《滑動軸承 》PPT課件

《《滑動軸承 》PPT課件》由會員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《《滑動軸承 》PPT課件（55頁珍藏版）》請?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。

1、第十二章 滑動 軸承 (Sliding Bearings) 1、了解摩擦和磨損的機(jī)理、物理特征及影響因素； 2、了解滑動軸承的工作原理、特點(diǎn)和應(yīng)用場合； 3 、掌握整體式和剖分式滑動軸承的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，了解自動調(diào)心軸承的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)； 4 、了解滑動軸承對軸瓦材料的基本要求； 5 、掌握不完全液體潤滑滑動軸承的設(shè)計(jì)計(jì)算； 6 、掌握液體動力潤滑軸承的基本概念及其基本方程，和油楔承載機(jī)理； 7、掌握液體動力潤滑徑向滑動軸承的設(shè)計(jì)。 一 . 教學(xué)目標(biāo) 二 . 重點(diǎn)和難點(diǎn) 重點(diǎn)： 1、掌握整體式和剖分式滑動軸承的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)； 2、掌握非流體潤滑滑動軸承的設(shè)計(jì)計(jì)算； 3、掌握流體動力潤滑軸承的基本方程式及徑向滑

2、動軸承的設(shè)計(jì)。 難點(diǎn)： 流體動力潤滑徑向滑動軸承的設(shè)計(jì)。 一、摩擦 2、滑動軸承的摩擦狀態(tài) 第一節(jié) 摩擦、磨損和潤滑基礎(chǔ)知識 兩個物體表面在外力作用下發(fā)生相互接觸 ,并作相對運(yùn)動 (或運(yùn)動趨勢 )時，在接觸面之間產(chǎn)生的切向運(yùn)動阻力（摩 擦力），這種現(xiàn)象就是摩擦。 1、定義 干摩擦： 兩摩擦表面之間即無潤滑劑又無濕氣或保護(hù)膜 的純金屬接觸摩擦。 邊界摩擦（即邊界潤滑）： 以具有邊界膜（吸附膜或反 應(yīng)膜）隔開相對運(yùn)動表面時的摩擦。 流體摩擦（即流體潤滑）： 以流體層隔開相對運(yùn)動表面時 的摩擦，即由流體內(nèi)部分子間的粘性阻力引起的摩擦。 混合摩擦（即混合潤滑）： 半干摩擦和半流體摩擦的統(tǒng)稱。 半干摩擦

3、 ： 邊界摩擦和干摩擦同時發(fā)生的摩擦。 半流體摩擦： 流體摩擦和邊界摩擦或流體摩擦和干摩擦同 時發(fā)生的摩擦。 3、影響摩擦的因素 1）材料性質(zhì) 2）表面性質(zhì) 金屬摩擦副的摩擦因數(shù)隨配對材料的性質(zhì)不同而異。 一般說來，相同金屬或互溶性較大的金屬摩擦副，容易發(fā)生粘著， 其摩擦因數(shù)較大；反之，摩擦因數(shù)較小。 由于污染、化學(xué)熱處理、電鍍和潤滑劑的作用等，在金屬表面形成一層 極薄的表面膜（如氧化膜、硫化膜、磷化膜、氯化膜、錮膜、鎘膜、鋁 膜等），使表層具有與基體不同的性質(zhì)。 3）溫度 溫度變化會引起表層材料性質(zhì)發(fā)生變化 試驗(yàn)表明，許多金屬（如鉬、鎢、欽等）及其化合物的摩擦因數(shù)， 在周圍介質(zhì)溫度為 700

