《滑動軸承》PPT課件.ppt

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1、滑動軸承是一種工作在滑動摩擦狀態(tài)下的軸承，其基本結(jié)構(gòu)包括軸瓦和軸頸?；瑒虞S承主要用于滾動軸承難以滿足工作要求的場合，如高轉(zhuǎn)速、長壽命、低摩擦阻力、承受大的沖擊載荷、低噪聲和無污染等場合。,,,,基本要求,重點(diǎn)難點(diǎn),主要內(nèi)容,,基本要求：,1.掌握以不完全液體潤滑徑向滑動軸承和液體動壓潤滑徑向滑動軸承的計算。 2.掌握滑動軸承的類型、結(jié)構(gòu)、軸瓦材料等基本知識。 3.了解軸承參數(shù)，如寬徑比、相對間隙、偏心率、最小油膜厚度等大小對軸承性能的影響，掌握選取原則。,,不完全液體潤滑徑向滑動軸承和液體動壓潤滑徑向滑動軸承的計算,液體動力潤滑的基本方程式,重點(diǎn)：,難點(diǎn)：,,17.1 概述,17.2 徑向滑動

2、軸承的主要類型,17.3 滑動軸承的材料,17.4 軸瓦結(jié)構(gòu),17.5 軸承潤滑材料,17.6 潤滑方法,17.7 滑動軸承的條件性計算,17.8 液體動力潤滑的基本方程式,17.9 液體動力潤滑徑向軸承的計算,,（1）支承軸及軸上零件，并保持軸的旋轉(zhuǎn)精度；(2）減小轉(zhuǎn)軸與支承間的摩擦和磨損。,17.1 概述,2、分類,,1、功用：,軸承分類,流體摩擦、邊界摩擦、混合摩擦必須在一定潤滑條件下實(shí)現(xiàn)，所以常稱為液體潤滑、邊界潤滑和混合潤滑。 當(dāng)載荷很大、工作溫度很低或很高時，常用石墨、二硫化鉬等潤滑劑潤滑，稱為固體潤滑。,17.1 概述,本章主要討論混合潤滑軸承和液體潤滑軸承。,3、摩擦種類,4、

3、滑動軸承的應(yīng)用,5、滑動軸承設(shè)計內(nèi)容 1）決定軸承的結(jié)構(gòu)型式； 2）選擇軸瓦和軸承襯材料； 3）決定軸承結(jié)構(gòu)參數(shù)； 4）選擇潤滑劑和潤滑方法 5）計算軸承的工作能力。,17.1 概述,,,,,組成： 軸承座（常為鑄鐵）、軸套（開油孔，內(nèi)表面開 油溝以送油） 優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡單。用于低速、載荷不大、間歇工作的機(jī)器上 缺點(diǎn)：磨損間隙無法調(diào)整，軸頸只能從端部裝入，對中間軸頸的軸無法安裝。,圖17.1整體式徑向滑動軸承,17.2 徑向滑動軸承的主要類型,17.2.1 整體式,圖17.2 剖分式徑向滑動軸承,17.2.2 剖分式,剖分面,17.2 徑向滑動軸承的主要類型,軸承剖分面： （最好與載荷垂直）多數(shù)

4、是水平，也有傾斜的。常為階梯形，以便定位與防止錯動。,主要參數(shù)之一： 寬徑比（B/d）：軸承寬度與直徑之比。,寬徑比（B/d）1.5，可以采用自動調(diào)心軸承。,17.2.2 剖分式,17.2.3 自動調(diào)心軸承,,球,軸瓦可自動調(diào)位 適應(yīng)軸頸在軸彎曲 時所產(chǎn)生的傾斜。,,17.3.1 對軸承材料的要求,17.3 滑動軸承的材料,軸承材料：軸瓦和軸承襯的材料。,選用何種材料，取決于失效形式。,主要失效形式是軸瓦磨損、疲勞損壞及軸承 襯脫落。,1）強(qiáng)度、塑性、順應(yīng)性和嵌藏性；2）磨合性、耐磨性、減摩性好；3）耐腐蝕；4）潤滑性能和熱化學(xué)性；5）工藝性；6）經(jīng)濟(jì)性。,17.3.2 軸承材料的分類,,1)

