12 第十二章 滑动轴承.pptx

第1页：滑动轴承封面

滑动轴承封面

第十二章滑动轴承

第2页：整体式径向滑动轴承

整体式径向滑动轴承

第3页：

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第9页：

第10页：12.1 概述滑动轴承的基本结构

12.1 概述滑动轴承的基本结构

第11页：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

按滑动轴承承受载荷的方向可分为:径向滑动轴承推力滑动轴承一、滑动轴承的分类

第12页：非液体摩擦轴承

非液体摩擦轴承

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:液体动压润滑轴承液体摩擦轴承液体静压润滑轴承

第13页：摩擦的分类

摩擦的分类

• 1、内摩擦：发生在物质内部，阻碍分子间相对运动的摩擦。
• 2、外摩擦：当相互接触的两个物体发生相对滑动或有相对滑动的趋势时，在接触表面上产生的阻碍相对滑动的摩擦。

第14页：根据摩擦表面间存在润滑剂的情况

根据摩擦表面间存在润滑剂的情况

摩擦又分为：干摩擦；

边界摩擦；

液体摩擦；

混合摩擦。

第15页：干摩擦

干摩擦

• 1、干摩擦
• 定义及特点：干摩擦是指表面间无任何润滑剂或保护膜的纯金属接触时的摩擦。此时，摩擦系数最大，f>0.3，伴随有大量的摩擦功损耗和严重的磨损，在滑动轴承中表现为强烈的升温，甚至把轴瓦烧毁。所以在滑动轴承中不允许出现干摩擦。

第16页：边界摩擦

边界摩擦

• 2、边界摩擦
• 定义及特点：两摩擦面间加入润滑油后，在金属表面会形成一层边界膜，它可能是物理吸附膜，也可能是化学反应膜。边界油膜很薄(厚度小于1μm)，不足以将两金属表面完全分开，在相互运动时两金属表面微观的凸峰部分仍将相互接触，这种状态叫边界摩擦（边界润滑）。

第17页：流体摩擦

流体摩擦

• 3、流体摩擦
• 定义及特点两摩擦表面被流体（液体或气体）完全隔开，没有金属表面间的摩擦，只有流体之间的摩擦，这种摩擦叫流体摩擦，属于内摩擦。流体摩擦的摩擦系数很小（f=0.001～0.13）,不会发生金属表面的磨损，是理想的摩擦状态。但实现流体摩擦（流体润滑）必须具备一定的条件。

第18页：混合摩擦

混合摩擦

• 4、混合摩擦
• 定义：两摩擦面间同时存在干摩擦、边界摩擦和流体摩擦的现象称混合摩擦状态。

第19页：概述滑动轴承的基本结构

概述滑动轴承的基本结构

0.90.80.70.60.50.40.30.20.101流体润滑弹流润滑边界摩擦干摩擦摩擦系数直观比较

第20页：滑动轴承的特点和应用非液体摩擦

滑动轴承的特点和应用非液体摩擦

二、滑动轴承的特点和应用非液体摩擦滑动轴承：结构简单，使用方便。

损耗较大。

液体摩擦轴承的特点有：1在高速重载下能正常工作，寿命长。

2精度高，液体摩擦轴承磨损小3滑动轴承可做成剖分式的，能满足特殊结构的需要。

第21页：液体摩擦轴承具有很好的缓

液体摩擦轴承具有很好的缓

（4）液体摩擦轴承具有很好的缓冲和阻尼作用，可以吸收震动，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）。

6起动摩擦阻力较大。

滑动轴承的应用场合１．高速、高精度、重载的场合；

如汽轮发电机、水轮发电机、机床等。

２．极大型的、极微型的、极简单的场合；

如自动化办公设备等。

3.结构上要求剖分的场合；

如曲轴轴承4.受冲击与振动载荷的场合；

如轧钢机。

第22页：12.2 滑动轴承的结构形式一

12.2 滑动轴承的结构形式一

• 径向滑动轴承1.整体式径向滑动轴承
• 轴颈+轴瓦+轴承座
• 结构简单；但磨损后间隙过大时无法调整;轴颈只能从轴承端部安装和拆卸由轴承座1和轴承套（轴瓦）2组成。轴承套（轴瓦）压装在轴承座中。轴承座应用螺栓与机座联接，顶部设有安装注油油杯的螺纹孔。