4、 800 時出現(xiàn)最小值。 4）相對速度 一般情況下，滑動速度會引起表層發(fā)熱和溫升，從而改變表層的性質(zhì)， 因此摩擦因數(shù)必將隨之變化。 一般情況下，金屬摩擦副的摩擦因數(shù)隨載荷增大而降低，然后趨于穩(wěn) 定。 5）載荷 6）表面粗糙度 在塑性接觸情況下，摩擦因數(shù)幾乎不受表面粗糙度的影響。 對于彈性或彈塑性接觸的干摩擦副，當(dāng)表面粗糙度值很小時，機(jī)械作 用也就較小，而分子力作用較大；反之亦然。可見，摩擦因數(shù)隨表面 粗糙度的變化會有一個極小值。 以上各種因素對摩擦因數(shù)的影響都不是孤立的，而是相互聯(lián)系相互影 響的。 二、磨損 1、磨損的定義 由于表面的相對運(yùn)動而使物體工作表面的物質(zhì)不斷損失的現(xiàn)象。 2、磨損的分

5、類 粘著磨損： 摩擦表面的微凸體在相互作用的各點(diǎn)發(fā)生粘著作用，使材 料由一表面轉(zhuǎn)移到另一表面的磨損。 磨粒磨損： 摩擦表面間的游離硬顆?；蛴驳奈⑼贵w峰尖在較軟的材料 表面上犁刨出很多溝紋的微切削過程。 疲勞磨損： 也稱為疲勞點(diǎn)蝕。 腐蝕磨損： 在摩擦過程中金屬與周圍介質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)而引起的磨損。 流體磨粒磨損： 由流動的液體或氣體中所夾帶的硬質(zhì)顆粒作用引起的磨損。 流體侵蝕磨損： 由液流或氣流的沖蝕作用引起的磨損。 3、磨損過程 一個零件的磨損過程大體可分為三個階段： 磨合磨損階段 、 穩(wěn)定磨損階段 及 劇烈磨損階段。 （ 1） 跑合磨損階段。 在磨損初期， 由于新的摩擦副表面 較粗糙， 真實(shí)

6、接觸面積小，比壓較大， 在開始的較短時 間內(nèi)磨損量較大。經(jīng)跑合后，表面凸峰高度降低，接觸面 積增大， 兩摩擦表面貼合得更好 。 因而，有利于延長機(jī)器 的使用壽命， 是一種有益的磨損。 （ 2） 穩(wěn)定磨損階段。 零件經(jīng)過跑合后磨損速度趨緩， 處 于穩(wěn)定狀態(tài)， 這一階段的時間即為零件的使用壽命。 （ 3） 劇烈磨損階段。 當(dāng)磨損達(dá)到一定量時，進(jìn)入劇烈磨 損階段。此時，摩擦條件將發(fā)生很大的變化，溫度急劇升 高，磨損速度大大加快，機(jī)械效率明顯降低，精度喪失， 并出現(xiàn)異常的噪聲和振動，最后導(dǎo)致完全失效。 三、潤滑 1. 液體潤滑劑（潤滑油） 常用的潤滑油有：機(jī)油， 如動植物油；礦物油，主要是石 油產(chǎn)品；

7、 化學(xué)合成油。潤滑油的性能指標(biāo)主要有粘度、凝 點(diǎn)、閃點(diǎn)和油性等。最重要的指標(biāo)是粘度。 粘度表示了液體流動的內(nèi)摩擦性能，或者說是流體抵 抗剪切變形的能力。 （ 1）動力粘度 A、 B兩板間充滿了不可壓縮 的潤滑油。當(dāng)一塊平板固定， 另一塊平板以速度 u沿 x軸方向 運(yùn)動時，在層流條件下，沿 y 坐標(biāo)的油層將以不同速度 u沿 x 方向移動。 u 根據(jù)牛頓提出的粘性流體的摩擦定律 ， 即：各油層間的切應(yīng) 力與其速度梯度成正比 。 以公式表示為： y u 流體層單位面積上的剪切阻力，即切應(yīng)力； u 任一流體層上的液體速度； 比例常數(shù)，即流體的動力粘度，單位為 Ns/m2或 Pas (帕 秒 )。 絕對

