j第十一章-滑动轴承解析课件.ppt

1、11.1.1滑动轴承的分类滑动轴承的分类 按滑动轴承工作时轴瓦和轴颈表面间呈现的摩擦按滑动轴承工作时轴瓦和轴颈表面间呈现的摩擦状态，滑动轴承可分为状态，滑动轴承可分为:液体摩擦轴承液体摩擦轴承非液体摩擦轴承非液体摩擦轴承液体动压润滑轴承液体动压润滑轴承液体静压润滑轴承液体静压润滑轴承 按滑动轴承承受载荷的方向可分为按滑动轴承承受载荷的方向可分为:径向滑动轴承径向滑动轴承推力滑动轴承推力滑动轴承11.1.2滑动轴承的特点和应用滑动轴承的特点和应用 特点特点 （与滚动轴承相比较）：（与滚动轴承相比较）：（1）在高速重载下能正常工作，寿命长；）在高速重载下能正常工作，寿命长；（2）精度高，液体摩擦轴

2、承磨损小（如葛洲坝电）精度高，液体摩擦轴承磨损小（如葛洲坝电 站推力轴承拆卸后发现表面刀痕还在）；站推力轴承拆卸后发现表面刀痕还在）；（3）滑动轴承可做成剖分式的，能满足特殊）滑动轴承可做成剖分式的，能满足特殊 结构的需要；结构的需要；（4）液体摩擦轴承具有很好的缓冲和阻尼作用，）液体摩擦轴承具有很好的缓冲和阻尼作用，可以吸收振动，缓和冲击；可以吸收振动，缓和冲击；（5）滑动轴承的径向尺寸比滚动轴承的小（摩擦发）滑动轴承的径向尺寸比滚动轴承的小（摩擦发 生在轴瓦和轴颈表面之间，而滚动轴承的摩擦生在轴瓦和轴颈表面之间，而滚动轴承的摩擦 发生在套圈和滚动体之间）；发生在套圈和滚动体之间）；（6）但

3、起动过程不易形成油膜，摩擦阻力较大。）但起动过程不易形成油膜，摩擦阻力较大。（7）非液体摩擦滑动轴承：结构简单，使用方便，但摩擦损耗较大。适宜使用在剖分结构（如发动机连杆与曲轴之间）、适宜使用在剖分结构（如发动机连杆与曲轴之间）、高速高速重载或重载或低速、低速、高旋转精度高旋转精度等场所等场所11.2 滑动轴承的结构形式滑动轴承的结构形式11.2.1径向滑动轴承径向滑动轴承1.整体式径向滑动轴承整体式径向滑动轴承 轴颈轴颈+轴瓦轴瓦+轴承座轴承座 结构简单；但磨损结构简单；但磨损后后的的间隙无法调整间隙无法调整;轴颈只能从轴承端轴颈只能从轴承端部安装和拆卸部安装和拆卸2.剖分式径向滑动轴承（剖

4、分位置十分重要）剖分式径向滑动轴承（剖分位置十分重要）剖分式径向滑动轴承装拆方便剖分式径向滑动轴承装拆方便,还可以通过增减剖分还可以通过增减剖分面上的调整垫片的厚度来调整间隙面上的调整垫片的厚度来调整间隙。垂直载荷用垂直载荷用倾斜载荷用倾斜载荷用3.可调间隙轴承 4自动调心轴承5 多油楔滑动轴承多油楔滑动轴承当轴承具有一个压力区时称单油楔轴承当轴承具有一个压力区时称单油楔轴承椭圆轴承椭圆轴承摆动瓦多油楔轴承摆动瓦多油楔轴承三油楔轴承三油楔轴承11.2.2 推力滑动轴承推力滑动轴承l非液体摩擦推力轴承非液体摩擦推力轴承由轴承座和推力轴颈由轴承座和推力轴颈、推力轴瓦、推力轴瓦组成组成d0=(0.4

5、0.6)dd=d1+2S S=(0.10.3)d1 d0=1.1d1 S1=(23)S l液体摩擦推力轴承根据瓦块固定与否，分为固定瓦和摆动瓦推力轴承11.3 轴瓦的材料和结构轴瓦的材料和结构 滑动轴承材料指的是轴瓦材料滑动轴承材料指的是轴瓦材料 滑动轴承的失效形式主要是轴瓦的胶合和磨损滑动轴承的失效形式主要是轴瓦的胶合和磨损11.3.1对轴瓦材料的要求对轴瓦材料的要求（1）有足够的疲劳强度，保证足够的疲劳寿命；）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；）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，以提高效率、减小磨损；）有良好的减