第23页：剖分式径向滑动轴承剖分式径向滑

剖分式径向滑动轴承剖分式径向滑

2.剖分式径向滑动轴承剖分式径向滑动轴承装拆方便,还可以通过增减剖分面上的调整垫片的厚度来调整间隙。

第24页：结构及特点由轴承盖

结构及特点由轴承盖

结构及特点由轴承盖1、轴承座2、剖分轴瓦3和双头螺柱4等组成。

根据所受载荷的方向，剖分面应尽量取在垂直于载荷的直径平面内，通常为180°剖分。

剖分式滑动轴承在拆装轴时，轴颈不需要轴向移动，拆装方便。

适当增减轴瓦剖分面间的调整垫片，可调节轴颈与轴承间的间隙。

第25页：

第26页：推力滑动轴承推力轴承由轴承座和

推力滑动轴承推力轴承由轴承座和

二、推力滑动轴承推力轴承由轴承座和推力轴颈组成固定瓦推力轴承结构

第27页：自动调心式滑动轴承轴瓦能摆动

自动调心式滑动轴承轴瓦能摆动

三、自动调心式滑动轴承轴瓦能摆动，适应轴的变形用于支承跨距较大或多支点的长轴

第28页：12.3 轴瓦的材料

12.3 轴瓦的材料

• 和结构
• 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一、对轴瓦材料的要求1有足够的疲劳强度2有足够的抗压强度3有良好的减磨性和耐磨性4具有较好的抗胶合性5对润滑油要有较好的吸附能力6有较好的适应性和嵌藏性7良好的导热性（8）经济性、加工工艺性好

第29页：常用的轴瓦材料及其性质

常用的轴瓦材料及其性质

• 二、常用的轴瓦材料及其性质
• 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，钢或铜制成的轴瓦机体称瓦背。

第30页：青铜抗胶合能力仅次于轴承

青铜抗胶合能力仅次于轴承

（2）青铜抗胶合能力仅次于轴承合金，强度较高铅青铜铝青铜铸锡磷青铜3黄铜4铝合金5铸铁6粉末冶金材料7轴承塑料

第31页：轴承材料最高工作温度非金

轴承材料最高工作温度非金

最大许用值(1)轴承材料最高工作温度非金属材料t(。

C)[pV](MPam/s)[V](m/s)[p](MPa)1200.181341酚醛树脂0.11(0.05m/s)0.09(0.5m/s)39014尼龙105<0.09(5m/s)0.03(0.05m/s)0.01(0.5m/s)<0.01(5m/s)57聚碳酸酯1000.1314醛缩醇2604(0.05m/s)12聚酰亚胺2500.04(0.05m/s)0.06(0.5m/s)<0.09(5m/s)1.33聚四氟乙烯(PTFE)2500.90.8400PTFE织物2500.5517填充PTFE4000.5(干)5.25(润滑)134碳-石墨650.5350.34橡胶

第32页：轴瓦结构轴瓦的瓦背和轴承衬的联接形式

轴瓦结构轴瓦的瓦背和轴承衬的联接形式

三、轴瓦结构轴瓦的瓦背和轴承衬的联接形式见下表沟槽形状轴承衬厚度应用场合轴承衬材料瓦背材料s=0.01d用于高速重载有冲击的轴承轴承合金或铅青铜钢铸铁s=0.01d用于振动及冲击载荷下的轴承轴承合金s=0.01d用于平稳载荷下工作的轴承轴承合金铸铁s=0.01d用于高速重载的重要轴承轴承合金青铜

第33页：轴瓦结构轴承衬与瓦背的结合形式

轴瓦结构轴承衬与瓦背的结合形式

第34页：整体式轴瓦

整体式轴瓦

轴瓦在轴承座中应可靠固定，轴瓦形状和结构尺寸应保证润滑良好，散热容易，并有一定的强度和刚度，装拆方便。

第35页：整体式轴瓦实例轴瓦和轴承一般采用过盈配合

整体式轴瓦实例轴瓦和轴承一般采用过盈配合

第36页：剖分式轴瓦为了向摩擦表面间加注润滑剂

剖分式轴瓦为了向摩擦表面间加注润滑剂

在轴承上方开设注油孔

第37页：剖分式轴瓦实例

剖分式轴瓦实例

第38页：为了向摩擦表面输送和分布润滑剂

为了向摩擦表面输送和分布润滑剂

在轴瓦内表面开有油沟。

第39页：注意：轴向油沟不得在轴承的全长上开通

注意：轴向油沟不得在轴承的全长上开通

以免润滑剂流失过多。

液体摩擦轴承的油沟应开在非承载区，周向油沟应开在轴承的两端，以免影响承载能力。

第40页：对某些承载较大的轴承

对某些承载较大的轴承

为使润滑油沿轴向能较均匀的分布在轴瓦内开有油室。

第41页：12.4 非液体摩擦轴承的计算

12.4 非液体摩擦轴承的计算

• ≤[p]FrL×dMPap=2.验算pv值pv值大表明摩擦功大,温升大,边界膜易破坏,其限制条件为:pv==≤[pv]Fr×π×d×nL×d×60×1000π×n×Fr60×1000LMPa·m/s
• 主要失效形式：胶合和磨损，限制fPV一、非液体摩擦径向滑动轴承的计算1.验算压强压强P过大可能是轴瓦产生塑性变形破坏边界膜,而且一旦出现干摩擦状态则加速磨损。应保证压强不超过允许值[p],即