8、單位制中，動力粘度的單位為或 P (泊 )或 cP（厘泊） 。 1Pas= 1Ns/m2 = 10P=1000cP 流體的動力粘度 與同溫度下該液體的密度 的比值。 v 運(yùn)動粘度的單位為： m2/s，也常用 St（斯）或 cSt（厘斯）表示， 換算關(guān)系為： 1 m2/s=104 St=106 cSt。 （ 2） 運(yùn)動粘度 根據(jù)粘度的不同，每種油又分為不同的牌號，油號越大粘度 越高。 我國工業(yè)用潤滑油的粘度等級是以 40 C時的運(yùn)動粘度分級的， 參見 P53表 4-1 。 （ 3）潤滑油粘度的影響因素 A、溫度 液體分子的粘性主要來源于分子間的內(nèi)聚力。溫度升高時，液體分子 間距離增大，內(nèi)聚力隨之

9、下降而使粘度下降。 參見 P54圖 4-7. B、壓力 在常壓下，壓強(qiáng)對潤滑油粘度的影響很小， 可以忽略不計(jì)。但在高壓 強(qiáng)及真空條件下，壓強(qiáng)對潤滑油粘度則有較大影響。一般而言， 流體 的粘度都隨壓強(qiáng)的增大而增大。 由于潤滑油使用部位通常處于大負(fù)荷之下， 因此高壓下潤滑油的粘度 被認(rèn)為是摩擦的表面失效預(yù)測和摩擦控制的重要參數(shù)。 2、 潤滑脂 潤滑脂是由潤滑油和各種稠化劑（如鈣、鈉、鋁、鋰等 金屬皂）混合稠化而成的。作為基礎(chǔ)油的大多數(shù)是礦物油， 也有合成油。 1） 錐入度： 用質(zhì)量為 150g的標(biāo)準(zhǔn)圓錐體在 250C的恒溫下， 由脂表面經(jīng) 5秒鐘后沉入脂內(nèi)的深度。是表征潤滑脂稀稠度 的指標(biāo)。錐入度

10、越大，流動越大。 潤滑脂的主要性能有： 2） 滴點(diǎn)： 在規(guī)定的加熱條件下，潤滑脂從標(biāo)準(zhǔn)量杯的孔口滴 下第一滴時的溫度。潤滑脂能工作的溫度應(yīng)低于滴點(diǎn) 200C 300C，低于 400C 600C更好。 第二節(jié) 滑動軸承概述 一、滑動軸承的特點(diǎn)及應(yīng)用 滑動軸承還具有 噪聲低、工作平穩(wěn)、 結(jié)構(gòu)簡單、易于制造、 便于安裝 等獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)。 (1)工作轉(zhuǎn)速很高，如汽輪發(fā)電機(jī)。 (5)要求對軸的支承位置特別精確，如精密磨床。 (3)承受巨大的沖擊與振動載荷，如軋鋼機(jī)。 (2)特重型的載荷，如水輪發(fā)電機(jī)。 (4)徑向尺寸受到限制（如多輥軋鋼機(jī)），或根據(jù)裝配要求 必須制成剖分式的軸承，如曲軸軸承。 (6)在特殊

11、條件下 (水、腐蝕性介質(zhì)）工作的軸承，如軍艦推 進(jìn)器的軸承。 三、滑動軸承的類型 按所承 受載荷 的方向 分為 徑向軸承 (radial/journal bearing) 按 潤 滑 分 液體潤滑軸承 (flow lubrication bearing) 液體動壓潤滑軸承 不完全液體潤滑 軸承 (non-flow lubrication bearing) 液體靜壓潤滑 軸承 推力 軸承 (axial/thrust bearing) 按 結(jié) 構(gòu) 分 整體式 （ solid） 剖分式 （ split） 自動調(diào)心式 第三節(jié) 徑向滑動軸承的結(jié)構(gòu) 一、整體式徑向滑動軸承 (solid radial sl

12、iding bearing) 軸承座 螺紋孔 軸套 特點(diǎn)： 1）結(jié)構(gòu)簡單、成本低 (simple construction and low cost)； 2）軸套 (sleeve)磨損后，間隙無法調(diào)整； 3）裝拆不便（只能從軸端裝拆）； 4）適于低速、輕載或間隙工作的機(jī)器。 1、潤滑油應(yīng)從油膜壓力最小處輸入軸承。 2、油槽（溝）開在非承載區(qū)。 3、油槽軸向不能開通，以免油從油槽端部大量流失 油孔、油溝開設(shè)原則： 單軸向油槽開在 最大油膜厚度處 F 雙軸向油槽開在非承載區(qū) （在軸承剖分面上） 二、剖分式徑向滑動軸承 (split bearing) 1、軸承座 (house) 5、油孔 (oil

