第十二章滑动轴承

2、对开式轴瓦： 厚壁轴瓦、薄壁轴瓦
为节约贵重材料，同时为提高轴承整体的强度，通常将剖 分式轴瓦做成双层或三层式结构，双金属轴瓦用强度较好的材 料作瓦背（钢或铸铁），将减摩性好的材料附着在轴瓦内表面， 作为轴承衬。 轴瓦结构：由1－3层材料制成。 为使轴承衬与瓦背结合紧密，防止脱落，常在瓦背内表面 做出螺纹、凹槽及榫头结构。
轴瓦内表面结构
二、轴瓦的定位
为防止轴瓦与轴承座的相对运动可将轴瓦制出凸缘，也 可以加装紧定螺钉或防转销。
三、油孔及油槽
开设目的：把润滑油导入整个摩擦面。
分类：（液体动压径向滑动轴承） 轴向油槽、周向油槽 油孔、油槽开设原则：
1、润滑油应从油膜压力最小处输入轴承
2、油槽（沟）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
影响油膜压力变化的因素： 润滑油的粘度η 表面滑动速度v 油膜厚度h
F
油压p分布曲线
x
hmin
c
v
b
a O
v y
全部油膜压力之和即为油膜的承载能力 油膜呈收敛楔形，油楔内各处油压都大于入口和出 口处的压力，产生正压力以支承外载。
h0
形成流体动力润滑（动压油膜）的必要条件： h h0 p 6v 3 x h
压力沿x轴方向的变化与流速沿y轴方向的变化关系。
2u 1 p 1、油层的速度分布 2 y x 1 p 2 u 1 p y C1 y C2 y C1 u 对y积分： 2 x y x
边界条件：y=0 时，u=v；y=h 时，u=0，得积分常数
h
3
F
油压p分布曲线
p=pmax处油膜厚度为h0 ，流量：
hmin
vh0 q 2
x
c
v
b
a O
润滑油连续流动，各截面的 流量相等：
v y
vh0 vh h3 p 2 2 12 x
h h0 p 6v 3 x h
一维雷诺流体动力润滑方程
h0
油楔承载机理 h h0 p 6v 3 x h
轴承合金的缺点是强度低，不能单独制作轴瓦，只能贴附 在青铜、刚或铸铁轴瓦上作轴承衬。 价格高，通常只用于中高速重载的场合（内燃机曲轴和 连杆轴承）
2、铜合金
铜合金具有较好的强度、减摩与耐磨性、导热性。 常用青铜材料： 锡青铜：减摩性和耐磨性最好，应用广泛
顺应性和嵌入性不如轴承合金
用于重载及中速的场合
1、按承受载荷的方向分： 径向轴承（向心轴承）：承受径向载荷Fr
止推轴承（推力轴承）：承受轴向载荷Fa
2、按润滑状态： 液体润滑轴承： 液体动压轴承 液体静压轴承 不完全液体润滑轴承：滑动表面间处于边界润滑或 混合润滑状态 自润滑轴承：工作时不加润滑剂
四、滑动轴承设计的主要问题 1、轴承的形式和结构 2、轴瓦的结构和材料选择 3、轴承的结构参数 4、润滑剂的选择和供应 5、轴承的工作能力及热平衡计算
（1）相对运动两表面必须形成一个收敛楔形； （2）被油膜分开的两表面必须有足够的相对滑动速度，其 运动方向必须使润滑从大口流进，小口流出； （3）润滑油必须有一定的粘度，供油要充分。
x
h h0 p 6v 3 x h
v
h0
移动件
h=h0
p p =0 =0 x
静止件
两滑动表面平行。平行油膜各处油压与入口、出口处相 等，不能产生高于外面压力的油压支承外载。
是将金属粉末经压制、烧结而成的材料。 材料内部包含孔隙。（含油轴承） 在不容易润滑位置使用这种轴承可以很好的工作。 用于平稳无冲击载荷及中低速的场合
6、非金属材料
塑料： 塑料的化学性质稳定，抗腐蚀性强，具有一定的自润 滑性，质地软，具有较好的嵌入性，减磨性和耐磨性均 较好。
塑料的导热性能差，热膨胀系数大，为防止受热膨胀 后卡死，必须在设计中留有较大的间隙。

