第15章滑动轴承详细版

三、液体摩擦
当两摩擦表面间有充足的润滑油，而且能满足一定的条件， 则摩擦面间可形成厚度达几十微米的压力油膜，它足以将两个 表面完全分开，形成液体摩擦。这时的液体分子已大都不受金 属表面吸附作用的支配而自由移动，摩擦是在液体内部的分子
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特点：摩擦系数极小，通常约在0.001～0.01 ，而且不会有磨 损产生。 当摩擦表面间处于边界摩擦与液体摩擦的混合状态时，
第15章 滑动轴承
基本要求: 1. 了解轴承的各种摩擦状态及特点。 2. 了解轴承的各种结构型式、轴瓦结构及轴承材料。 3. 掌握润滑剂的特性指标，了解轴承的润滑方法。 4. 掌握动压润滑的基本原理。 5. 掌握非液体及液体动压润滑滑动轴承的设计方法及步骤。
重点与难点:
重点：非液体及液体动压润滑滑动轴承的设计方法及步骤。
（8）经济性、加工工艺性好。W
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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
却、排污、缓冲吸振、防锈、密封等作用。
润滑剂的分为：液体——润滑油 、半固体——润滑脂 、固 体及气体润滑剂四种基本类型。
1、润滑油
主要有矿物油、化学合成油、动植物油。矿物油是从石油
中经提取燃油后蒸馏精制而成，因具有来源充足，成本低廉，
适用范围广，而且稳定性好、粘度品种多、挥发性低、惰性
好、防腐性强等特点，应用最广。
百分之一St称为cSt(厘斯)， 换算关系可取为：1St=100cSt=10－4m2/s，
1cSt=10－6m2/s=1mm2/s
温度和压力对粘度的影响 ：
润滑油的粘度，随温度的升高而降低。
润滑油的粘度，随压力的增高而加大。 但压力在100MPa以下时，变化极小，可略而不计。
选用润滑油时，要考虑载荷、速度、工作情况。
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二、推力滑动轴承 作用：用来承受轴向载荷。
结构特点： 在轴的端面、轴肩或安装圆盘做成止推面。在止推
环形面上，分布有若干有楔角的扇形快。其数量一
般为6~12。
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类型
固定式 倾角固定，顶部预留平台。
可倾式 倾角随载荷、转速自行 调整，性能好。
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§15－3 轴瓦结构及轴承材料
一、轴瓦结构 整体式轴瓦
这两种轴承合金都有较好的跑合性、耐磨性和抗胶合性， 但轴承合金强度不高，价格很贵。
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W 的轴瓦基体称瓦背。
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（2）青铜 抗胶合能力仅次于轴承合金，强度较高。 铸锡磷青铜：减摩、抗磨好，强度高，用于重载。 铅青铜：抗疲劳、导热、高温时铅起润滑作用。 铝青铜：抗冲击强、抗胶合差。
➢ 应用：高速、高精度、重载、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的轴W 承。
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要正确地设计滑动轴承，必须合理地解决以下问题： 1)轴承的型式和结构； 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。
瓦承受载荷，上轴瓦不承受载荷。为了节省贵重金属或其它需要，常在轴瓦
内表面上贴附一层轴承衬。在轴瓦内壁不承受载荷的表面上开设油槽，润滑
油通过油孔和油槽流进轴承间隙。
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特点：装拆方便；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(调整后应修刮轴瓦内孔)。
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=0.5~1；对于非液体摩擦的 滑动轴承，常取B/d=0.8~1.5，有时可以更大些。
v≤［v］
［v］——轴瓦材料的许用圆周速度，单位为m/s，其值见表15-1。
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二、推力滑动轴承 推力滑动轴承的工作能力校核与径向滑动轴承相似，但通常只校核其平