13、hole) 2、軸承蓋 (cover) 3、雙頭螺柱 (double-head bolt) 4、剖分軸瓦 (split bushing) 軸承剖分面常為階梯形，以便定位 與防止錯動。載荷最好與剖分面垂 直， 一般不超過剖分面垂線左右 35 的范圍，否則應(yīng)該使用斜剖分面軸 承。 軸瓦的形式與結(jié)構(gòu) 整 體 式 軸 瓦 剖 分 式 軸 瓦 為使軸瓦既有一定的強(qiáng)度，又有良好的減磨性，常在軸瓦內(nèi)表面澆鑄 一層減磨性好的材料（如軸承合金），稱為軸承襯（ bearing liner）。 軸承襯應(yīng)可靠的貼合在軸瓦表面上。 三、自動調(diào)心式軸承 (automatic center regulating beari

14、ng) 當(dāng)軸頸較長（寬徑比 B/d大于 1.5 1.75），軸的剛度較小，或由于兩軸 承不是安裝在同一剛性機(jī)架上，同心度較難保證時，都會造成軸瓦端部的 局部接觸，使軸瓦局部嚴(yán)重磨損。為此可采用能相對軸承自行調(diào)節(jié)軸線位 置的滑動軸承，稱為自動調(diào)心式滑動軸承。 B 第四節(jié) 滑動軸承的材料 一、滑動軸承的材料 主要失效形式： 磨料磨損、刮傷、膠合（燒瓦）疲勞剝落和腐蝕 1、對軸承材料的要求 軸瓦 (bushing)和軸承襯 (liner)的材料統(tǒng)稱為軸承材料。 針對以上所述的失效形式，軸承材料性能應(yīng)著重滿足以下主要要求： 1）良好的減摩性、耐磨性 (resistance to wear)和抗膠合性

15、2）良好的摩擦順應(yīng)性、嵌入性 (embeddability)和磨合性 3）足夠的強(qiáng)度和抗腐蝕能力 (anti-corrosion) 4）良好的導(dǎo)熱性 (thermal conductivity)、工藝性、經(jīng)濟(jì)性等 減摩性是指材料副具有低的摩擦系數(shù)。 耐磨性是指材料的抗磨性能（通常以磨損率表示）。 抗膠合性是指材料的耐熱性和抗粘附性。 摩擦順應(yīng)性是指材料通過表層彈塑性變形來補(bǔ)償軸承滑 動表面初始配合不良的能力。 嵌入性是指材料容納硬質(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。 磨合性是指軸瓦與軸頸表面經(jīng)過短期輕載運(yùn)轉(zhuǎn)后，易于 形成相互吻合的表面粗糙度。 2、常用材料 常用的材料可

16、以分為三大類 ： 1） 金屬材料 ， 如軸承合金 、 銅合金 、 鋁基 合金和鑄鐵等； 2） 多孔質(zhì)金屬材料 (粉末冶金材料 )； 3） 非金屬材料 ， 如 工程塑料 、 橡膠 、 石墨等 。 （ 參見 P280表 12-2） （ 1） 軸承合金 (巴氏合金、白合金 )：它是錫、鉛、銻、銅 的合金，又分為錫銻軸承合金和鉛銻軸承合金兩類。它們各 以較軟的錫或鉛作基體，懸浮以銻錫和銅錫的硬晶粒，常用 作軸承襯。 (2) 銅合金 ：銅合金是傳統(tǒng)的軸瓦材料，品種很多，可分為 青銅和黃銅兩類。青銅的性能僅次于軸承合金的軸瓦材料， 應(yīng)用較多。黃銅為銅鋅合金，減摩性不及青銅，但易于鑄造 及機(jī)加工。 可作為低