4
Fa
2 (d 2 d12 )
[ p]
2、验算轴承的pv值
Fa n pv [ pv] 30000(d 2 d1 ) z
§12－7 液体动力润滑径向滑动轴承 设计计算
一、流体动力润滑的基本方程（雷诺方程）
假设条件：
流体为牛顿液体；
流体膜中流体的流动是层流； 忽略压力对流体粘度的影响； 略去惯性力及重力的影响； 流体不可压缩；
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。
F O O'
有油槽 油槽
无油槽
§12－5 滑动轴承的润滑剂的选用
润滑剂的选择依据： 工作载荷、相对滑动速度、工作温度和工作环境
一、润滑脂及其选择：
应用场合：工作要求不高、难以经常供油，或者低速重载 以及作摆动运动处的轴承 选择润滑脂品种的一般原则： 1）压力高和滑动速度低，选择针入度小一些的品种。 2）所用润滑脂的滴点，应较轴承的工作温度高20～30℃， 以免工作时润滑脂过多地流失。 3）在有水或潮湿的环境下，选择防水性强的钙基或铝基润 滑脂，在温度较高处应选择钠基或复合钙基润滑脂。 常用润滑脂的选择参见表12-3
二、对开式径向滑动轴承
1、组成：轴承座、轴承盖、剖分式轴瓦、双头螺柱 2、特点： 1）结构复杂、成本高 2）轴套磨损后，可以用减少剖分面处的垫片厚 度调整轴承间隙（调整后应修刮轴瓦内孔） 3）装拆方便
斜剖式
名称：对开式二螺柱正滑动轴承座
调心滑动轴承
三、止推滑动轴承
组成：轴承座、止推轴颈
结构型式：见表12-1
二、径向滑动轴承形成流体动力润滑的过程
1、起动
F F F
2、不稳定运转阶段 3、稳定运转阶段
F FF

F F F


D D D
d dd
(a)
(a) (a)
(b)
(b) (b)
(c)
(c) (c)
三、径向滑动轴承的主要几何关系
直径间隙：
Dd

F
极轴
半径间隙： R r 2
第十二章 滑动轴承
§12－1 概 述
一、轴承的类型
二、滑动轴承的应用场合
在一些特殊场合下，不便于使用滚动轴承时才使用滑 动轴承。 1、转速极高的轴承； 2、载荷特重的轴承； 3、冲击很大的轴承； 4、要求特别精密的轴承； 5、剖分式轴承； 6、有特殊要求的轴承（特大尺寸，特殊介质）。
三、滑动轴承类型
h0 (1 cos 0 )
2）油膜最小厚度hmin
0 h0
hmin r (1 )
p max

四、径向滑动轴承工作能力计算简介
径向滑动轴承的工作能力计算是在轴承的结构参数和 润滑油参数初步选定后进行，目的是校核参数选择的合理 性。 径向滑动轴承工作能力计算内容：1、轴承的承载能力 计算；2、最小油膜厚度确定；3、热平衡计算等。
h p v C1 2 x h
C2 v
v(h y ) y (h y ) p u h 2 x
油层速度u由两部分组成：
1）前一部分由剪切流引起； 2）后一部分由沿x方向变化的压力流引起。
2、润滑油流量
不计侧漏，沿x方向，任一截面单位宽度的流量为
q udy vh h p 0 2 12 x
p pdydz dxdz ( dy )dxdz ( p dx)dydz 0 y x p x y
代入牛顿粘性流体定律： u 2u 2 y y y
p 2u 2 x y
由x方向的力平衡条件，得：
二、润滑油及其选择：
1）压力大、温度高、载荷冲击变动大——粘度大的润滑油 2）滑动速度大 ——粘度较低的润滑油 3）粗糙或未经跑合的表面——粘度较高的润滑油 不完全液体润滑轴承润滑油的选择参考表12-4 完全液体润滑轴承润滑油的选择参考表4-1
三、固体润滑剂
§12－6 不完全液体润滑滑动轴承设计计算
根据余弦定律可得：
F
极轴
R 2 e2 (r h) 2 2e(r h) cos
任意位置的油膜厚度：
hmax a
、、、
h (1 cos ) r (1 cos )
1）压力最大处油膜厚度
e

