2010级第十章滑动轴承

0
E t表示恩氏粘度（即为相对粘度）。
运动粘度和恩氏粘度之间可通过下式进行换算：
当1.35≤E≤3.2时
8.64 8 .0 E E
当E>3.2时
7.6E -
4.0 E
2）油性：在金属摩擦表面形成吸附膜的性能 3）凝点:冷却到不能流动的温度 4）闪点：润滑油蒸气在火焰下闪烁的温度
二、润滑方式及润滑装置
根据公式算出K值，通过查表确定滑动轴承的润滑 方法和润滑剂类型。 3
K
pv
式中： p为轴颈上的平均压强，单位MPa， v为轴颈的圆周速度，单位m/s K 值 润滑方式
≤1900
润滑脂润滑
>1900~16000 >16000~30000 润滑油滴油润滑 飞溅式润滑
>30000
流体中任意点处的剪应力均 与其剪切率（或速度梯度）成正比
v
dv dy

dv dy
为剪应力； 为流体沿垂直运动方向的 速度梯度，式中“－”号表示 随y的增大而减小 比例常数，即流体的动力粘度

（1）动力粘度η 长宽高各1米的液体,若 使上下面发生1m/s的相对 滑动所加的力为1N时,液 体的粘度为 1个国际单位 制的动力粘度 国际单位 1帕．秒(Pa ．S) 粘度愈大，内摩擦阻力就愈大，液 体的流动性就愈差。
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６．径向尺寸受限制时，如多辊轧钢机。
滑动轴承的特点
滑动轴承面接 触，承载能力 高，零件数少 制造更精确.
滑动轴承的特点
对于大型 轴，滚动 轴承不好 装拆，可 采用滑动 轴承剖分 结构
滑动轴承的特点
径向尺寸小。 在特殊无润 滑介质下也 能胜任
各类滑动轴承
10．2滑动轴承的结构、材料和润滑
10.2.1滑动轴承的结构
一、向心滑动轴承的结构类型
1 整体式
特点：1）结构简单、成本低 2）轴套磨损后，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。
2 剖分式
油杯座孔 螺栓 螺母 套管 上轴瓦 轴承盖 轴承座
下轴瓦
对开式轴承(剖分轴套)
剖分式轴承(整体轴套)
特
点：结构复杂、可以调整磨损而造成的 间隙、安装方便。
设计时，一般已知d，n（r/min）和轴承
载荷F。按如下步骤：
1、根据工作条件、使用要求，确定轴承 结构形式，并按表10.1选轴承材料； 2、选B/d，求出B； 3、验算工作能力。 1) 限制轴承平均压强p 为防止过度磨损
两摩擦表面为点或线接触时，由于局部的弹性变形形成了 小的接触区。这些小的接触区形成的摩擦副如果受变化接触 应力的作用，则在其反复作用下，表层将产生裂纹。 合理地选择材料及材料的硬度，选择粘度高的润滑油， 加入极压添加剂或及减小摩擦面的粗糙度值等，可以提高 抗疲劳磨损的能力。
4.腐蚀磨损
在摩擦过程中，摩擦面与周围介质发生化学或电化学反 应而产生物质损失的现象，称为腐蚀磨损。
一.润滑剂
1.润滑油
主要有矿物油、合成油、动植物油等，其中应用最广 泛的为矿物油。 粘度的大小表示了液体流动时其内摩擦阻力的大小，粘度 愈大，内摩擦阻力就愈大，液体的流动性就愈差。
粘度可用动力粘度、运动粘度、条件粘度（恩氏粘度）等 表示。我国的石油产品常用运动粘度来标定。
1 ）粘度：
牛顿的粘性液体的摩擦定律
为了改善轴承的耐磨性、减磨性等性能，贴附在轴瓦表面的用 轴承合金制成的薄层。
轴承衬
轴瓦固定在轴承座上，轴瓦表面常浇铸一层减摩材料， 称为轴承衬，厚度从零点几个毫米到6毫米。为使轴承
衬固定可靠，可在轴瓦上作出沟槽。
轴瓦结构
整体式轴瓦——轴套
一般开有油沟以便润滑
剖分式轴瓦——由上、下两半瓦组成。 上轴瓦开有油沟以便润滑
n——轴颈转速(r/min)
[pv]——pv的许用值(N/mm2.m/s)
3）验算轴承的vm 值
m
d m n
60 1000
[ ] m / s
滑动轴承设计内容