17、速、 中載下青銅的代用品。 （ 3) 鑄鐵 ：有普通灰鑄鐵、耐磨鑄鐵或球墨鑄鐵，所含石 墨具有潤滑作用。耐磨鑄鐵表面經(jīng)磷化處理可形成一多孔性 薄層， 有利于提高耐磨性。 （ 4) 粉末冶金 ：粉末冶金材料是由銅、鐵、石墨等粉末經(jīng)壓 制， 燒結(jié)而成的多孔隙 (約占總體積的 10 35 )軸瓦材料。 常用的粉末冶金材料有多孔鐵、 多孔青銅、 多孔鋁等。 第五節(jié) 滑動軸承的潤滑 一、潤滑劑的選擇 與工作載荷、相對滑動速度、工作溫度和特殊工作環(huán)境相關(guān)。 1、潤滑油 （ 1）壓力大、溫度高、載荷沖擊變動大 粘度較高的潤滑油 （ 2）滑動速度大 粘度較低的潤滑油 （ 3）粗糙或未經(jīng)跑合的表面 粘度較高的潤

18、滑油 選擇軸承潤滑油的粘度時，應(yīng)考慮軸承的壓力、滑動速度、摩擦 表面的狀況、潤滑方式等。（ 參見 P285表 12-4） （ 4）滴油潤滑、繩芯潤滑和循環(huán)潤滑 粘度較低的潤滑油 (1) 鈣基潤滑脂 : 有較好的耐水性 , 但不耐熱 (使用溫度不超 過 60 )； 2) 鈉基潤滑脂 : 耐熱性較好 (使用溫度可達(dá) 115145 ), 但抗 水性差； (3) 鋁基潤滑脂 : 具有良好的抗水性； (4) 鋰基潤滑脂 : 性能良好 , 既耐水又耐熱 , 在 -20150 范圍 內(nèi)廣泛應(yīng)用。 2、潤滑脂 （參見 P284表 12-3） 潤滑脂是在潤滑油中添加稠化劑 （ 如鈣 、 鈉 、 鋁 、 鋰等金屬

19、 ） 后形成的膠狀潤滑劑 。 因?yàn)樗矶却?， 不宜流失 ， 所以承載 能力較大 ， 但它的物理 、 化學(xué)性質(zhì)不如潤滑油穩(wěn)定 ， 摩擦功 耗也大 ， 故 不宜在溫度變化大或高速條件下使用 （ 一般在軸 承相對滑動速度低于 1 2m/s時或不變注油的場合使用 ） 。 二、潤滑方法 1、油潤滑 連續(xù)供油 : 間歇供油： 油壺或油槍 1) 滴油潤滑 2) 繩芯潤滑 3) 油環(huán)潤滑 4) 浸油潤滑 5) 飛濺潤滑 6) 壓力循環(huán)潤滑 2、脂潤滑 旋蓋式油脂杯、黃油槍 第六節(jié) 不完全液體潤滑滑動軸承的計(jì)算 一、失效形式和計(jì)算準(zhǔn)則 由于影響不完全液體潤滑滑動軸承承載能力的因素十分復(fù)雜， 所以目前仍采用簡化

20、的條件性計(jì)算方法來確定軸承的主要尺 寸。 且只適于對工作可靠性要求不高的低速、重載或間歇工 作的軸承。 不完全液體潤滑滑動軸承，是指處在混合摩擦和邊界摩 擦狀態(tài)的軸承。例如速度較低，載荷不大的軸承。 其要失效形式為工作表面的磨損和膠合。 如果在兩摩擦面間有一層油膜，就可以防止失效。 計(jì)算準(zhǔn)則就應(yīng)是保證兩摩擦面間的吸附膜不破壞。 設(shè)計(jì)時，一般已經(jīng)知道軸頸直徑 d，轉(zhuǎn)速 n，軸承承受的徑 向載荷 FR，然后按照下述步驟進(jìn)行計(jì)算。 1）根據(jù)工作條件和使用要求，確定軸承的結(jié)構(gòu)型式，并 選定軸瓦材料。 2）確定軸承的寬度 B。 一般按寬徑比 B/d及 d來確定 B。 B/d越大，軸承的承載能力越大，但油