来自百度文库
O1 O 1 r R h A
2 hmin
§12－2 径向滑动轴承的主要结构型式
一、整体式径向滑动轴承
1、组成：轴承座、整体轴套
轴承座：设有安装润滑油杯的螺纹孔 轴套：开有油孔，并在内表面开有油槽 2、特点： 1）结构简单、成本低 2）轴套磨损后，轴承间隙无法调整
3）装拆不便（只能从轴端装拆）
适于低速、轻载或间隙工作的机器。
名称：整体有衬正滑动轴承座
实心式
空心式
不采用实心式轴颈的原因： 轴颈圆周速度大，磨 损严重，造成中心处的压 力大，对润滑不利。
单环式
多环式
§12－3 滑动轴承的失效形式及常用材料
一、滑动轴承的失效形式
1、磨粒磨损 2、刮伤 3、咬粘（胶合） 4、疲劳剥落 5、腐蚀
故障 原因
比率 /%
不干 净
38.3
润滑油 不足
11.1
安装 误差
可靠工作条件：
（1）维持边界油膜不受破坏；
（2）维持粗糙表面微腔内有液体润滑存在。
影响因素：
（1）边界膜的强度及其破裂温度
（2）轴承材料 （3）轴颈与轴承表面粗糙度 （4）润滑油的供给量
一、径向滑动轴承
1、验算轴承的平均压力p 目的：避免在载荷作用下润滑油被完全挤出
d
F
n
2、验算轴承的pv值
F p [ p] dB
铅青铜：抗粘附能力强 用于重载及高速的场合
铝青铜：强度及硬度较高，抗粘附能力较差
用于重载及低速的场合
3、铝基轴承合金
具有良好的耐蚀性和较高的疲劳强度，摩擦性较好。
4、灰铸铁及耐磨铸铁
具有一定的减摩性和耐磨性 石墨能吸附碳氢化合物，有助于提高边界润滑性能。 用于低速轻载和不受冲击载荷的场合
5、多孔质金属材料
15.9
对中 不良
8.1
超 载
6.0
腐蚀
制造 精度 低
5.5
气 蚀
2.8
其它
5.6
6.7
二、轴承材料
轴瓦和轴承衬的材料统称为轴承材料 。 1、轴承材料的要求 1）良好的减摩性、耐磨性和抗咬粘性 减摩性是指材料副具有低的摩擦系数。耐磨性是指材 料的抗磨性能。抗咬粘性是指材料的耐热性和抗粘附性。 2）良好的摩擦顺应性、嵌入性和磨合性 摩擦顺应性是指材料通过表层弹塑性变形来补偿轴承滑 动表面初始配合不良的能力。嵌入性是指材料容纳硬质颗 粒嵌入，从而减轻轴承滑动表面发生刮伤或磨粒磨损的性 能。磨合性是指轴瓦与轴颈表面经短期轻载运转后，易于 形成相互吻合的表面粗糙度。 3）足够的强度和抗腐蚀能力 4）良好的导热性、工艺性、经济性
B
目的：限制pv是控制轴承温升，避免边界膜的破裂 F dn Fn pv [ pv] dB 60 1000 19100 B 3、验算滑动速度v
目的：当p较小时，避免由于v过高而引起轴瓦加速磨损
v
dn
60 1000
[v ]
二、止推滑动轴承的计算
1、验算轴承的平均压力p
p z
2、常用材料 A、轴承合金 B、铜合金 1）金属材料： C、铝基合金 D、铸铁
2）多孔质金属材料（粉末冶金） 3）非金属材料——工程塑料、碳－石墨、橡胶
1、轴承合金（通称白合金、巴氏合金）
有锡基轴承合金，铅基轴承合金两大类 具有良好的塑性，具有良好的耐磨性，顺应性和嵌入性 非常好，很容易与轴相跑合，具有良好的抗胶合性。
橡胶： 具有较大的弹性，能减轻振动使运转平稳，可以用 水润滑。 常用金属轴承材料性能见表12-2
§12－4 轴瓦结构
轴瓦要求：具有一定的强度和刚度，在轴承中的定位可靠， 便于输入润滑剂，容易散热，并且装拆、调整方便。
一、轴瓦的型式和构造
常用结构：整体式、对开式 1、整体式轴瓦： 按材料及制法不同 卷制轴套：单层、双层或多层 整体轴套：
相对间隙： ψ
偏心距： 偏心率：
d r
hmax a O1 O 2 hmin 0 h0 1 r R h
、、、
e oo1
e /
e
A
p max
最小油膜厚 度hmin：
hmin e (1 ) r (1 )
AOO1
流体膜中的压力沿膜厚方向不变。
z
移动件
v x dx dz
p p dx dydz x
dx y dy dxdz
静止件
p d y dz
dy
dz
O
y
左右面的压力： 上下面剪切应力：
p

p p dx x dy y