6、摩性和耐磨性，以提高效率、减小磨损；（4）具有较好的抗胶合性，防止粘着磨损；）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；）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；）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；）良好的导热性，散热好、防止烧瓦；（8）经济性、加工工艺性好。）经济性、加工工艺性好。11.3.2常用的轴瓦材料及其性质常用的轴瓦材料及其性质 轴瓦材料可分为三类：轴瓦材料可分为三类：金属材料、粉末冶金材料和非金属材料金属材料、粉末冶金材料和非金属材料一

7、一.金属材料包括轴承合金、青铜、黄铜、铝合金和铸铁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：轴承合金又称白金或巴氏合金轴承合金又称白金或巴氏合金锡基轴承合金，如锡基轴承合金，如ZSnSb11Cu6，ZSnSb8Cu4，铅基轴承合金，如铅基轴承合金，如ZPbSb16Sn16Cu2,ZPbSb15Sn5Cu3Cd2，这两种轴承合金都有较好的跑合性、耐磨性和抗胶合性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。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，这层轴承在钢或铜制成的轴瓦内表面上浇注一层轴承合金，这

8、层轴承合金称轴承衬，钢或铜制成的轴瓦基体称瓦背。合金称轴承衬，钢或铜制成的轴瓦基体称瓦背。（2）青铜）青铜抗胶合能力仅次于轴承合金，强度较高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。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。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。铝青铜：抗冲击强、抗胶合差。（3）黄铜：）黄铜：滑动速度不高，综合性能不如轴承合金滑动速度不高，综合性能不如轴承合金和和青铜。青铜。（4）铝合金：）铝合金：强度高、导热好、价格便宜，抗胶合差、耐磨差。强度高、导热好、价格便宜，

9、抗胶合差、耐磨差。（5）铸铁：）铸铁：价格便宜，价格便宜，用于用于低速、轻载低速、轻载、不重要的轴承、不重要的轴承。二、二、粉末冶金材料：粉末冶金材料：含油轴承，含油轴承，由由铁铁-石墨石墨或或青铜青铜-石墨石墨粉末压制粉末压制并烧结而成并烧结而成三、非金属材料，如三、非金属材料，如轴承塑料：轴承塑料：摩擦摩擦因因数小，耐冲击，导热性数小，耐冲击，导热性差。差。11.3.3轴瓦结构轴瓦结构单金属轴瓦：单金属轴瓦：结构简单，成本低结构简单，成本低双金属轴瓦：双金属轴瓦：节省贵重金属节省贵重金属双金属轴瓦的瓦背和轴承衬的双金属轴瓦的瓦背和轴承衬的连连接形式接形式（见下表见下表）2.轴瓦结构形式轴瓦

10、结构形式l整体式轴瓦整体式轴瓦轴瓦和轴承座一般采用过盈配合轴瓦和轴承座一般采用过盈配合2.2.便于润滑的便于润滑的结构结构措施措施为了向摩擦表面间加注润滑剂为了向摩擦表面间加注润滑剂,在轴瓦上方开设注油孔，在轴在轴瓦上方开设注油孔，在轴瓦表内面开设油沟或油宝瓦表内面开设油沟或油宝l剖分式轴瓦剖分式轴瓦为了向摩擦表面输送为了向摩擦表面输送和分布润滑剂，在轴和分布润滑剂，在轴瓦内面开有油沟瓦内面开有油沟整整体体式式剖剖分分式式l轴瓦上的油沟轴瓦上的油沟油沟位置对承载能力的影响油沟位置对承载能力的影响液体摩擦轴承的油沟液体摩擦轴承的油沟应开在非承载区，周应开在非承载区，周向油沟应靠近轴承的向油沟应靠

