《机械设计》讲义之滑动轴承(2021修订版)

第十二章滑动轴承§１２—１概述：一．摩擦的分类〔详见： 6. 第四章〕㈠内摩擦：发生在物质内部、阻碍分子间相对运动的摩擦。

㈡外摩擦：发生在两接触物体间，阻碍两接触外表相对运动的摩擦。

1．按有无相对运动分：外摩擦可分为：静摩擦：两接触物体间仅有相对滑动趋势时的摩擦。

动摩擦：两接触物体间有相对运动时的摩擦。

2．按相对运动形式分：外摩擦可分为：1〕滚动摩擦：两接触物体间的相对运动为滚动。

2〕滑动摩擦：两接触物体间的相对运动为滑动。

又可分为四种：①干摩擦：两物体接触面内无任何润滑剂的纯金属接触时的摩擦。

②边界摩擦：两摩擦外表间存在边界膜时的摩擦。

边界膜：指润油中的极性分子吸附在金属外表(吸附膜)或与金属起化学反响(反响膜)而形成的一层极薄的分子膜。

③流体摩擦：两摩擦外表完全被润滑油分开时的摩擦。

④混合摩擦：处于边界摩擦与流体摩擦的混合状态时的摩擦。

注： a. 纯金属极易氧化或被油污，故工程中不存在真正的干摩擦，通常精品文档，word文档将未经人为润滑的摩擦叫“干摩擦〞b. 边界膜分吸附膜和反响膜，极薄，厚度约～μm.c. 干摩擦时，摩擦和磨损最严重；边界摩擦的摩擦系数约为左右；混合摩擦时的摩擦系数比边界摩擦的要小得多；流体摩擦是油分子间的内摩擦，f≈～，此时不存在磨损。

二．轴承的类型：1．按摩擦性质分：分二种1〕滚动摩擦轴承下章介绍2〕滑动摩擦轴承又可分三种①自润滑轴承：工作时不加润滑剂。

②不完全液体润滑轴承：滑动外表间处于边界润滑或混合润滑状态。

③液体润滑轴承：两滑动外表处于液体润滑状态。

a. 液体动压轴承：靠两外表间的相对运动来形成压力油膜。

b. 液体静压轴承：靠液压系统供应的压力油形成压力油膜。

2．按承载方向分：三种1〕径向轴承：承受径向载荷2〕推力轴承：承受轴向载荷3〕向心推力轴承：可同时承受径、轴向载荷三．滑动轴承的主要应用埸合：1．转速特高此时，滚动轴承的寿命明显↓2．轴的支承位置要求特高此时，滚动轴承因零件多，精度难保证3．特重型此时，滚动轴承须单件生产，造价很高4．冲击和振动很大此时，滚动轴承点接触，耐冲击、振动性能差 5．按装配要求必须剖分的轴承6．特殊工作条件处〔如：水中或腐蚀介质中〕7．径向尺寸受限处精品文档，word文档§１２—２滑动轴承的主要结构型式一．整体式径向滑动轴承.图12-11．结构：整体式轴承座，内衬减摩材料制成的整体轴套2．特点：1〕优：结构简单，本钱低廉。

2〕缺：①轴套磨损后，无法调整轴承间隙。

②只能从轴颈端部装拆，重量大或中间轴颈的轴装拆困难。

3．适用：轻载、低速或间歇工作处。

二．对开式径向滑动轴承.图12-21．结构：由轴承盖、轴承座、剖分式轴瓦及双头螺柱等组成。

2．特点：轴承装拆方便，轴瓦磨损后可用减少剖分面处的垫片来调整轴承间隙。

3．应用：广泛。

三．止推滑动轴承1．组成：由轴承座和止推轴颈组成。

7.表12-12．类型：空心式、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：进入轴承的硬颗粒〔如灰尘，砂粒等〕，研磨轴颈、轴承外表，导致几何形状改变，精度下降。

