滑动轴承设计

轴承衬
木材
◆ 轴承合金（巴氏合金）
摩擦系数小、抗胶合性能力强、吸附性强，易跑合，但机械强度较低、 价格昂贵
◆ 铜合金
疲劳强度高、耐磨性与减摩性好，可在较高温下工作，但可塑性差， 不易跑合；用于中低速、重载场合
◆ 减磨铸铁 轻载、低速的场合
◆ 粉末冶金
铁或铜粉末混入石墨压制烧结而成的多孔性材料
◆ 非金属材料
第七章 滑动轴承设计
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主要内容： 1. 滑动轴承的特点及结构形式 2．轴瓦的材料及结构 3. 非液体摩擦滑动轴承的设计 4. 液体摩擦动压向心滑动轴承的设计
重点内容： 1. 不完全液体润滑滑动轴承的设计方法 2. 液体动力润滑径向滑动轴承的设计方法
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§ 7-1 滑动轴承概述
一、滑动轴承的分类
2.整体式 7.2.1向心滑动轴承的结构形式
结构简单、刚度大，轴只能从端部装入，磨损后轴与轴 瓦间的间隙无法调整
3.自动调心式7.2.1向心滑动轴承的结构形式
轴承宽径比较大时，若轴发生弯曲变 形，易造成轴颈与轴瓦端部的局部接触， 导致剧烈磨损和发热
轴瓦可随轴的弯曲或倾斜而自动调心， 可保证轴颈与轴瓦的均匀接触
◆ 受载方向 ◆ 摩擦状态
径向轴承 承受径向载荷 推力轴承 承受轴向载荷
非液体摩擦滑动轴承 静压轴承
液体摩擦滑动轴承 动压轴承
二、摩擦状态的分类
◆ 完全液体摩擦状态
润滑油膜将摩擦表面完全隔开，只存在 液体分子间的摩擦
◆ 边界摩擦状态
润滑油膜部分地将摩擦表面隔开，有局 部地方是金属间的直接接触
◆ 干摩擦状态
15(20) 10(12)
12(60) 30(90)
(60) 20(100)
15 10(50)
5
硬度(HBS)
应用举例
金属模
砂 模
160~180
用于不受冲击的低速、轻载轴 承
90
80
用于重载、中速、高温及冲击 条件下工作的轴承
用于中载、中速工作的轴承，
65
60 如起重机轴承及机床的一般主
轴轴承
铝铁青铜，用于受冲击载荷 110 100 处，轴承温度可至300℃。轴
油孔和油沟应开在非承载区内，否则会大大降低轴承承载能力
§ 7-4 非液体摩擦滑动轴承的设计
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一、失效形式与设计约束条件
工作状态：因采用润滑脂、油绳或滴油润滑，由于 轴承 得不到足够的润滑剂，故无法形成完全的承载油膜，工作 状态为边界润滑或混合摩擦润滑。
失效形式：轴承磨损和边界油膜破裂导致的胶合或烧瓦。
适合l/d>1.5的轴承
4.间隙可调式
通过锥形表面的移动来调整轴颈与轴瓦的间隙
二、推力滑动轴承7.的2.2结推构力形滑式动轴承的结构形式
◆ 实心式
支撑面压强分布不均，磨损不均匀，使用较少
◆ 空心式
支撑面上压强分布较均匀，润滑条件有所改善
◆ 单环式
轴环端面承载，结构简单，润滑方便，低速轻载
◆ 多环式
始配合不良的能力。 5) 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。 6) 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。
二、常用材料
轴承合金
铜合金
滑 金属材料
铝合金
动 轴 承 材
减磨铸
粉末冶金材料 铁 工程塑料
料 非金属材料 碳—石墨 橡胶
8
铜
合
金
铝青铜
ZCuAl10Fe3

30
铅青铜 ZCuPb30
25(平稳) 15(冲击)
ZChSnSb11-6 （锡基）
25(平稳) 20(冲击)
轴 承 合 金
ZChPbSb16-162
（铅基）
15
2~0.5 10 3
8 12 8 80 60
12
ZChPbSb15-5 （铅基）
5
8
[pv] /(MPa·m/s)
塑料、橡胶、尼龙等，摩擦系数小、耐磨、耐腐蚀，但承载低、热
变形大，广泛应用于离心水泵、水轮机等设备中
表7-2列出了常用轴承材料性能及用途（部分）
材 料
牌号
[p] / MPa
[v] /(m/s)
铸
灰铸铁
铁机械分(H社T150~250)
锡青铜 ZCuSn10P1
0.1~4 15
锡青铜 ZCuSn6Zn6Pb3
约束条件：保证边界膜不破裂。
校核内容： １．验算平均压力 p ≤[p]； ２．验算摩擦发热pv≤[pv]； ３．验算滑动速度 v ≤[v]。
二、径向滑动轴承的设计计算
已知条件：外加径向载荷F (N)、轴颈转速n(r/min)
及轴颈直径d (mm)
1.验１力算.p验及算设轴计承的p平 B均Fd压 [p]
F
B—轴瓦宽度， [p]—许用压强。
d
２.验算摩擦热
n
pv F πdn [pv] Bd 60 1000
v—轴颈圆周速度，m/s；
n—轴速度，m/s；
[pv]—轴承材料的许用值。
压机的轴承
三、轴瓦结构
与轴颈直接接触，应具有一定的强度和刚度，应定位可靠，便于输 入润滑剂，容易散热，调整方便 常用的轴瓦有整体式和剖分式两种结构。 （a)为整体式;(b)为剖分式
轴瓦和轴承座间不允许相对位移，可将 轴瓦两端做成凸缘，或用销钉固定在轴 承座上 为使轴承获得良好的润滑，还需开设油孔和油沟
摩擦表面间没有任何物质的摩擦，阻力 最大 边界摩擦常与半液体摩擦、半干摩擦并 存，通称非液体摩擦
三、滑动轴承设计主要任务
1.轴承形式和结构选择 2.轴瓦结构和材料选择 3.合理选择润滑 4.轴承参数设计
§ 7-2 滑动轴承的结构形式
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一、向心滑动轴承的结构形式
1.剖分式
由轴承盖、轴承座、剖分轴瓦和螺栓构成 结构较繁、间隙可调，装拆方便，广泛采用
承载能力强，可承受双向轴向载荷 ，但各环受载不均
§ 7-3 轴瓦的材料和结构
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轴瓦直接与轴颈接触，主要失效为：磨损和胶合
一.轴瓦材料性能要求
1) 减摩性----材料副具有较低的摩擦系数。 2) 耐磨性----材料的抗磨性能，通常以磨损率表示。 3) 抗胶合----材料的耐热性与抗粘附性。 4) 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
颈需淬火
铅青铜，浇铸在钢轴瓦上做轴
25
承衬，可受很大的冲击载荷，
也适用于精密机床主轴轴承
用做轴承衬，用于重载、高
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速，温度低于110℃的重要轴 承,如汽轮机、内燃机、高转速
的机床主轴轴承等。
用于不剧变的重载、高速轴
30
承，如车床、发电机、压缩机、
轧钢机等。
用于中速、中载且冲击不大的
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轴承。如汽轮机、中等功率的 电动机、拖拉机、发动机、空