《滑動軸承》PPT課件

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1、12-1 滑動軸承概述,12-2 滑動軸承的失效形式及常用材料,12-3 滑動軸承軸瓦結(jié)構(gòu),12-4 滑動軸承潤滑劑的選擇,12-5 不完全液體潤滑滑動軸承的設(shè)計計算,12-6 液體動力潤滑徑向滑動軸承的設(shè)計計算,12-7 其它形式滑動軸承簡介,第十二章 滑動軸承,,12-1 滑動軸承概述,軸承用于支撐旋轉(zhuǎn)零件。,根據(jù)軸承內(nèi)部摩擦性質(zhì)不同，軸承可分為：,滾動摩擦軸承 滑動摩擦軸承,,一、軸承應(yīng)滿足如下基本要求：,1能承擔(dān)一定的載荷，具有一定的強度和剛度。,2具有小的摩擦力矩，使回轉(zhuǎn)件轉(zhuǎn)動靈活。,3具有一定的支承精度，保證被支承零件的回轉(zhuǎn)精度。,本章介紹滑動軸承,二、滑動軸承的特點：,滑動軸承概

2、述2,滾動軸承絕大多數(shù)都已標(biāo)準(zhǔn)化，故得到廣泛的應(yīng)用。但是在以下場合，則主要使用滑動軸承：,三、滑動軸承設(shè)計內(nèi)容：,,,軸承的型式和結(jié)構(gòu)選擇； 軸瓦的結(jié)構(gòu)和材料選擇； 軸承的結(jié)構(gòu)參數(shù)設(shè)計； 潤滑劑及其供應(yīng)量的確定； 軸承工作能力及熱平衡計算。,,四、滑動軸承的類型：,徑向軸承 推力軸承,,根據(jù)承受載荷方向不同分:,軸承上的反作用力與軸心線垂直。,軸承上的反作用力與軸心線方向一致。,,,徑向軸承,推力軸承,根據(jù)潤滑膜的形成原理不同分：,動壓滑動軸承 靜壓滑動軸承,,流體動力潤滑。,流體靜壓潤滑。,,,動壓滑動軸承（多油楔）,靜壓滑動軸承,利用相對運動副表面的相對運動和幾何形狀，借助液體粘性，把潤滑

3、劑帶進摩擦面之間，依靠自然建立起來的流體壓力膜，將運動副表面分開的方法。,在滑動軸承與軸頸表面之間輸入高壓潤滑劑以承受外載荷，使運動副表面分離的潤滑方法。,根據(jù)摩擦（潤滑）狀態(tài)可分：,液體摩擦軸承（完全液體潤滑軸承） 非液體摩擦軸承（不完全液體潤滑軸承）,,完全液體摩擦。,邊界摩擦、干摩擦。,,,完全液體摩擦 邊界摩擦 干摩擦,五、滑動軸承的結(jié)構(gòu)形式:,（1）、向心滑動軸承的結(jié)構(gòu)形式：,整體式：,剖分式（對開式）：,自動調(diào)心式：,間隙可調(diào)式 ：,（2）、推力滑動軸承的結(jié)構(gòu)形式 ：,實心式 空心式 單環(huán)式 多環(huán)式,油楔形狀結(jié)構(gòu),磨粒磨損、刮傷、咬粘(膠合)、疲勞剝落、腐蝕。

4、,一、滑動軸承常見失效形式有：,其它失效形式：氣蝕、電侵蝕、流體侵蝕和微動磨損等。,12-2滑動軸承的失效形式及常用材料,,磨粒磨損刮傷刮傷咬粘(膠合),疲勞剝落腐蝕,常見失效形式：,汽車用滑動軸承故障原因的平均比率,磨粒磨損、刮傷、咬粘(膠合)、疲勞剝落、腐蝕。,一、滑動軸承常見失效形式有：,其它失效形式：氣蝕、電侵蝕、流體侵蝕和微動磨損等。,,12-2滑動軸承的失效形式及常用材料,軸承材料是指在軸承結(jié)構(gòu)中直接參與摩擦部分的材料，如軸瓦和軸承 襯的材料。軸承材料性能應(yīng)滿足以下要求：, 減摩性：材料副具有較低的摩擦系數(shù)。, 耐磨性：材料的抗磨性能，通常以磨損率表示。, 抗咬粘性：材料的耐熱性與