2．刮伤：硬颗粒或轴颈外表粗糙的凸峰在轴承外表划出线状伤痕。

3．咬粘：过载高速或润滑差，致使轴颈、轴承的表层材料发生粘附和迁移。

4．疲劳剥落：载荷反复作用，致使轴承衬材料疲劳开裂和脱落。

5．腐蚀：轴承材料受润滑剂及环境介质的腐蚀而失效。

二．轴承材料轴承材料：即轴瓦和轴承衬的材料。

精品文档，word文档〔一〕轴承材料的主要性能要求：1．减摩性、耐磨性和抗咬粘性好。

减摩性：指材料副具有较低的摩擦系数。

抗咬粘性：指材料的耐热性和抗粘附性。

2．顺应性、嵌入性和磨合性好。

顺应性：受载后通过弹塑变形补偿初始几何形状误差的能力。

嵌入性：嵌藏硬颗粒，减轻刮伤及磨损的性能。

磨合性：短期轻载运转后，易形成相互吻合的外表粗糙度。

3．足够的强度和抗蚀能力。

4．导热性、工艺性、经济性好。

〔二〕常用轴承材料：1．轴承合金〔或称巴氏合金〕：组成：是锡、铅、锑、铜的合金，分锡基、铅基二种。

性能：嵌入性、顺应性、磨合性、抗咬粘性好，但强度很低。

应用：在中高速、重载或重要埸合，只能用作轴瓦的轴承衬。

2．铜合金：种类：很多，分黄铜、青铜二大类，其中青铜较常用。

性能：比轴承合金稍差，但强度较高。

应用：锡青铜：中速重载。

铅青铜：高速重载〔∵抗粘附性好〕铝青铜：低速重载〔∵抗粘附性较差〕3．铝基轴承合金：性能：耐蚀性、减摩性好，疲强较高。

应用：可单独制成轴套、轴承等，也可作轴承衬与钢衬背一起组成双金属轴瓦。

4．铸铁：其中的石墨是固体润滑剂，具有较好的减摩性和耐磨性。

铸铁性脆、不易磨合，只适用于轻载低速、无冲处。

5．多孔质金属材料：构成：金属粉末经特殊工艺压制、烧结，形成多孔结构。

种类：有多孔铁和多孔铜二种。

机理： 1〕使用前先把轴瓦在热油中浸数小时，使孔隙中充满油——含油轴承精品文档，word文档2〕工作时靠轴颈转动的抽吸作用及热胀挤压，油进入摩擦面间进行润滑适用：中低速无冲击处〔因为：多孔质金属材料韧性较小〕6．非金属材料：塑料，尼龙，橡胶，陶瓷等。

注：常用金属轴承材料的性能 80. 表12-2.§１２—４轴瓦结构二．轴瓦的定位：定位：使轴瓦与轴承座保持确定的相对位置关系1．轴瓦两端制出凸缘作轴向定位，如图12-5。

2．用紧定螺钉、销钉等固定。

83. 图12-7.三．油孔及油槽：1．油孔：用于将油输入轴瓦与轴颈之间。

2．油槽：用于将油分布到整个摩擦外表间。

有轴向/周向油槽二种。

1〕轴向油槽：适用于载荷方向变化不大处。

①位置：整体轴承：油槽开在最大油膜厚度处。

83. 图12-8.剖分轴承：油槽开在剖分面上。

83. 图12-9.②长度：稍短于轴承宽度。

2〕周向油槽：适用于载荷方向变动范围大于180°处。

位置：常置于轴承中部。

Array§１２—５滑动轴承润滑剂的选用：一．润滑脂及其选择：1．应用： 122．选择：选择润滑脂牌号时参见4.1〕针入度：2〕滴点：滴3〕防水性和耐高温的要求。

精品文档，word文档精品文档，word 文档二．润滑油及其选择： 1．应用： 最广2．选择： 1〕轻载高速，宜选低粘度的油，反之亦反之。

2〕不完全液体润滑轴承的润滑油，5. 表12-4. 3〕液体动压轴承的润滑油， P.53. 表4-1.三．固体润滑剂：1．应用： 在摩擦外表上形成的固体润滑剂膜可减小摩擦，主要用于有特殊要求处。

2．种类： 二硫化钼〔MoS 2〕、石墨等。

§１２—６ 不完全液体润滑滑动轴承设计计算适 用： 工作可靠性要求不高的低速、轻载或间歇工作的轴承。

摩擦状态： 混合摩擦状态。

工作条件；一．径向滑动轴承的设计： 设计时一般：径向载荷F ，N 轴颈转速 轴颈直径d, mm 1．验算平均压力p:p 过大： 2．验算pv:单位面积上： 正压力N=p ，摩擦力 pv ↑ → P f ↑ 3．验算滑动速度v ：v ≤1)-(12 MPa ]p [dBF p ≤=B19100n F 100060n d B d F pv ⋅=⨯⋅⋅π⋅⋅=p是均压，假设v过大，那么在p及pv均合格时，会因各种误差导致局部pv 超限B4123．验算pv：1〕支承面平均直径处的圆周速度v：2〕验算：式中： Fa、n、z ──轴向载荷〔N〕、轴颈转速〔r/min〕、轴环数[p]、[pv] ──许用值， 87. 表12-5m/sMPa[pv])dd(z30000nF2100060)dd(n)dd(zF4pv12a212122a⋅≤-=⨯⨯+π⋅-π=2100060)dd(nv21⨯⨯+⋅⋅π=精品文档，word 文档那么：① 由于油的吸附作用，贴切近A 的油 层将随A 运动，贴近B 的那么静止 不动，各油层间有相对滑动。