5、金屬材料,2）多孔質(zhì)金屬材料,3）非金屬材料,,軸承合金，青銅（表17.1）,,粉末冶金材料,,塑料、橡膠、硬木等。,,常用材料,,17.4 軸瓦結(jié)構(gòu),17.4.1 軸瓦和軸承襯,整體式軸瓦,軸瓦的固定,為改善軸瓦表面的摩擦性質(zhì)，常在其內(nèi)表面上澆注一層或兩層減摩材料，通常稱為軸承襯，所以軸瓦又有雙金屬軸瓦和三金屬軸瓦。,17.4.1 軸瓦和軸承襯,軸承襯背上的溝槽形式,,,軸承襯的厚度應(yīng)隨軸承直徑的增大而增大，一般由十分之幾毫米到6mm .,17.4.2 油孔、油溝和油室,油室：起貯油、穩(wěn)定供油的作用。,常見油溝的形狀見圖17.6(非承載軸瓦),17.4.1 軸瓦和軸承襯,,油孔： 用來供油,

6、,油溝輸送和分 布潤滑油；軸向 油溝較B小。,,圖17.7 不正確的油溝會降低油膜的承載能力,油溝位置不能開在 承載區(qū),17.4.2 油孔、油溝和油室,軸向油溝也可開在軸瓦剖分面上，但軸向油溝應(yīng)較軸承寬度短，以免油從油溝端部大量流失。,17.4.2 油孔、油溝和油室,,,17.5 軸承潤滑材料,潤滑的目的：,減小摩擦功耗、降低磨損率，同時還起冷卻、防塵、防銹以及吸振等作用。,常用的潤滑材料：,,主要物理及化學(xué)性能指標(biāo)：,17.5.1 潤滑油,選擇軸承用油的粘度時，應(yīng)考慮軸承壓力、滑動速度、摩擦表面狀況、潤滑方式等條件。,粘度、黏度指數(shù)、油性、閃點(diǎn)、凝點(diǎn)、酸值、殘?zhí)剂康取τ趧訅簼櫥S承，粘度是

7、最重要的指標(biāo)，也是選擇用油的主要依據(jù)。,潤滑油粘度,潤滑油層流流動,液體的動力粘度,1.粘度單位,切向力與速度梯度成正比。,長寬高各1m的液體，上、下平面發(fā)生1m/s相對速度需要的切向力為1N時，該液體的粘度為1Pa.s即1N.s/m2,運(yùn)動粘度,m2/s,17.5.2 潤滑脂,軸頸速度12m/s可采用脂潤滑。 潤滑脂是用礦物油與各種稠化劑（鈣、鈉、鋁等金屬皂）混合制成。其稠度大，不易流失，承載力也較大，但物理和化學(xué)性質(zhì)不如潤滑油穩(wěn)定，摩擦功耗大，不宜在溫度變化大或高速下使用。工業(yè)上應(yīng)用最廣的潤滑脂是鈣基潤滑脂 。,,向軸承供應(yīng)潤滑油或潤滑脂的方法。,17.6 潤滑方法,17.6.1 油潤滑,

8、間歇供油：用油壺或油杯供油，見圖17.9。連續(xù)：供油比較可靠，連續(xù)供油方法見圖17.10。,潤滑脂只能間歇供油。潤滑杯（黃油杯）是應(yīng)用最廣的脂潤滑裝置。也常用黃油槍向軸承補(bǔ)充潤滑脂。,17.6.2 脂潤滑,潤滑方式的選擇：根據(jù)系數(shù)k選定。,,,,,,k216針閥式注油油杯潤滑； k1632油環(huán)或飛濺潤滑； k32壓力循環(huán)潤滑。,用潤滑脂，油杯潤滑；,17.6.2 脂潤滑,,潤滑杯（黃油杯）是應(yīng)用最廣的脂潤滑裝置。也常用黃油槍向軸承補(bǔ)充潤滑脂。,,17.7 滑動軸承的條件性計算,磨粒磨損、粘著磨損、刮傷、軸承襯剝落、腐蝕。,對于工作要求不高、v較低，載荷不大，難以 維護(hù)等條件下工作的軸承，往往設(shè)