5、抗粘附性。, 摩擦順應(yīng)性：材料通過表層彈塑性變形來補償軸承滑動表面初始配合不 良的能力。, 嵌入性：材料容納硬質(zhì)顆粒嵌入，從而減輕軸承滑動表面發(fā)生刮傷或磨 粒磨損的性能。,此外還應(yīng)有足夠的強度和抗腐蝕能力、良好的導(dǎo)熱性、工藝性和經(jīng)濟性。, 磨合性：軸瓦與軸頸表面經(jīng)短期輕載運行后，形成相互吻合的表面形狀 和粗糙度的能力（或性質(zhì)）。,二、滑動軸承的材料：,（1）、軸承材料性能應(yīng)滿足的要求：,（2）、常用軸承材料有：,金屬材料,粉末冶金材料,非金屬材料,軸承合金（巴氏合金、白合金）由錫、鉛、銻、銅等組成。,銅合金分為青銅和黃銅兩類。,鑄鐵有普通灰鑄鐵、球墨鑄鐵等。,銅、鐵、石墨等粉末經(jīng)壓制、

6、燒結(jié)而成的多孔隙軸瓦材料。,有塑料、硬木、橡膠和石磨等，其中塑料用的最多。,滑動軸承的材料,注意p、pv、v值,常用金屬軸承材料表一,,,,,常用金屬軸承材料表二,,12-3滑動軸承的軸瓦結(jié)構(gòu),一、軸瓦的形式和結(jié)構(gòu)：,按構(gòu)造分類,整體式,對開式,,按加工分類,鑄造,軋制,,按尺寸分類,厚壁,薄壁,,按材料分類,單材料,多材料,,需從軸端安裝和拆卸，可修復(fù)性差。,可以直接從軸的中部安裝和拆卸，可修復(fù)。,節(jié)省材料，但剛度不足，故對軸承座孔的加工精度要求高 。,具有足夠強度和剛度，可降低對軸承座孔的加工精度要求。,強度足夠的材料可以直接作成軸瓦，如黃銅，灰鑄鐵。,軸瓦襯強度不足，故采用多材料制作軸瓦

7、。,鑄造工藝性好，單件、大批生產(chǎn)均可，適用于厚壁軸瓦。,只適用于薄壁軸瓦，具有很高的生產(chǎn)率。,,,,,,,,,需從軸端安裝和拆卸，可修復(fù)性差。,可以直接從軸的中部安裝和拆卸，可修復(fù)。,節(jié)省材料，但剛度不足，故對軸承座孔的加工精度要求高。,具有足夠的強度和剛度，可降低對軸承座孔的加工精度要求。,強度足夠的材料可以直接作成軸瓦，如黃銅，灰鑄鐵。,軸瓦襯強度不足，故采用多材料制作軸瓦。,鑄造工藝性好，單件、大批生產(chǎn)均可，適用于厚壁軸瓦。,只適用于薄壁軸瓦，具有很高的生產(chǎn)率。,,12-3滑動軸承的軸瓦結(jié)構(gòu),一、軸瓦的形式和結(jié)構(gòu)：,結(jié)構(gòu)示意圖,滑動軸承的軸瓦結(jié)構(gòu)2,單材料、整體式 厚壁鑄造軸瓦,多材料、

8、整體式、薄壁軋制軸瓦,多材料、對開式厚壁鑄造軸瓦,多材料、對開式薄壁軋制軸瓦,二、軸瓦的定位：,目的：防止軸瓦相對于軸承座產(chǎn)生軸向和周向的相對移動。,方法：,周向定位：,,軸向定位：,,,三、軸瓦的油孔及油槽:,目的：把潤滑油導(dǎo)入軸頸和軸承所構(gòu)成的運動副表面。,原則：盡量開在非承載區(qū)，盡量不要降低或少降低承載區(qū)油膜的承載能力；軸向油槽不能開通至軸承端部，應(yīng)留有適當(dāng)?shù)挠头饷妗?形式：按油槽走向分沿軸向、繞周向、斜向、螺旋線等。 按油槽數(shù)量分單油槽、多油槽等。,單軸向油槽開在非承載區(qū) （在最大油膜厚度處）,雙軸向油槽開在非承載區(qū) （在軸承剖分面上）,雙斜向油槽 （用于不完全液體潤滑軸承）,12

9、-4 滑動軸承潤滑劑的選擇,一、潤滑脂及其選擇:,特點：無流動性，可在滑動表面形成一層薄膜。,適用場合 ：要求不高、難以經(jīng)常供油，或者低速重載以及作擺動運動的軸承中。,選擇原則：,所用潤滑脂的滴點，一般應(yīng)較軸承的工作溫度高約2030，以免 工作時潤滑脂過多地流失。,在有水淋或潮濕的環(huán)境下，應(yīng)選擇防水性能強的鈣基或鋁基潤滑脂。 在溫度較高處應(yīng)選用鈉基或復(fù)合鈣基潤滑脂。,,潤滑脂牌號表,當(dāng)壓力高和滑動速度低時，選擇針入度小一些的品種；反之，選擇 針入度大一些的品種。,滑動軸承潤滑脂的選擇,滑動軸承潤滑劑的選擇2,二、潤滑油及其選擇:,特點： 有良好的流動性，可形成動壓、靜壓或邊膜界潤滑膜。,適用