② ∵各层间有相对滑动∴各层间存在剪应力τ，并且有以下牛顿粘性定律：“-〞号表示v 随y 增大而减小。

1〕动力粘度η：单位： P a ·S 〔帕·秒〕， 1P a ·S = 1N ·s/m 2意义： 使相距1m ，面积各为1m 2的两层流体产生1m/s 的相对速度需 1N 的切向力。

2〕运动粘度υ： η〔P a ·S 〕与同温度下该液体的密度ρ〔kg/m 3〕之比。

即： υ=η/ρ m 2/s1 2 2〕流体动压根本方程：对图12-12中微单元流体进行受力分析，并经适当推导〔88～289〕得：y v ∂∂η-=τ8)-(12 )h h (h6x p o 3-ην=∂∂精品文档，word 文档式中，η,v ── 流体粘度，A 板沿x 向的移动速度。

h ── 所取微单元处的流体膜厚。

h o ── p=p max 处的流体膜厚。

3〕形成流体动力润滑的必要条件： 由式〔12-8〕可得① 两相对运动外表必须形成收敛间楔(假设A ∥B ，那么h=h o ，) ② 被油膜分开的两外表必须有相对滑动速度v,且v 必须使油从大口进、小口出. ③ 油必须有粘度，且供油要充分。

四．径向滑动轴承的主要几何关系 1．几个概念：用D ，R 表示轴承孔的直径和半径，d, r 表示轴颈的直径和半径。

1〕直径间隙Δ： Δ = D-d 〔12-9〕 2〕半径间隙δ： δ = R-r = Δ/2 〔12-10〕 3〕相对间隙ψ： ψ = Δ/d = δ/r 〔12-11〕4〕偏心距e ： 稳定运转时，轴颈中心O 与轴承孔中心O 1间的距离,即：5〕偏心率χ： χ = e/δ0x /p =∂∂→1oo e =精品文档，word 文档设外载F 与oo 1方向成φa 角。

1〕最小油膜厚度h min ： h min = δ-e = δ(1-χ) = r ψ(1-χ) (12-12) 2〕任意极角φ处的油膜厚度h ： 按ΔAOO 1： 将上式作为(r+h)的二次方程得：略去二阶小量，并在“±〞处“+〞号得：3〕最大油压p max 处的油膜厚度h o ： 设p max 处的极角为φo ，那么五．径向滑动轴承工作能力计算简介 1．轴承的承载量计算和承载量系数1〕动压根本方程：将dx=rd φ，ν = r ω 及 h 、h o 代入〔12-8〕式动压根本方程，得：ϕ+-++=cos )h r (e 2)h r (e R 222ϕ-±ϕ=+22sin )Re(1R cos e h r ϕ22sin )Re (13)-(12 )cos 1(r )cos 1(h ϕχ+ψ=ϕχ+δ=14)-(12 )cos 1(r h o o ϕχ+ψ=15)-(12 d )cos 1()cos (cos 6dx )h h (h 6dp 3o 2o 3ϕϕχ+ϕ-ϕχ⋅ψωη=-ην=精品文档，word 文档2〕任意极角p φ处的油压：3〕油压p φ在外载F 方向上的分量p φy ：4〕轴承单位轴向宽度上的油压垂直分量的意和p y :5〕承载能力⑴轴向z 处油压垂直分量的总和p y ′轴承的轴向宽度有限，存在端流，所以〔12-18〕式的p y 应修正 ① 端流：使压力沿轴承宽度呈抛物线分布，∴应乘因子[1-(2z/B)2] ② 端流：使油压低于无限宽轴承中的油压p y ，∴应乘系数C ′⑵承载能力F ：6〕承载量系数C p ：① C p 积分很困难，通常用数值积分进行计算 ② C p 是无量纲量，其值主要取决于：a. 轴承的包角α： 指入油口至出油口的轴承连续光滑外表包过轴颈的角度。