11、近轴承的两端。两端。油室：油室：对某些载荷较大的轴承对某些载荷较大的轴承,在轴瓦内开有油室在轴瓦内开有油室缺图轴瓦的应用轴瓦的应用弹塑瓦滑动轴承应用弹塑瓦滑动轴承应用弹塑瓦推力轴承弹塑瓦推力轴承弹塑瓦滑动轴承应用弹塑瓦滑动轴承应用弹塑瓦导轴承弹塑瓦导轴承弹塑瓦滑动轴承应用弹塑瓦滑动轴承应用弹塑瓦径向轴承弹塑瓦径向轴承11.4 非液体摩擦轴承的计算非液体摩擦轴承的计算润滑状态：润滑状态：混合摩擦；混合摩擦；主要失效形式：主要失效形式：胶合和磨损；胶合和磨损；轴承轴承设计设计计算计算准则准则：保持边界膜不被破坏。保持边界膜不被破坏。轴承设计计算的条件式：轴承设计计算的条件式：对于跨度较大的轴对于跨

12、度较大的轴，由于轴的变形会造成边缘接触，由于轴的变形会造成边缘接触，局部压强很大，局部局部压强很大，局部 值很大，边界模会遭破坏，值很大，边界模会遭破坏，故应限制故应限制pv11.4.1非液体摩擦径向滑动轴承的计算非液体摩擦径向滑动轴承的计算1.验算压强验算压强 p 压强压强 p过大可能使轴瓦产生塑性变形破坏边界膜过大可能使轴瓦产生塑性变形破坏边界膜,应保证应保证压强不超过允许值压强不超过允许值p,即即2.验算验算 值值pvpv值大表明摩擦功大值大表明摩擦功大,温升大温升大,边界膜易破坏边界膜易破坏,其限制条件为其限制条件为:3.验算速度验算速度/MParFppLd/MPa.m/s60 100

13、060 1000rrFdnnFpvpvLdL/m/s60 1000dnvv11.4.2 非液体摩擦推力滑动轴承的计算非液体摩擦推力滑动轴承的计算1.验算压强验算压强 p2.验算验算 pvm值值 220/MPa4aFppZddk/MPa/m/smmpvpv0m2ddd11.4.3 非液体摩擦径向滑动轴承的配合非液体摩擦径向滑动轴承的配合11.5 液体动压润滑形成原理及基本方程液体动压润滑形成原理及基本方程液体摩擦轴承分为液体摩擦轴承分为:流体动压轴承流体动压轴承流体静压轴承流体静压轴承径向轴承径向轴承推力轴承推力轴承轴颈和轴承两相轴颈和轴承两相对运动表面间完对运动表面间完全被一层油膜所全被一层油

14、膜所分开分开弹性流体动弹性流体动压轴承压轴承11.5.1流体动压润滑形成原理流体动压润滑形成原理1.基本假设基本假设(1)两板间流体作层流运动；两板间流体作层流运动；(2)两板间流体是牛顿流体，其两板间流体是牛顿流体，其粘度只随温度的变化而改变粘度只随温度的变化而改变,忽忽略压力对粘度的影响，而且流略压力对粘度的影响，而且流体是不可压缩的；体是不可压缩的；(3)与两板与两板M、N相接触的流体层与板间无滑动出现；相接触的流体层与板间无滑动出现；（4）流体的重力和流动过程中产生的惯性力可以略去；）流体的重力和流动过程中产生的惯性力可以略去；（5）由于间隙很小，压力）由于间隙很小，压力p沿沿y方向大

15、小不变；方向大小不变；（6）平板沿）平板沿Z方向无限长，所以流体沿方向无限长，所以流体沿Z方向无流动。方向无流动。2.流体动压力的形成及承载原理流体动压力的形成及承载原理从层流运动的油膜中取一微单元体进行分析从层流运动的油膜中取一微单元体进行分析,可得可得22dpddxdy此式说明压力沿此式说明压力沿x方方向的变化率与速度向的变化率与速度梯度沿梯度沿y方向的变化方向的变化率成正比。率成正比。dpddxdy 将将ddy 代入代入得得流体动压力的形成和压力油膜承载原理流体动压力的形成和压力油膜承载原理靠运动表面带动粘性流体以足够的速度流经收敛形间隙时靠运动表面带动粘性流体以足够的速度流经收敛形间隙