第42页：对于跨度较大的轴

对于跨度较大的轴

π×d×nυ=≤[υ]60×1000m/sMPa3.验算速度υ)4FaZ(d202πp=≤[p]−d×k2.验算pυm值二、非液体摩擦推力滑动轴承的计算1.验算压强ppυm≤[pυm]MPa×m/s三、非液体摩擦径向滑动轴承的配合

第43页：12.5 液体动压形成原理

12.5 液体动压形成原理

及基本方程流体动压轴承液体摩擦轴承分为:流体静压轴承径向轴承推力轴承轴颈和轴承两相对运动表面间完全被一层油膜所分开

第44页：两板间流体作层流运动

两板间流体作层流运动

一、流体动压润滑形成原理1.基本假设(1)两板间流体作层流运动;

(2)两板间流体是牛顿流体,其粘度只随温度的变化而改变,忽略压力对粘度的影响,而且流体是不可压缩的;

(3)与两板M、N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;

5由于间隙很小，压力沿y方向大小不变;

6平板沿Z方向无限长，所以流体沿Z方向无流动。

第45页：前后向压力

前后向压力

∂pp+∂xdx∂ττ+∂ydy上下面剪切应力p2.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,可得

第46页：由x方向的力平衡条件

由x方向的力平衡条件

得∂p=−∂τ∂x∂y代入牛顿粘性流体定律：∂yτ=−η∂u∂p=η∂2u∂x∂y2此式说明压力沿x方向的变化率与速度梯度沿y方向的变化率成正比。

第47页：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,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

第48页：流体必须流经收敛间隙

流体必须流经收敛间隙

3.形成流体动压的条件形成流体动压的必要条件是:(1)流体必须流经收敛间隙,而且间隙倾角越大则产生的油膜压力越大。

(2)流体必须有足够的速度(3)流体必须是粘性流体二、流体动压基本方程dp=ηd2υdxdy2

第49页：液体动压形成原理

液体动压形成原理

21+cy+cu=1∂py22η∂xy=h时，u=0，得积分常数c1、c2h2η∂xu=v(h−y)−y(h−y)×∂p由于假设p沿y方向不变，二次积分y=0时，u=v；

第50页：不计侧漏

不计侧漏

沿x方向，任一截面单位宽度的流量为30hh−×hQ=udy=∫v1∂p212η∂xmax0，p=p处油膜厚度为h流量：02Q=vh02vh1×∂ph3=vh−212η∂xh3∂x∂p=6ηvh−h0一维雷诺流体动力润滑方程

第51页：12.6 液体动压径向滑动轴承的计算一

12.6 液体动压径向滑动轴承的计算一

径向滑动轴承的工作过程

第52页：

第53页：径向滑动轴承的几何参数及其基本方程

径向滑动轴承的几何参数及其基本方程

二、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如下D、d—分别为轴承孔和轴颈的直径,mm;

Δ=D−d—直径间隙,mmC=R−r—半径间隙,mmR、r—分别为轴承孔和轴颈的半径，mmL—轴承长度，mmL/d—轴承长径比ψ=C/r—相对间隙e=OO'—偏心距，mmε=e/C—相对偏心距（偏心率）h—沿圆周方向任一位置的间隙（油膜厚度），mmh0—对应最大压力处的油膜厚度,mmhmin—最小油膜厚度，mm

第54页：液体动压径向滑动轴承的计算一

液体动压径向滑动轴承的计算一

0dxh3dph−h将h、h0、dx代入=6η×V，整理得dφrψ2dp=6ηV1ε(cosφ−cosφ0)(1+εcosφ)3此式即为动压径向滑动轴承的基本方程（12-8）dx=rdφh0=C(1+εcosφ0)h=C(1+εcosφ)当=时，最小油膜厚度hmin=C(1−ε)=ψr(1−ε)

第55页：径向滑动轴承的承载系数

径向滑动轴承的承载系数

三、径向滑动轴承的承载系数和最小油膜厚度计算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—承载量系数对（12-8）积分整理得:沿垂直方向的总油膜力()(1103aLφψφ2εcosφ−cosφP=6η×VLdφ×cosπ−φ+φ)dφ×k(1+ε×cosφ)2∫φ∫φkL—端泄系数，考虑端泄使油膜压力降低的系数