10、場合：不完全液體滑動軸承和完全液體潤滑滑動軸承。,選擇原則：主要考慮潤滑油的粘度。,轉(zhuǎn)速高、壓力小時，油的粘度應(yīng)低一些；反之，粘度應(yīng)高一些。,高溫時，粘度應(yīng)高一些；低溫時，粘度可低一些。,三、固體潤滑劑及其選擇:,特點：可在滑動表面形成固體膜。,適用場合：特殊要求的場合，如環(huán)境清潔要求處、真空中或高溫中。,常用類型：二硫化鉬，碳石墨，聚四氟乙烯等。,潤滑油牌號表,12-4 滑動軸承潤滑劑的選擇,滑動軸承潤滑油的選擇,12-5 不完全液體潤滑滑動軸承的設(shè)計計算,一、失效形式與設(shè)計準(zhǔn)則:,工作狀態(tài)：因采用潤滑脂、油繩或滴油潤滑，故無法形成完全的承載 油膜，工作狀態(tài)為邊界潤滑或混合摩擦潤滑。,

11、失效形式：邊界油膜破裂。,設(shè)計準(zhǔn)則：保證邊界膜不破裂。因邊界膜強度與溫度、軸承材料、軸 頸 和軸承表面粗糙度、潤滑油供給等有關(guān)，目前尚無精確 的計算方法，但一般可作條件性計算。,校核內(nèi)容：,驗算摩擦發(fā)熱pvpv，fpv是摩擦力，限制pv即間接限制摩擦發(fā)熱。,驗算滑動速度vv ，p，pv的驗算都是平均值。考慮到軸瓦不同心，受載時軸線彎曲及載荷變化等的因素，局部的p或pv可能不足，故應(yīng)校核滑動速度v 。,驗算平均壓力 p p ，以保證強度要求。,二、徑向滑動軸承的設(shè)計計算:,已知條件：外加徑向載荷F (N)、軸頸轉(zhuǎn)速n(r/mm)及軸頸直徑d (mm),驗算及設(shè)計 ：,驗算軸承的平均壓

12、力p (MPa):,B軸承寬度，mm（根據(jù)寬徑比B/d確定）p軸瓦材料的許用壓力，MPa。,驗算摩擦熱:,v軸頸圓周速度，m/s； pv軸承材料的pv許用值，MPam/s,驗算滑動速度v (m/s):,v材料的許用滑動速度,選擇配合:,p、v、 pv 從材料表中查取,一般可選H9/d9或H8/f7、H7/f6,12-6 液體動力潤滑徑向滑動軸承的設(shè)計計算,一、流體動力潤滑基本方程的建立:,對流體平衡方程（NavierStokes方程）作如下假設(shè)，以便得到簡化形式的流體動力平衡方程。這些假設(shè)條件是 ：,流體為牛頓流體，即 。,流體的流動是層流，即層與層之間沒有物質(zhì)和能量的交換；,忽略壓力對

13、流體粘度的影響，實際上粘度隨壓力的增高而增加；,略去慣性力及重力的影響，故所研究的單元體為靜平衡狀態(tài)或勻速直線 運動，且只有表面力作用于單元體上；,流體不可壓縮，故流體中沒有“洞”可以“吸收”流體；,流體中的壓力在各流體層之間保持為常數(shù)。,液體動力潤滑徑向滑動軸承的設(shè)計計算2,在以上假設(shè)下，從兩平板所構(gòu)成的楔形空間中，取某一層液體的一部分作為單元體，通過建立平衡方程和給定邊界條件，可得一維雷諾方程：,流體動力潤滑的必要條件是：,相對運動的兩表面間構(gòu)成楔形空間。,楔形空間中充滿具有粘性的液體。,兩板相對運動的結(jié)果，應(yīng)使液體在粘性力的作用下由楔形空間的大端 流向楔形空間的小端 。,,此式在流體