9、計成非流體摩 擦滑動軸承（混合潤滑軸承）。,主要失效形式：,防止失效的關(guān)鍵在于能否保證軸頸和軸瓦間形成一層邊界油膜。,混合潤滑軸承的設(shè)計計算，主要是在軸承 直徑d和寬度B確定以后，進(jìn)行工作能力的計算： 驗(yàn)算p、pv、v是否超過許用值。,17.7 滑動軸承的條件性計算,17.7.1 徑向軸承,設(shè)計時，一般已知d，n（r/min）和軸承 載荷F。按如下步驟：,1、根據(jù)工作條件、使用要求，確定軸承 結(jié)構(gòu)形式，并按表17.1、17.2選軸承材料； 2、選B/d，求出B； 3、驗(yàn)算工作能力。,,1) 限制軸承平均壓強(qiáng)p 為防止過度磨損,,2）限制軸承pv,MPa,3) 限制滑動速度v,軸承材料的最高許

10、用p、v、pv 值見表17.1、17.2。常用機(jī)器徑向軸承的 p、v，pv見表17.4。,17.7.1 徑向軸承,17.7.2 推力軸承,結(jié)構(gòu)如圖17.12所示。用來承受軸向載荷。,圖17.12 普通推力軸頸,,當(dāng)與徑向軸承聯(lián)合使用時，可承受復(fù)合載荷。a)實(shí)心端面軸頸；b)空心端面軸頸;c)環(huán)狀軸頸；d)多環(huán)軸頸。,混合摩擦潤滑推力軸承，應(yīng)驗(yàn)算p、pv,（17.5）,,（17.6）,17.7.2 推力軸承,多環(huán)軸頸，各環(huán)受力不均勻，p、pv應(yīng)降低50 .,液體動力潤滑軸承在起動、停車時處于混合摩擦狀態(tài)，所以設(shè)計時也需進(jìn)行上述計算。,17.7.2 推力軸承,,1) 在滑動表面間用足以平衡外載的壓

11、力輸入潤滑油，人為使兩表面分離。用這種方法來實(shí)現(xiàn)液體摩擦的軸承稱為液體靜壓軸承； 2)利用軸頸本身回轉(zhuǎn)時的泵油作用，把油帶入摩擦面間，建立壓力油膜而把摩擦面分開，用此方法實(shí)現(xiàn)液體摩擦的軸承稱為液體動壓軸承。,17.8 液體動力潤滑的基本方程式,獲得液體摩擦的有兩種方法：,17.8.1 雷諾潤滑方程式,,,,設(shè)：1)忽略壓力對油粘度的影響；2)油沿z向 無流動；3)油為層流流動；4)油與工作表面 吸附牢固；5)不計油慣性力、重力；6)油不 可壓縮等。,17.8.1 雷諾潤滑方程式,據(jù)X方向的平衡條件得：,,,12-7積分得：,17.8.1 雷諾潤滑方程式,上式整理后得：,將,對Y求導(dǎo)代入上式：,

12、,（12-7）,（12-6),1.油層的速度分布,，,邊界條件：y0，u=v；yh, u0，求得：,將C1、C2代入上式，得到：,,,,分析任一截面沿x方向單位寬度流量,（a）,2.潤滑油流量,17.8.1 雷諾潤滑方程式,設(shè)油壓最大處間隙,在此截面上,,（b）,,連續(xù)流動時，流量不變（a）（b），得到：,（17.7）,17.8.1 雷諾潤滑方程式,一維雷諾動力潤滑方程式,17.8.2 油楔承載機(jī)理,由,油壓變化與，v，油膜厚度變化有關(guān)。,由式17.7，可求任一位置處的油膜壓力p， 整個油膜壓力之和即為油膜承載能力。 正常工作情況下，油膜承載力應(yīng)與外載平衡。,（1） 潤滑油要有一定粘度，越大，