均压力p及pv值；
1、校核轴承平均压力p
p
z 4
Fa (d22 d12 )
≤［p］
2、校核轴承的pv值 因轴承的环形支承面平均直径处的
多用在低速、轻载或间歇 性工作的机器中。
1—轴承座 2—整体轴瓦 3—油孔 4—螺纹孔
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2.剖分(对开)式向心滑动轴承
1—轴承座 2—轴承盖 3—双头螺柱 4—螺纹孔 5—油孔 6—油槽 7—剖分式轴瓦
轴承盖和轴承座的剖分面常作成阶梯形，以便安装时定位、对中和防止上、
下轴瓦的错动。轴承盖上部开有螺纹孔，用以安装油杯或油管。通常是下轴
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W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
与少量水乳化，从而保护金属免遭腐蚀，比钙基润滑脂有更好的防锈能力。
(3)锂基润滑脂
这种润滑脂既能抗水、耐高温(工作温度不宜高于145℃)，而且有较好的机械 安定性，是一种多用途的润滑脂。
(4)铝基润滑脂
这种润滑脂具有良好的抗水性，对金属表面有高的吸附能力，故可起到很好 的防锈作用。
特点：密封简单，不需经常加添，不易流失，在垂直的摩擦表面上也可以应用。
零件使用寿命最短，W应力求避免。
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二、边界摩擦 当两摩擦表面间存在润滑油时，由于润滑油极性分子能
牢固地吸附在金属表面上而形成极薄的边界油膜，这种状态 称为边界摩擦。 特点：不能完全避免金属的直接接触，这时仍有微小的摩擦力 产生，其 摩擦系数通常约在0.1～0.3，同时摩擦面间的磨损也 是不可避免的。
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§15—1 摩擦状态
一、干摩擦
无任何润滑剂或保护膜的纯净的两摩擦表面间的摩擦，
称为干摩擦。
但是，纯净表面只有在特定条件下才能实现，一般情况下
摩擦表面上可能存在一层氧化膜和自然污染，因而在工程中，
只要是名义上无润滑剂又没有明显润滑现象的摩擦，都认为是
干摩擦。
特点：摩擦系数及摩擦阻力最大，发热多，磨损最严重，
注油器
2、脂润滑 采用间歇式润滑，旋盖式油杯。
旋盖式油杯
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§15－5 非液体摩擦滑动轴承的计算
主要失效形式：胶合和磨损。
计算准则：以维持边界润滑状态、边界膜不遭破裂为。
但是，促使边界膜破裂的因素十分复杂，目前仍采用简化的条件性计算。
p ≤［p］
pv ≤［pv］
一、向心滑动轴承 1、校核压强p 目的：防止在载荷作用下润滑油被完全挤出，以保证一定的润滑而不致造成
应用场合
用于高速重载 有冲击的轴承
用于振动及冲击 载荷下的轴承 用于平稳载荷下 工作的轴承 用于高速重载的
重要轴承
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轴承衬厚度
s 0.01d s 0.01d s 0.01d s 0.01d
沟槽形状
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轴瓦的应用
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二、轴承材料
滑动轴承材料是指轴瓦及轴承衬材料。 滑动轴承的失效形式主要是轴瓦的胶合和磨损。 1、对轴瓦材料的要求
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,W在轴承上方开设注油孔。 13
双金属轴瓦：节省贵重金属 单金属轴瓦：结构简单，成本低
源自文库
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双金属轴瓦的瓦背和轴承衬的联接形式见下表
瓦背 轴承衬 材料 材料
轴承合 钢 金或 或 铅青铜 铸铁 轴承
合金 轴承 铸铁 合金 轴承 青铜 合金
（1）有足够的疲劳强度，保证足够的疲劳寿命；
（2）有足够的抗压强度，防止产生塑性变形；
（3）有良好的减摩性和耐磨性，提高效率、减小磨损；
（4）具有较好的抗胶合性，防止粘着磨损；
（5）对润滑油要有较好的吸附能力，易形成边界膜；
（6）有较好的适应性和嵌藏性，容纳固体颗粒、避免划伤；
（7）良好的导热性，散热好、防止烧瓦；
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➢ 轴承是用于支承轴及轴上回转零件的部件。套装在轴承上的 那段轴称为轴颈。根据轴承中摩擦性质的不同，可把轴承分为滑 动轴承和滚动轴承两大类。