21、不易從兩端流出， 散熱性差，油溫升高； B/d越小，則兩段泄漏量大，摩擦 功耗小，軸承溫升小，但承載能力小。通常取 B/d 0.5 1.5。若必須要求 B/d 1.5 1.75時，應(yīng)改善潤滑條件，并 采用自動調(diào)位軸承。 1、徑向滑動軸承設(shè)計(jì)計(jì)算 3） 驗(yàn)算軸承的工作壓力 （ 1） 校核壓強(qiáng) p 對于低速或間歇工作的軸承，為了防止?jié)櫥蛷墓ぷ鞅?面擠出，保證良好的潤滑而不致 過渡磨損 ，壓強(qiáng) p應(yīng)滿足下 列條件： pdBFp R 式中： FR為軸承軸向載荷 ， 單位 N； p為許用壓強(qiáng) ， 單位 MPa， 可以查 P286表 12-2得到； d、 B 為軸頸的直徑和工作長度 ， 單位 mm。 （

22、 2） 防止溫升過高 ， 校核壓強(qiáng)速度值 pv 壓強(qiáng)速度 pv值間接反應(yīng)軸承的溫升，對于載荷較大和速度 較高的軸承，為了保證軸承工作時不致 過渡發(fā)熱 產(chǎn)生膠合失效， pv值應(yīng)滿足下列條件： 1 9 1 0 01 0 0 060 pvBnFdndBFpv RR 式中： n為軸的轉(zhuǎn)速，單位 r/min； pv為 pv的許用值，也可以查 P286表 12-2得到。 （ 3） 防止偏載時局部溫升過高 ， 校核速度 v 對于壓強(qiáng) p小的軸承，即使 p和 pv值驗(yàn)算合格，由于滑動 速度過高，也會產(chǎn)生加速磨損而使軸承報(bào)廢。因此，還要作 速度的驗(yàn)算，其條件式為： 6000 0 vdnv （ 4） 選擇軸承配合

23、 在不完全液體滑動摩擦軸承中，根據(jù)不同的使用要求， 為了保證一定的旋轉(zhuǎn)精度，必須合理選擇軸承的配合，以保 證一定的間隙，具體的選擇如下表所示。 精度 等級 配合 符號 使用情況 2 H7/g6 磨床和車床分度頭軸承 2 H7/f7 銑床 、 鉆床和車床的軸承 ， 汽車發(fā)動機(jī)曲軸的主軸承及連桿軸承 ，齒輪減速器及蝸桿減速器軸承 2 H7/e8 汽輪發(fā)電機(jī)軸 、 內(nèi)燃機(jī)凸輪軸 、 高速轉(zhuǎn)軸 、 刀架絲杠 、 機(jī)車多支點(diǎn)軸承等的軸承 4 H9/f9 電機(jī) 、 離心泵 、 風(fēng)扇及惰齒輪軸的軸承 ， 蒸汽機(jī)與內(nèi)燃機(jī)曲軸的主軸承及連桿軸承 6 H11/d11 農(nóng)業(yè)機(jī)械使用的軸承 6 H11/b11 農(nóng)業(yè)機(jī)

24、械使用的軸承 推力滑動軸承的設(shè)計(jì)步驟與徑向滑動軸承相同 。 )( 4 2 1 2 2 p zdd Fp 2、推力滑動軸承設(shè)計(jì)計(jì)算 （ 1）校核壓強(qiáng) p 式中： F為軸向載荷 ， 單位 N； d1、 d2為軸環(huán)的內(nèi)外徑 ， 單位 mm， 一般取 d1 （ 0.4 0.6） d2； p為 p的許用值 ， 單位 MPa， 可查 P287表 12-5； z為軸環(huán)數(shù) 。 pvpv （ 2）校核 pv值 60000 dnv 式中： v為推力軸頸平均直徑處的圓周速度，單位為 m/s。 d為軸環(huán)平均直徑，單位 mm； pv為許用值，單位 MPa*m/s，可查 P287表 12-5。 )(21 21 ddd 第