1）决定轴承的结构型式； 2）选择轴瓦和轴承衬材料； 3）决定轴承结构参数； 4）选择润滑剂和润滑方法 5）计算轴承的工作能力。
第10章
教学基本要求
滑动轴承
1．了解摩擦状态、滑动轴承的类型、特点和应用 2．了解滑动轴承的结构、材料及润滑 3．掌握滑动轴承的失效形式及设计准则 4．掌握油膜承载机理及液体滑动轴承的设计计算方法 重点与难点 1．滑动轴承的失效形式及设计准则 2．压力油膜承载机理
10．1
滑动轴承的分类
概述
根据所承受载荷的方向、滑动轴承可分为径向轴承、推力轴承两大类。 根据轴系和拆装的需要，滑动轴承可分为整体式和剖分式两类。 根据颈和轴瓦间的摩擦状态，滑动轴承可分为液体摩擦滑动轴承和 非液体摩擦滑动轴承 根据工作时相对运动表面间油膜形成原理的不同，液体摩擦滑 动轴承又分为液体动压润滑轴承和液体静压润滑轴承，简称动 压轴承和静压轴承。
10．1．1 摩擦与磨损
一、 摩擦
根据摩擦副表面间的润滑状态将摩擦状态分为四种： 1.干摩擦
如果两物体的滑动表面为无任何润滑剂或保护膜的纯金属。
2. 液体摩擦
两摩擦表面不直接接触，被油膜隔开。
3.边界摩擦 两摩擦表面被吸附在表面的边界膜隔开。
4.混合摩擦 处于干摩擦、液体摩擦与边界摩擦的混合状态。
实际上大多数磨损是以上述四种磨损形式的复合形式出 现的。
10.1.2 滑动轴承的特点、应用及分类
在以下场合，则主要使用滑动轴承： １．工作转速很高，如汽轮发电机。 ２．要求对轴的支承位置特别精确，如精密磨床。 ３．承受巨大的冲击与振动载荷，如轧钢机。 ４．特重型的载荷，如水轮发电机。 ５．根据装配要求必须制成剖分式的轴承，如曲轴轴承。
循环压力润滑
润滑装置
注油杯
间歇供油
针阀式油杯
手柄 调节螺母 盖
杯体 弹簧 针阀 接头 油芯 杯体
芯捻润滑
油环润滑
油脂杯润滑
压力循环润滑
10.3 非液体摩擦滑动轴承的设计计算
※主要失效形式：磨损、胶合→条件性计算→ 限制
p、pv、v
※设计准则是：保证轴颈与轴瓦间的边界润滑油膜不破裂。
※混合摩擦滑动轴承验算的项目及验算目的 ①轴承压强p 的验算 限制轴承压强P →防止润滑油被挤出而导致轴承的过度磨损。 ②轴承压强和速度的乘积 pv 值的验算 限制 pv 值→限制轴承的摩擦功耗以限制轴承的温升，防止胶合 破坏。 ③滑动速度v 的验算 限制 v 值→防止由于制造、安装误差，轴颈偏转变形等因素使轴 承边缘可能产生的过大的局部磨损。
2.润滑脂
润滑脂是在润滑油中加入稠化剂(如钙、钠、锂等金属皂基） 而形成的脂状润滑剂，又称为黄油或干油。 润滑脂的流动性小，不易流失，所以密封简单，不需经常
补充。润滑脂对载荷和速度变化不是很敏感，有较大的适
应范围，但因其摩擦损耗较大，机械效率较低，故不宜用 于高速传动的场合。
(1)滴点 是指润滑脂受热后从标准测量杯的孔口滴下 第一滴油时的温度。
10.3 非液体摩擦滑动轴承的设计计算
一、 向心滑动轴承的计算
1）验算轴承的平均压力p
F p p Bd
F——径向载荷 （N） B —— 轴承宽度 （ｍｍ） [P]—— 轴瓦材料的许用压力 N/mm2 d—— 轴颈直径（ｍｍ）
2）验算轴承的pV 值
F dn F n 2 pm [ p ] N / mm m / s Bd 60 1000 19100 B v ——轴颈圆周速度，即滑动速度 （m/s）
n ——轴颈转速 （r/min)
[pv ] —— 轴承材料pV 的许用值 N/mm2,m/s
3 ） 验算滑动速度V——轴颈转速 （r/min)
v≤ ［v］ [v]——许用滑动速度（m/s)
二、 推力滑动轴承的计算
1）验算轴承的平均压力Ｐ
pm zk Fa
2 2

Fa——轴向载荷 （Ｎ） z——推力环的数目 d1, d2——推力环的内径和外径 k——考虑推力环面上有油沟使
（2 ）运动粘度
(工业用)
动力粘度与同温度下液体的密度的比值