➢ 优点：寿命长、适于高速；油膜能缓冲吸振，耐冲击、承载 能力大；回转精度高、运转平稳无噪音；结构简单、装拆方便、 成本低廉。
➢ 缺点：非液体摩擦轴承摩擦损失大，磨损严重；液体动压润 滑轴承当起动、停车、转速和载荷经常变化时，难于保持液体 润滑，且设计，制造、润滑和维护要求较高。
润滑脂对载荷和速度的变化有较大的适应范围，受温度的影响不大。
但摩擦损耗较大，机械效率较低，故不宜用于高速。
易变质，不如润滑油稳定。 W
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二、润滑装置
1、油润滑 连续润滑：滴油润滑、油环润滑、浸油润滑、飞溅润滑、压力循环润滑。
针阀式油杯
油芯式油杯
油环润滑
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间歇润滑：对于小型、低速或间歇运动的机器可采用间歇式润滑。
称为混合摩擦（或称非液体摩擦）。
摩擦特性曲线
对具有一定粗糙度的表面，
改变某些影响油膜厚度的工作
参数，如载荷、速度和液体的
粘度，将出现不同的摩擦状态，
即边界摩擦、混合摩擦和液体摩擦因条件改变而相互转化。摩擦
特性曲线反映出摩擦副处于何种摩擦状态。随着轴承特性数ηv/p
（η为液体粘度，v为滑动速度，p为压强）的不同，摩擦副分别
（3）黄铜：滑动速度不高，综合性能不如轴承合金、青铜。 （4）铝合金：强度高、导热好、价格便宜，抗胶合差、耐磨差。
（5）铸铁：价格便宜，低速、轻载。
（6）粉末冶金材料：含油轴承，铁-石墨、青铜-石墨
（7）轴承塑料：摩擦系数小，耐冲击，导热性差。
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§15－4 润滑剂和润滑装置
一、润滑剂 润滑剂的主要作用：减小摩擦，减轻磨损，同时还起到冷
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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)。
难点：动压润滑的基本原理及液体动压润滑滑动轴承的设计。
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第15章 滑动轴承
§15－1 摩擦状态
§15－2 滑动轴承的结构型式 §15－3 轴瓦结构及轴承材料 §15－4 润滑剂和润滑装置 §15－5 非液体摩擦滑动轴承的计算 §15－6 动压润滑的基本原理 §15－7 向心动压轴承的几何关系和承载量的计算 §15－8 液体动压多油楔轴承和静压轴承简介
过度磨损。因此，应使轴承平均压力
p F p
Bd
［p］——轴瓦材料的许用压力，单位为MPa，其值见表15-1。
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2、校核轴承的pv值
目的：防止润滑油粘度随温升而下降，导致轴承发生胶合。 ∵ 轴承的发热量与其单位面积上的摩擦功耗fpv成正比(f是摩擦系数)； ∴ 限制pv值就是限制轴承的温升。
处于边界摩擦、混合摩擦和流体W摩擦状态。
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§15－2 滑动轴承的结构型式
按其承受载荷方向的不同，滑动轴承可分为: 向心(径向)滑动轴承———承受径向载荷。 推力(止推)滑动轴承———承受轴向载荷。
一、向心滑动轴承 1.整体式向心滑动轴承
优点：结构简单，成本低廉； 缺点：轴瓦磨损后，轴承间隙 过大时无法调整；只能从轴颈 端部装拆，装拆不方便或无法 安装。
绝对单位制(C.G.S.)中，动力粘度单位为1dyn.s/cm2，叫1P(泊)。
百分之一P称为cP(厘泊)，即1P=100cP。
换算关系可取为：1P=0.1Pa.s，1cWP=0.001Pa.s。
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（2）运动粘度
流体的动力粘度η(单位为Pa.s)与同温度下该流体密度ρ(单位为kg/m3)的比值
表示粘度，称为运动粘度ν，单位为m2/s (SI制) ，即 C.G.S.制中，运动粘度单位为St(斯)，1St=1cm2/s。
pvFr dn Frn ≤［pv］
dB601001 091B00
［pv］——轴瓦材料的pv许用值，单位为MPa·m/s，其值见表15-1。
3、校核轴颈圆周速度v 目的：防止轴颈圆周速度过高而使轴承局部过度磨损或胶合。
当安装精度较差，轴的弹性变形较大和轴承宽径比较大时，还须校核 轴颈圆周速度v值。