25、六節(jié) 液體動力潤滑軸承的計(jì)算 液體動力潤滑軸承（或液體動壓潤滑軸承）的承載能 力主要取決于流體膜的厚度。 流體膜厚度與軸承的載荷、軸承的結(jié)構(gòu)形狀和尺寸、 滑動速度、流體的粘度及密度等有關(guān)。而潤滑劑的粘度又 與軸承的溫度和壓力有關(guān)，并且溫度又取決于軸承的發(fā)熱 和散熱情況。因此計(jì)算的目的在于使軸承參數(shù)的關(guān)系協(xié)調(diào)， 最后確定軸承的主要尺寸、制造精度、軸承材料及潤滑劑 的品種和潤滑方法。 流體膜的厚度應(yīng)大于摩擦副表面粗糙度之和，不能有 微凸體的相互作用。 因此保證摩擦表面間有足夠的流體膜厚度是液體動力 潤滑軸承的的計(jì)算準(zhǔn)則。 一、液體動壓潤滑的形成和原理和條件 F F 設(shè)計(jì)：潘存云 F 兩平形板之間不

26、能形成壓力油膜！ v v v h1 a a h2 c c 動壓油膜 -因運(yùn)動而產(chǎn)生的壓力油膜。 v F h0 b b 1、相對運(yùn)動的兩表面間必須形成收斂的楔形間隙。 2、被油膜分開的兩表面必須有一定的相對滑動速度，運(yùn) 動方向?yàn)槭褂蛷拇罂诹鬟M(jìn) ,小口流出。 3、潤滑油必須有一定的粘度，供油要連續(xù)、充分。 由上可知 ,形成流體動力潤滑 (即形成動力油膜 )的必要 條件是： 二、液體動壓潤滑的基本方程式 假設(shè)條件： 1.Z向無限長，潤滑油在 Z向沒有流動； 2.壓力 p 不隨 y 值的大小而變化； 3.潤滑油粘度 不隨壓力而變化； 4.潤滑油處于層流狀態(tài)。 )( dxxpp )( dyy 0)()(

27、 d x d zdyyd y d zdxxppd x d zp d y d z yx p 2 2 y u y 2 2 y u x p 由圖可見，作用在此微單元體右面和左面的壓力分別為 p及 ,作用在單元體上 ,下兩面的切應(yīng)力分別為 及 。根據(jù) x方向的平衡條件 ,得到 整理后得到 根據(jù)牛頓流體摩擦定律 代入上式得 該式表明只有 時才能產(chǎn)生流體膜壓力。即： 兩板呈收斂的楔形才能產(chǎn)生壓力。 022 yu y u 得 x p y u 1 2 2 1)( 1 Cy x p y u 21 2)( 2 1 CyCy x pu h v x phC 21 根據(jù)邊界條件決定積分常數(shù) C1及 C2:當(dāng) y=0時

28、,u= v; y=h(h為相應(yīng)于所取單元體處的油膜厚度 )時 ,u=0,則得 vC 2 x pyhy h yhvu 2 )()( 將上式改寫成 對 y 積分后得 代入上式后 ,即得 由上可見 ,u由兩部分組成：式中前一項(xiàng)表示速度呈線性分 布，這是直接由 剪切流 引起的；后一項(xiàng)表示速度呈拋物線分布， 這是由油流沿 x方向的變化所產(chǎn)生的 壓力流 所引起的。 2 0vhQ 當(dāng)潤滑油連續(xù)流動時 ,各截面的流量相等 ,由此得： 假設(shè)流體是不可壓縮的，即當(dāng)無側(cè)漏時 ,可得到潤滑油沿 x方向任意截面 在單位時間內(nèi)流經(jīng)單位寬度面積的流量為： hh x phvhdy x pyhy h yhvudyQ 0 3 0