16、时,流体内所产生压力叫流体动压力流体内所产生压力叫流体动压力间隙内具有动压力的油层称为流体动压油膜间隙内具有动压力的油层称为流体动压油膜3.形成流体动压的条件形成流体动压的条件形成流体动压的必要条件形成流体动压的必要条件:(1)流体必须流经收敛间隙流体必须流经收敛间隙,而而且间隙倾角越大则产生的油且间隙倾角越大则产生的油膜压力越大；膜压力越大；(2)流体必须有足够的速度；流体必须有足够的速度；(3)流体必须是粘性流体。流体必须是粘性流体。11.5.2 流体动压基本方程流体动压基本方程22dpddxdy变形并积分变形并积分036hhdpdxh 将将得得11.6 液体动压径向滑动轴承的计算液体动压

17、径向滑动轴承的计算11.6.1径向滑动轴承的工作过程径向滑动轴承的工作过程11.6.2 径向滑动轴承的几何参数及其基本方程的形式径向滑动轴承的几何参数及其基本方程的形式;Ddmm、-分别为轴承孔和轴颈的直径,径向滑动轴承的几何参数如下径向滑动轴承的几何参数如下,Ddmm 直径间隙,CRrmm 半径间隙Rrmm、分别为轴承孔和轴颈的半径，Lmm轴承长度，/L d轴承长径比/C r相对间隙eOOmm偏心距，/e C相对偏心距（偏心率）hmm沿圆周方向任一位置的间隙（油膜厚度），0hmm对应最大压力处的油膜厚度,minhmm最小油膜厚度，h=C+ecos hmin=C-e=C(1-)h0=C+eco

18、s0 0036dphhhhdxVdxh将、代入，整理得032coscos161cosdpVdr此式即为动压径向滑动轴此式即为动压径向滑动轴承的基本方程，承的基本方程，也就是压力沿圆周方向的也就是压力沿圆周方向的变化率。变化率。（11.8）dxrdh=C+ecos h0=C+ecos0/e C相对偏心距（偏心率）1032coscos61cosVpdr211032coscos6cos1cosyaVPdd压力沿圆周方向曲线方程压力沿圆周方向曲线方程微小面积上油膜力的垂直分量微小面积上油膜力的垂直分量单位长度上油膜力的垂直分量之和单位长度上油膜力的垂直分量之和11.6.3径向滑动轴承的承载径向滑动轴承

19、的承载量量系数和最小油膜厚度计算系数和最小油膜厚度计算油膜压力分布油膜压力分布微小面积微小面积影响最小油膜厚度的因素很多，可以用一个表示这些因素综影响最小油膜厚度的因素很多，可以用一个表示这些因素综合影响的无量纲数合影响的无量纲数承载量系数承载量系数CF来反映来反映ayrdpPcos.1.沿垂直方向的总油膜力沿垂直方向的总油膜力211032coscos6cos1cosyLaLVLPP LKddkLk 端泄系数，考虑端泄使油膜压力降低的系数2rFV LFC21103coscos6cos1cosFLCkdd （11-10）FC 叫作轴承的承载量系数（11-11）轴承稳定工作时轴承稳定工作时,外载荷

20、外载荷 rF与沿垂直方向的总油膜力与沿垂直方向的总油膜力P相平衡相平衡,即即211023(coscos)6cos()(1cos)rLV LFPddk22rrFFFCL VV则得：故最小油膜厚度必须满足最小油膜厚度必须满足:1m轴瓦表面的不平度，2m轴颈表面的不平度，minhm保证液体摩擦的最小油膜厚度许用值，K考虑表面几何形状误差、轴的弯曲变形2K 和安装误差的可靠性系数，通常取设计时设计时,根据长径比根据长径比L/d用式用式(11-11)计算计算 ,然后由滑动轴承然后由滑动轴承图查得图查得再由下式计算得再由下式计算得 。FCminhmin(1)(1)hCrFCminminhh21min Kh

21、11.6.4滑动轴承的热平衡计算滑动轴承的热平衡计算在热平衡状态，对于非压力供油的径向滑动轴承有在热平衡状态，对于非压力供油的径向滑动轴承有00risifFVc Q ttKA tt0,ittt 令由上式可得fssQfpCpQKKcc CVdLVVt=fCf式中：式中：轴承的摩擦特性数轴承的摩擦特性数VdLQCQ轴承的流量系数轴承的流量系数Cf、CQ是无量纲参数，是相对偏心距是无量纲参数，是相对偏心距和长径比和长径比L/d的函数的函数m由温升 t和平均温度t 可得2mttt0oC2imtttoC一般取 tm=50 t0=(6070)ti=(3040)oCoCoC11.6.5 耗油量和摩擦功率耗油