14、力學(xué)中有推導(dǎo)，此處不再重復(fù),12-6 液體動力潤滑徑向滑動軸承的設(shè)計計算,二、徑向滑動軸承形成流體動力潤滑時的狀態(tài):,軸承的孔徑D和軸頸的直徑d名義尺寸相等；直徑間隙是公差形成的。,軸頸上作用的液體壓力與F相平衡，在與F垂直的方向，合力為零。,軸頸最終的平衡位置可用a和偏心距e來表示。,軸承工作能力取決于hlim，它與、、和F等有關(guān)，應(yīng)保證 hlim h 。,初始狀態(tài),穩(wěn)定工作狀態(tài),,三、徑向滑動軸承的幾何關(guān)系和承載量系數(shù):,最小油膜厚度：hmin= e r(1-),偏心率， e / , 為直徑間隙， D d,為半徑間隙， R r / 2,r 和 d 分別為軸頸的半徑和直徑。,R 和 D 分別

15、為軸承的半徑和直徑。,e 為偏心距,,積分一維雷諾方程,并考慮到壓力沿軸承寬度方向分布不均勻，,Cp 承載量系數(shù)，與軸承包角，寬徑比B/d和偏心率有關(guān)。,設(shè)計思路： 1、根據(jù)已知條件計算求得 Cp。 2、根據(jù)Cp由承載量系數(shù)表查取偏心率。 3、計算最小油膜厚度,4、校核最小油膜厚度條件hminh,,有限寬度軸承的載量系數(shù)Cp,四、最小油膜厚度 hmin:,動力潤滑軸承的設(shè)計應(yīng)保證：hminh,其中： h=S(Rz1+Rz2),S 安全系數(shù)，考慮表面幾何形狀誤差和軸頸撓曲變形等，常取S2。,對于一般軸承可取為3.2m和6.3m，1.6 m和3.2m。,對于重要軸承可取為0.8m和1.6m，

16、或0.2m和0.4m。,Rz1、Rz2 分別為軸頸和軸承孔表面粗糙度十點高度。,,五、滑動軸承的熱平衡計算,滑動軸承工作時，摩擦摩擦功轉(zhuǎn)化為熱量，潤滑溫度升高，超過一定值時會影響承載能力，因此必要時需要進行執(zhí)平衡計算。,由于學(xué)時限制，這部分內(nèi)容要求自學(xué)，對照教材中的例題，要能進行相關(guān)計算。,六、液體動力潤滑徑向滑動軸承的設(shè)計過程:,已知條件：外加徑向載荷F(N)，軸頸轉(zhuǎn)速n(r/min)及軸頸直徑d(mm)。,設(shè)計及驗算：, 保證在平均油溫tm下 hmin h, 驗算溫升, 選擇軸承材料，驗算 p、v、pv。, 選擇軸承參數(shù)，如軸承寬度(B)、相對間隙()和潤滑油() 。, 計算承載量系數(shù)(C

17、p)并查表確定偏心率()。, 計算最小油膜厚度hmin和許用油膜厚度h。, 計算軸承與軸頸的摩擦系數(shù)( f )。, 計算軸承溫升(t )和潤滑油入口平均溫度( ti )。, 根據(jù)寬徑比( B/d)和偏心率()查取潤滑油流量系數(shù) 。, 極限工作能力校核:, 根據(jù)直徑間隙()，選擇配合及軸承和軸頸的尺寸公差。, 根據(jù)最大間隙(max)和最小間隙(min) ，校核軸承的最小油膜 厚度和潤滑油入口油溫。, 繪制軸承零件圖:,,其它形式滑動軸承簡介1,12-7 其它形式滑動軸承簡介,一、無潤滑軸承和自潤滑軸承:, 無潤滑軸承：工作時外界不提供潤滑劑的軸承。, 自潤滑軸承：當(dāng)無潤滑軸承材料本身就

18、是固體潤滑材料時，或軸瓦中 含有潤滑介質(zhì)，這種無潤滑軸承常稱自潤滑軸承。,二、多油楔滑動軸承:,固定軸瓦多油楔軸承,可傾軸瓦多油楔軸承,三、液體靜壓軸承:,原理：依靠液壓系統(tǒng)供給壓力油，壓力油在軸承腔內(nèi)強制形成壓力油 膜，以隔開摩擦表面。,特點： 在任何轉(zhuǎn)速和預(yù)定載荷下軸承均處于液體潤滑狀態(tài)； 軸頸與軸承不直接接觸，軸承對材料要求低，壽命長； 油膜剛性大，有良好的吸振性，運轉(zhuǎn)平穩(wěn)； 需要一套供油設(shè)備。,四、氣體潤滑軸承:,原理：以氣體作為潤滑介質(zhì)，可以空氣、氫氣、氮氣作為潤滑介質(zhì)。,分類：氣體動壓潤滑軸承、氣體靜壓潤滑軸承。,特點：高轉(zhuǎn)速(n 100000r/min)、低摩擦損失、無污染、承載能力低。,