法来实现液体润滑的轴承称为液 体静压轴承。
2.胶合
当滑动轴承的载荷过大、温度过高,润滑油膜破裂或润滑油 不足的情况下轴颈和轴瓦表面间的材料相互粘连，在强行 运动时材料发生迁移，从而造成轴承的失效的现象---胶合 （俗称烧瓦或抱轴）
3.疲劳剥落
滑动轴承在载荷的反复作用下轴瓦表面出现与运动方向垂 直的裂纹，随着裂纹扩展，当裂纹穿透轴承衬达到衬背面 结合处时，轴承衬材将发生剥落，从而造成轴承的失效。
• 轴瓦油沟开设原则
1、润滑油应从油膜压力最小处输入轴承 2、油槽开在非承载区，否则会降低油膜的承载能力 3、油槽轴向不能开通，以免油从油槽端部大量流失 4、水平安装轴承油槽开半周，不要延伸到承载区，全周油
槽应开在靠近轴承端部处。
王字油沟
螺旋槽式油沟
宽槽油沟
纵向油沟
2. 推力轴承的轴瓦结构
1） 推力轴承的固定轴瓦
• 优点：这种轴承装拆方便，且轴瓦磨损后可以用减少剖分
面处的垫片厚度来调整轴承间隙，同时，调整后应修刮轴承 内孔。
3. 调心轴承
为了弥补轴的位臵误差，适应轴的变形，常采用调心 滑动轴承。
8.5.2 推力滑动轴承
1. 固定式推力轴承
上轴采用推力头。支承 沿轴承止推面均匀分布着若 干个扇形块，并做成楔形， 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。
中形成的压力油膜称为动压油膜。图c）还表明从截面a-a
由于边界油膜的强度和破裂的温度受多种因素的影 响，十分复杂，其规律尚未完全被人们掌握。因此目前 只能采用间接的条件性的计算方法加以限制。 实验表明，若能限制p≤[p]，可以防止润滑油从两 表面间挤出，造成过度磨损；限制p≤[p]，可以限制
单位面积上的摩擦功耗fp，即控制温升，防止边界油
膜的破裂，造成胶合；限制≤[]，可以防止局部p 值过大，加速轴承磨损。
不完全液体润滑轴承的工作能力 与使用寿命在很大程度上取决于轴瓦 或轴承衬的材料。
根据滑动轴承的工作特点，轴瓦材料应该具有性能：
① ② ③ ④ ⑤ 有足够的机械强度和可塑性； 减摩性（摩擦系数小）； 耐磨、耐蚀、抗胶合能力强； 具有良好的跑合性和相容性（顺应性、嵌藏性）； 导热性好，热膨胀系数小。
• 磨合性就是材料消除表面不平度而使轴瓦表面和轴颈表面相 互吻合的性质；减摩性是材料具有较小摩擦阻力的性质；耐 磨性是指材料具有抵抗磨损的性质；此外还应具有.良好的 导热性、工艺性 、经济性。这些要求有时是相互矛盾的， 在选择材料时应以解决主要矛盾为主，为了充分利用各种金 属的各自特点和节省贵重金属，通常把轴瓦作成复合结构， 即在强度比较大的材料制成的轴瓦内表面附上一层耐磨性、 减摩性、顺应性、嵌藏性、磨合性等比较好的轴承衬。常用 的轴瓦和轴承衬材料有以下几种：
4. 轴承的配合
根据不同的使用要求，为了保证轴具有一定的旋转精度， 必须合理的选择轴承的配合，以保证一定的间隙。常用的配 合有：H9/ d9 ，H8/f7，H7/f6。
8.8.2 推力滑动轴承
实心式：
空心式：
1. 轴承的压强P
p=
2. 轴承的p值
F π 2 (d 2 - d12 ) z 4
≤[ p]
≤[ pv ]
3. 轴承的滑动速度
综合应用：
≤[v ]
v
πdn
60 1 000
式中： [p]， [p]，[] 查书中表8.1。
•宽径比 B/d：——轴瓦宽度与轴颈直径之比。对于液体
润滑滑动轴承，常取B/d = 0.5～1；对于不完全液体润滑滑 动轴承，常取B/d = 0.8～1.5，有时可取更大些。
2） 推力轴承的可倾轴瓦
8.8 不完全液体润滑轴承的计算
• 不完全液体润滑轴承润滑方式：
润滑油润滑，润滑脂润滑。
• 润滑原理：
靠吸附在金属表面上的一层很薄的边界油膜保护金 属不发生粘着破坏，这种边界油膜大大改善了两金属表 面的摩擦状况。但仍不能完全避免磨损。
• 设计依据：
维持边界油膜不遭破破裂，是不完全液体滑动轴承 设计的依据。
用铁粉和石墨粉或铜粉和石墨粉调匀后，直接压制成轴瓦， 然后在高温下烧结，即成为多孔性的陶瓷结构形状的金属。 • 含油轴承——将其浸在润滑油中，使烧结微孔中充满润 滑油，便成了含油轴承。 粉末冶金韧性较小，只适用于平稳的无冲击载荷及中 小速度的情况下。
5.非金属材料
1）橡胶轴承衬 用硬化橡胶制成的，它具有较大的弹 性，能减轻振动使运转平稳，并可以用水润滑。 2）塑料轴承 具有摩擦系数低，可塑性、跑合性好， 耐磨、耐蚀，可以用水、油及化学溶液润滑等优点。但它的 导热性差，膨胀系数较大，容易变形。为改善此缺陷，可将 薄层塑料作为轴承衬材料粘附在金属轴瓦上使用。