22、量和摩擦功率（1）耗油量）耗油量3/QQ msCL d V（2）摩擦功率）摩擦功率/WfrPf F V11.6.6 滑动轴承主要参数和选择滑动轴承主要参数和选择在液体摩擦滑动轴承设计中已知条件通常是：在液体摩擦滑动轴承设计中已知条件通常是：作用在轴颈上的径向载荷作用在轴颈上的径向载荷 ，轴颈直径，轴颈直径 和轴的转数和轴的转数 ，以及轴承的工作条件等。以及轴承的工作条件等。轴承的设计计算就是选择合适的参数，使轴承的最小油膜轴承的设计计算就是选择合适的参数，使轴承的最小油膜厚度（厚度（）满足式（）满足式（11-12），使温升（），使温升（）在规定的范）在规定的范围围rFdnminht1.轴承长轴

23、承长径径比比L/d的选择的选择2.相对间隙相对间隙=C/r和轴承配合的选择和轴承配合的选择选择选择的经验公式为的经验公式为30.25=0.61.010 V按最大间隙计算最小油膜厚度按最大间隙计算最小油膜厚度按最小间隙进行热平衡计算按最小间隙进行热平衡计算 L/d大时：轴瓦压强变小、最小油膜厚度增加、承载能力变大大时：轴瓦压强变小、最小油膜厚度增加、承载能力变大 油流量变小、温升高，边缘易接触。油流量变小、温升高，边缘易接触。对最小油膜厚度、摩擦功、对最小油膜厚度、摩擦功、流量、平均温度均有影响。流量、平均温度均有影响。3.润滑油的选择及粘度的确定润滑油的选择及粘度的确定4.最小油膜厚度许用值的

24、确定最小油膜厚度许用值的确定粘度高：油膜厚度大、承载能力大，易发热。粘度高：油膜厚度大、承载能力大，易发热。载荷大：选高粘度油载荷大：选高粘度油由表面不平度来确定由表面不平度来确定 hmin=K(1+2)速度高：选低粘度油速度高：选低粘度油11.6.7 滑动轴承摩擦特性曲线滑动轴承摩擦特性曲线润滑油的内摩擦力与轴承的摩擦特性系数润滑油的内摩擦力与轴承的摩擦特性系数 有关。有关。pV/1、液体摩擦状态、液体摩擦状态速度与载荷的变化引起粘速度与载荷的变化引起粘度与摩擦系数的变化，使度与摩擦系数的变化，使轴承处于某一平衡状态轴承处于某一平衡状态2、混合摩擦状态、混合摩擦状态当载荷增大时，进入部当载荷

25、增大时，进入部分膜状态分膜状态3、边界摩擦状态、边界摩擦状态当速度变小时，边界膜当速度变小时，边界膜润滑润滑21R11.7 其它形式滑动轴承简介其它形式滑动轴承简介11.7.1 自润滑轴承自润滑轴承在无润滑剂润滑的条件下，靠轴承材料本身的自润滑性润滑在无润滑剂润滑的条件下，靠轴承材料本身的自润滑性润滑的轴承。的轴承。常用轴瓦材料：工程塑料、碳常用轴瓦材料：工程塑料、碳石墨、石墨。石墨、石墨。11.7.3 气体润滑轴承气体润滑轴承润滑剂是气体，适用于高速、高温、低温，摩擦小及有放射线的场合润滑剂是气体，适用于高速、高温、低温，摩擦小及有放射线的场合图11.29图11.3011.8 润滑剂与润滑装置润滑剂与润滑装置11.8.1 滑动轴承用润滑剂的选择滑动轴承用润滑剂的选择1.液体摩擦轴承用润滑油的选择液体摩擦轴承用润滑油的选择(1)重载有冲击时的选择较高的粘度重载有冲击时的选择较高的粘度;(2)高速、轻载时选择较低的粘度高速、轻载时选择较低的粘度2.非液体摩擦轴承用润滑剂的选择非液体摩擦轴承用润滑剂的选择非液体摩擦轴承有的用润滑油非液体摩擦轴承有的用润滑油,有的用润滑脂。这要用系数有的用润滑脂。这要用系数K来估来估计计3Kp v当当 时可选用润滑脂来润滑时可选用润滑脂来润滑,时则需用润滑油润滑时则需用润滑油润滑2K 2K