第56页：液体动压径向滑动轴承的计算一

液体动压径向滑动轴承的计算一

rFψ2F=η×V×LC()(0Fφ2φαC=6kdφ×cosφπ−φ+φ)dφε×cosφ−cosφ(1+εcosφ)3L∫φ1∫φ1（12-10）由式（12-10）可得CFFψ2Fψ2LηVηV=r=rCF叫作轴承的承载量系数（12-11）轴承稳定工作时,外载荷Fr和总油膜力的垂直分量P相平衡,即

第57页：设计时,根据长径比L/d´用式

设计时,根据长径比L/d´用式

(12-11)计算CF,图查得εhmin=C(1−ε)=ψr(1−ε)最小油膜厚度必须满足hmin≥[hmin]=K(δ1+δ2),mmδ1—轴瓦表面的不平度，μmδ2—轴颈表面的不平度，μm[hmin]—保证液体摩擦的最小油膜厚度许用值，μmK—考虑表面几何形状误差、轴的弯曲变形和安装误差的可靠性系数，通常取K≥2然后由滑动轴承CF−ε

第58页：滑动轴承的热平衡计算在热平衡状态

滑动轴承的热平衡计算在热平衡状态

四、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fFrV=cρQ(t0−ti)+Ks×A(t0−ti)ρ—润滑油的密度c—润滑油的比热Ks—轴承体的散热系数A—轴承体散热面积t0—润滑油的出口温度ti—润滑油的入口温度

第59页：液体动压径向滑动轴承的计算一

液体动压径向滑动轴承的计算一

令Δt=t0−ti,由上式可得QcρcρCψVf×pCf×pQ+πKsψVdLψV+πKsΔt=ψ=f式中C=f—轴承的摩擦系数ψQψVdLQC=—轴承的流量系数由温升Δt和平均温度tm可得2mt=t+Δt0oC2imt=t−ΔtoC

第60页：耗油量

耗油量

五、耗油量和摩擦功率（1）耗油量3QQ=C×ψ×L×d×V,m/s（2）摩擦功率Pf=f×Fr×VW六、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：作用在轴颈上的径向载荷Fr，轴颈直径d和轴的转数n，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）满足式（12-12），使温升小油膜厚度（hmin（Δt）在规定的范围

第61页：轴承长颈比L/d的选择

轴承长颈比L/d的选择

1.轴承长颈比L/d的选择：高速取小值，低速重载取大值。

2.相对间隙ψ和轴承配合的选择：按大间隙时计算最小油膜厚度，最小间隙进行热平衡计算选择ψ的经验公式为ψ=(0.6D1.0)×10−3V0.253.润滑油的选择及粘度的确定：载荷大选大粘度，速度高选低粘度4.最小油膜厚度许用值的确定

第62页：滑动轴承摩擦特性曲线

滑动轴承摩擦特性曲线

七、滑动轴承摩擦特性曲线

第63页：12.7 多油楔动压轴承简介一

12.7 多油楔动压轴承简介一

多油楔滑动轴承当轴承具有一个压力区时称单油楔轴承椭圆轴承摆动瓦多油楔轴承三油楔轴承

第64页：多油楔推力轴承

多油楔推力轴承

二、多油楔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

第65页：12.8 润滑剂

12.8 润滑剂

与润滑装置一、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(1)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2.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,有的用润滑脂。

这要用系数K来估计K=p×v3当K≤2时可选用润滑脂来润滑,K>2时则需用润滑油润滑

第66页：润滑方式及润滑装置

润滑方式及润滑装置

二、润滑方式及润滑装置注油器针阀式油杯润滑方式有连续润滑和间歇润滑用润滑脂时，一般采用间歇式润滑。

用润滑油时，对于小型、低速或间歇运动的机器也可采用间歇式润滑。

第67页：比较重要的轴承应当采用连续润滑方式

比较重要的轴承应当采用连续润滑方式

常用的连续润滑有以下几种：滴油润滑油杯润滑浸油润滑飞溅润滑压力循环润滑油芯式油杯油杯润滑盖杯体接头油芯盖杯体接头油芯

第68页：图中几种情况是否都能建立流体动压润滑

图中几种情况是否都能建立流体动压润滑

1图中几种情况是否都能建立流体动压润滑？

为什么？

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第70页：润滑剂

润滑剂

hmin>[hmin],该滑动轴承可以实现液[hmin]/mm=2*(0.0032+0.0063)=0.019体摩擦。

第71页：设计一离心机用液体摩擦轴承

设计一离心机用液体摩擦轴承

载荷方向一定，工作稳定，采用对开轴瓦，作用在轴颈上的径向载荷Fr＝38000N，轴的转速n=1500r/min，轴颈直径d=115mm。

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