13、承載力越大； （2）要有相當(dāng)?shù)南鄬瑒铀俣葀，一定范圍內(nèi)，油膜承載力與v成正比關(guān)系； （3）足夠充分的供油量； （4）相對滑動表面間必須形成收斂形間隙 （稱油楔），即移動件帶著油從大口進(jìn)入， 從小口流出。,17.8.2 油楔承載機(jī)理,油膜承載力的建立必須滿足的條件：,,圖 17.14 a),,即隨x增大，p也在增大，任一處油壓pp（入口）,即隨x增大，p在減小，任一處油壓pp（出口）,17.8.2 油楔承載機(jī)理,P沿x方向呈拋物線分布。 油膜必須呈收斂楔形，才能使各處油壓pp （人口或出口），產(chǎn)生正壓力以支撐外載。,,，,b) 兩滑動表面平行，處處油膜厚度相等,c) 兩滑動表面呈擴(kuò)散楔形,故不

14、能產(chǎn)生高于外面壓力的油壓以承受外載。,故不僅不能產(chǎn)生正壓力以支承外載，還會 產(chǎn)生使兩表面相吸的力。,17.8.2 油楔承載機(jī)理,,,,,1)起動階段：n=0，干摩；,17.9 液體動力潤滑徑向軸承的計算,17.9.1 動力潤滑狀態(tài)的建立,2)不穩(wěn)定 潤滑階段,3)液體動力潤滑階段,,,,,17.9.2 幾何關(guān)系及層流條件校核,1、幾何關(guān)系,偏心率,半徑間隙,相對間隙,最小油膜厚度:,任意處的油膜厚度h,2、校核層流條件,雷諾潤滑方程式是建立在層流流動基礎(chǔ)上的，故計算時須校核是否滿足層流流動條件。,17.9.2 幾何關(guān)系及層流條件校核,層流流動條件:,流體由層流轉(zhuǎn)變?yōu)橥牧鳌?,,如圖17.17所

15、示。,17.9.3 承載能力和索氏數(shù),17.9.2 幾何關(guān)系及層流條件校核,1油膜起始角,2油膜終止角,從oo連線起至任意 油膜處的油膜角,為偏位角,設(shè)B無窮大，則認(rèn)為油沿軸向無流動。,由于軸承為圓柱形，用極坐標(biāo)更方便。將一維雷諾動力潤滑方程改為極坐標(biāo)形式。,,v=r，代入17.7，整理得到：,17.9.3 承載能力和索氏數(shù),積分得任意角度的油膜壓力,,，,沿F方向單位寬度的油膜力為,17.9.3 承載能力和索氏數(shù),上式右端值稱為索氏數(shù)S0,,,,不計端泄時，有限寬軸承,17.9.3 承載能力和索氏數(shù),將上式乘以B，代入rd/2，得有限寬軸承 不計端泄時油膜承載力F，整理得：,,由于端泄不可避

16、免，實(shí)際承載力比上式低，實(shí)際計算采用二維雷諾方程式的數(shù)值解提供的線圖進(jìn)行計算，見圖17.18。,17.9.4 流量計算,體積流量,,17.9.5 功耗計算,徑向軸承承載區(qū)的摩擦功耗：,17.9.3 承載能力和索氏數(shù),qv流量系數(shù)與，，B/d有關(guān)（17.19）,見圖17.20,17.9.6 熱平衡計算,非壓力供油的徑向軸承,潤滑油的平均油溫,,,,（4）相對滑動表面間自動形成收斂形間隙；,17.9.7 保證液體動力潤滑的條件,（1） 潤滑油要有一定粘度,（2）兩表面要有相當(dāng)?shù)南鄬瑒铀俣葀；,（3）足夠充分的供油量；,,（5）保證最小油膜厚度處的表面不平度 高峰不直接接觸。,一般 取S2,m,