国际单位：m2/s 液体的温度升高，粘度下降 液体的压力增大，粘度增大
(但当压强小于20MPa时，其影响 甚小，可不予考虑。)
一般润滑油的牌号就是该润滑油在40C（或100C）时 2 运动粘度（以 为单位）的平均值。 mm s （3）相对粘度：用润滑油与水做比较所测得的粘度 以
在跑合阶段结束后应清洗零件，更换润滑油。
磨损分类
按照磨损的机理以及零件表面磨损状态的不同 把磨损分为： 1.磨粒磨损
由于摩擦表面上的硬质突出物或从外部进入摩擦表面的硬 质颗粒，对摩擦表面起到切削或刮擦作用，从而引起表层材 料脱落的现象，称为磨粒磨损。
减轻磨粒磨损：满足润滑条件，合理地选择摩擦副的材 料、降低表面粗糙度值以及加装防护密封装置等。
2.粘着磨损
粘着作用引起的磨损，称为粘着磨损。 粘着磨损按程度不同可分为五级：轻微磨损、涂抹、擦 伤、撕脱、咬死。 涂抹、擦伤、撕脱又称为胶合，往往发生于高速、重载的场合。 合理地选择配对材料，采用表面处理，限制摩擦表面的 温度，控制压强及采用含有油性极压添加剂的润滑剂等， 都可减轻粘着磨损。
3.疲劳磨损（点蚀）
为了使润滑油能均匀流到整个工作表面上，轴瓦上要开出油沟，
油沟和油孔应开在非承载区，以保证承载区油膜的连续性。
在轴瓦剖分面处开有较大的油沟（油 室）以便稳定供油容纳污物
10．2．3润滑方式及润滑装置
润滑的主要作用是:
减小摩擦系数,提高机械效率; 减轻磨损,延长机械的使用寿命。还可起 到冷却、防尘以及吸振等作用。
应用场合：低速、轻载或间歇性工作的机器中。
3 自动调心轴承 B/d>1.5 ， 常采用自动调心轴承。 轴瓦可自动调位
球
适应轴颈在轴弯曲
时所产生的倾斜
二、推力滑动轴承的结构型式
普通推力轴承
Fa Fa Fa Fa
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。 多环式：不仅能承受较大的轴向载荷，有时还可承受双向轴向载荷。 由于各环间载荷分布不均，其单位面积的承载能力比单环式低50%。
运动副之间的摩擦将导致零件表面材料的逐渐损失，这 种现象称为磨损。单位时间内材料的磨损量称为磨损率。工 程上常利用磨损的原理来减小零件表面的粗糙度，如磨削、
研磨、抛光、跑合等。
磨损过程大致可分为以下三个阶段：
1.跑合（磨合）磨损阶段 2.稳定磨损阶段
3.剧烈磨损阶段
此阶段的特征是磨损速度及磨损率都急剧增大。
10. 2．2 轴承材料和轴瓦结构
轴承材料是指在轴承结构中直接参与摩擦部分的材料，如 轴瓦和轴承衬的材料。轴承材料性能应满足以下要求：
减摩性：材料副具有较低的摩擦系数。 耐磨性：材料的抗磨性能，通常以磨损率表示。 抗咬粘性：材料的耐热性与抗粘附性。 摩擦顺应性：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：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：轴瓦与轴颈表面经短期轻载运行后，形成相互吻合的表面形状 和粗糙度的能力（或性质）。 此外还应有足够的强度和抗腐蚀能力、良好的导热性、工艺性和经济性。
1、常用轴承材料
金属材料
—轴承合金（巴氏合金、白合金）是由锡、铅、锑、铜等组成的合金
—铜合金 分为青铜和黄铜两类。
—铸铁 有普通灰铸铁、球墨铸铁等。 粉末冶金材料 —由铜、铁、石墨等粉末经压制、烧结而成的多孔隙轴瓦材料。
非金属材料 —有塑料、硬木、橡胶和石磨等，其中塑料用的最多
2、轴瓦结构
剖 分 式 单 金 属 整 体 式 双 金 属
(2)锥入度 即润滑脂的稠度。 目前使用最多的是钙基润滑脂，其耐水性强，但耐 热性差。
3.润滑剂的选择
润滑剂选用的基本原则是：在低速、重载、高温、间隙 大的情况下，应选用粘度较大的润滑油；而在高速、轻载、 低温、间隙小的情况下应选粘度较小的润滑油。润滑脂主 要用于速度低、载荷大、不需经常加油、使用要求不高或 灰尘较多的场合。气体、固体润滑剂主要用于高温、高压、 防止污染等一般润滑剂不能适用的场合。
面积减小的系数， k=0.8~0.9 [p]——许用压力 （ＭＰａ）
d 4
d12

p
N / m m2
２）验算轴承的pV 值
pm m pm
d m n
60 1000
[ p ]
N / mm m / s
2
vm——推力环面的平均速度(m/s)
dm——推力环面的平均直径,mm