1. 轴承合金（又称巴氏合金或白合金） 1）锡锑轴承合金
摩擦系数小，抗胶合能力强，耐蚀性好，对油的吸附
性强，易跑合，是优良的轴承材料。常用于高速、重载的
轴承中。但其价格较贵且机械强度较差，只能作为轴承衬 材料而浇铸在钢、铸铁或青铜轴瓦上。
为了较好的帖合，可在轴瓦上开出燕尾槽或螺旋槽。
2）铅锑轴承合金
板A上承受载荷F时，油向两侧挤出 (图b)，于是板A逐渐
下沉，直到与板B接触。这说明两平行板之间不可能形成 压力油膜。
当两板相互倾斜，板间的间隙沿运动方向由大到小呈 收敛的楔形，如图c）所示。当板A运动时，两端的速度若 按照虚线所示的三角形分布，则必然进油多而出油少。由 于液体的不可压缩性，必将在间隙内“拥挤”而形成压力， 迫使进口端的速度曲线向内凹，出口端的速度曲线向外凸。 只要连续充分地提供一定粘度的润滑油，并且A，B两板 相对速度值足够大，间隙内形成的液体压力是能够稳定 存在并与外载F平衡的。这种借助相对运动而在轴承间隙
2. 液体动压轴承
利用轴颈本身回转时的泵油作用，把油带入摩擦面间， 建立压力油膜而把两表面分开，用这种方法来实现液体润滑
的轴承称为液体动压轴承。
8.9.1 动压油膜形成的机理
图a）所示A，B两板平行，板间充满具有一定粘度的 润滑油，若板B静止不动，板A以速度沿χ向左运动，这 将造成其中的液体层层错动。由于润滑油的粘性及它与平 板间的吸附作用，与板B紧贴的流层与板B一致静止不动， 与板A紧贴的流层的流速等于板速，其他各流层的流速 则按直线规律分布。这时板A，B之间带进的油量等于带 出的油量，因此两板间油量保持不变，板A不会下沉。若
• 轴承的功能 ：
轴承是支承轴的部件，它可以保持轴的 旋转精度，又可减少轴与支承之间的摩 擦和磨损。 向心轴承 滑动轴承 推力轴承
液体润滑轴承 不完全液 体润滑轴承 无润滑轴承
液体动力 润滑轴承 液体静压 润滑轴承
轴承
向心轴承
球轴承
圆柱滚子轴承 滚子轴承 滚动轴承 鼓形滚子轴承 滚针轴承
推力轴承
向心推力轴承
滑动轴承
计划学时：4h
基本要求及重点、难点
轴承的分类 8.5 滑动轴承的结构形式
8.6滑动轴承失效形式及常用材料
8.7滑动轴承轴瓦结构 8.8 不完全液体滑动轴承的计算 8.9 动压润滑的基本原理 8.10液体动力润滑径向轴承的计算 8.11 润滑剂和润滑装置 作业：8-1；8-4；8-9
基本要求:
1）掌握摩擦的几种状态。 2）了解滑动轴承结构及轴承材料。 3）掌握不完全液体润滑轴承的计算。 4）掌握动压油膜形成的原理。 5）了解液体动力润滑轴承的计算。
重点：
1）压油膜形成的原理。 2）不完全液体润滑轴承的计算。
难点：
1）压油膜形成的原理。 2）液体动力润滑轴承的计算。
作业: 习题与思考题：8.1；8.2；8.9 ；8.11
球轴承
圆锥滚子轴承
8.5 滑动轴承的结构形式
8.5. 1 向心滑动轴承
1. 整体式向心滑动轴承（动画）
1——轴承座；2——整体轴套； 3——油孔； 4——螺纹孔
• 优点 ：结构简单，成本低廉。 • 缺点：轴套磨损后，轴承间隙过大时无法调整；另外，只
能从轴颈端部装拆，对于重量大的轴或具有中间轴颈的轴，装 拆很不方便，甚至在结构上无法实现。
3）碳-石墨 碳-石墨是由不同量的碳和石墨组成的材料， 石墨材料越多，材料越软，摩擦系数越小。是电机电刷的常用 材料，也是不良环境中的轴承材料。
v
8.7 滑动轴承轴瓦结构
1. 向心轴承的轴瓦结构 1） 整体式轴瓦
2） 剖分式轴瓦
为了使润滑油能更好的分布到轴瓦的整个工作表面，在轴 瓦的非承载区或压力较小的区域开设油沟和油孔，以利供油， 同时避免降低轴承的承载能力。
p ≤[ p ]
pv ≤[ pv ]
v
≤[v ]
8.8.1 向心滑动轴承
已知轴承所受径向载荷F (N)、轴颈转速n (rpm)及轴颈 直径d (mm) ，轴承有效宽度B(mm)。
1. 轴承的压强P
F p [ p] Bd
2. 轴承的p值
F πdn Fn pv Bdቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ60 1 000 19100 B
4.腐蚀
在滑动轴承的使用过程中，润滑剂不断氧化，所产生的酸 性物质对轴承材料产生腐蚀作用，特别是铸造铜铅合金中 的铅，受腐蚀后容易形成斑点状的脱落。锡基巴氏合金的 氧化会使轴承表面形成由SnO2和SnO组成的黑色硬质氧化层， 容易划伤轴颈表面。此外，空气、润滑油中的水分以及硫 等物质对轴承材料也有氧化和腐蚀作用。