17、以上是非壓力供油的液體動力潤滑徑向軸承的計算，對壓力供油的軸承可參閱有關(guān)資料。,17.9.7 保證液體動力潤滑的條件,軸承直徑d和軸頸直徑的名義尺寸相同， d由軸結(jié)構(gòu)設(shè)計而定。,17.9.8 參數(shù)選擇,參數(shù)：d，B/d，，p等,常用范圍：B/d0.51.5。 寬徑比小，d一定時，B小，占用空間小；對高速輕載軸承，由于P大，可提高運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)性。但B/d小，軸承承載力也隨之降低。,1、寬徑比B/d,一般，主要據(jù)載荷、速度選取： 速度高，應(yīng)取大些，可減少發(fā)熱； 載荷大，應(yīng)取小些，可提高承載力。,2、相對間隙,P取值大，可減少軸承尺寸，運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)； 但p過高，軸承易損壞。,3、 平均壓強(qiáng)p,：,17.9.

18、8 參數(shù)選擇,,,,2）邊界摩擦,,兩表面被吸附在表面的邊界膜隔開，摩擦性質(zhì)不取決于油的粘度，而與邊界膜和表面的吸附性質(zhì)有關(guān)。,1）干摩擦,,當(dāng)兩摩擦表面間不加任何潤滑劑時，將出現(xiàn)兩固體表面直接接觸的摩擦。,17.1 概述,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,彈性變形,,邊界膜,,3、摩擦種類,,,,17.1 概述,4）混合摩擦,一般機(jī)器，摩擦面多處于干摩擦、邊界摩擦和流體摩擦的混合狀態(tài)，稱為混合摩擦。,3）流體摩擦,,兩表面被一流體層隔開。兩表面有充足的流體，足以將兩摩擦表面分開，可顯著減小摩擦和磨損。摩擦性質(zhì)取決于流體內(nèi)部分子間粘性阻力。流體摩擦是最

19、理想的摩擦狀態(tài)。,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,流體,,,,,,,,,,,,,由于滑動軸承的摩擦損耗一般較大，維護(hù) 也比較復(fù)雜，故很多場合常為滾動軸承取代。 只是由于滑動軸承本身一些獨(dú)特的特點(diǎn)，使 得在某些特殊場合仍占重要地位。目前，滑 動軸承主要應(yīng)用于以下幾種情況：,4、 滑動軸承的應(yīng)用,17.1 概述,1）工作轉(zhuǎn)速高的軸承：因轉(zhuǎn)速高，用滾動軸承，壽命將大大降低。 2）特重型軸承；采用滾動軸承，造價太高（需單件生產(chǎn)）。,3）要求對軸的支承位置特別精確的軸承； 因滑動軸承比滾動軸承影響精度的零件數(shù)要少，故可制造得更精確。,4）承受巨大沖擊和振動載荷的軸承；,5）據(jù)裝配要求須做成剖分的軸承；,6）特殊工作條件下工作的軸承。,4、 滑動軸承的應(yīng)用,,,徑向滑動軸承,推力軸承,,,不正確的油溝會降低油膜的承載能力,圖8-3整體式向心滑動軸承,自潤滑關(guān)節(jié)軸承,具有承載能力高、摩擦系數(shù)小、自潤滑、使用壽命長及自動調(diào)心等優(yōu)點(diǎn)。,關(guān)節(jié)軸承,由一個外球面的內(nèi)圈和一個內(nèi)球面的外圈組成，能夠承受較大的負(fù)荷。 用于速度較低的擺動運(yùn)動（即角運(yùn)動），由于滑動表面為球面形，亦可在一定角度范圍內(nèi)作傾斜運(yùn)動（即調(diào)心性）。,