29、 1222 x phvhvhQ 1222 3 0 v v F a a c c x z y h0 b b b-b截面內(nèi)的流量： 3 06 h hhv x p 整理后得： 可以看出 ,油膜壓力的變化與 潤滑油的粘度 、 表面滑動速度 和 油 膜厚度 及 其變化 有關(guān)。 一維雷諾方程式，是計(jì)算液體動壓軸承 的基本方程。 由一維雷諾方程可畫出動壓流體膜中各點(diǎn)的壓力分布 曲線 p=f(x)。 全部動壓流體膜壓力之和，即對上式經(jīng)積分后可得到 流體膜的承載能力。在正常工作情況下，流體膜承載能力 應(yīng)與外載荷 F平衡。 pmax x p 在 b-b處： h=h0， p=pmax 速度梯度 du/dy呈線性分布，

30、其余位置 呈非線性分布。 流量相等，陰影面積相等。 由雷諾方程及壓力分布圖也可以看出： 表示壓力沿 x方向逐漸增大，速度分布曲線呈凹形； 這表示油膜必須呈收斂的楔形，才能使油楔內(nèi)各處 的油壓都大于入口和出口處的油壓，產(chǎn)生正壓力以 承受 外載荷。 3 06 h hhVxp 022 yuxp 當(dāng) hh0時， 當(dāng) h80 ， 容易 過熱失效，改變相對間隙和油的粘度，重新計(jì)算 2、 溫升 3、校核進(jìn)口油溫 ti vv B d q c Bd Ff ttt s i 0 vBd qV 耗油量系數(shù) 潤滑油平均溫度 tm 2 ttt im 為保證承載要求 tm75 先給定 tm， 再按上式求出 t， 再求 ti

31、=35 45 六 、參數(shù)選擇 1 寬徑比 B/d=0.31.5 寬徑比小，有利于提高運(yùn)轉(zhuǎn)穩(wěn)定性，增大端泄漏量以 降低溫升。但軸承寬度減小，軸承承載力也隨之降低。 高速重載軸承溫升高，寬徑比宜取小值；需要對軸有 較大支承剛性，寬徑比宜取大值；高速輕載軸承，如對軸 承剛性無過高要求，可取小值；需要對軸有較大支承剛性 的機(jī)床軸承，宜取較大值。 一般機(jī)器常用的 B/d 值為：汽輪機(jī) B/d=0.31；電動機(jī)、 發(fā)電機(jī)、離心泵，齒輪變速器 B/d=6.01.5；機(jī)床、拖拉機(jī) B/d=0.81.2；軋鋼機(jī) B/d=0.60.9。 9/31 9/4 10 60/n 2 相對間隙 相對間隙主要根據(jù)載荷和速度選

32、取。速度愈高， 值應(yīng)愈 大；載荷愈大， 值應(yīng)愈小。此外，直徑大、寬徑比小， 調(diào)心性能好，加工精度高時， 值取小值，反之取大值。 一般軸承，按轉(zhuǎn)速取 值的經(jīng)驗(yàn)公式為： 一般機(jī)器中常用的 值為：汽輪機(jī)、電動機(jī)、齒輪減 速器 0.0010.002；軋鋼機(jī)、鐵路車輛 0.00020.0015； 機(jī)床、內(nèi)燃機(jī) 0.00020.00125；鼓風(fēng)機(jī)、離心泵 0.0010.003。 3 粘度 6/7 3/1 10 60/ n 這是軸承設(shè)計(jì)中的一個 重要參數(shù) 。它對軸承的承載能力、 功耗和軸承溫升都有不可忽視的影響。軸承工作時，油膜 各處溫度是不同的，通常認(rèn)為軸承溫度等于油膜的平均溫 度。平均溫度的計(jì)算是否準(zhǔn)確，將直接影響到潤滑油粘度 的大小。平均溫度過低，則油的粘度較大，算出的承載能 力偏高；反之，則承載能力偏低。設(shè)計(jì)時，可先假定軸承 平均溫度，（一般取 tm=5075 ）初選粘度，進(jìn)行初步設(shè)計(jì) 計(jì)算。最后再通過熱平衡計(jì)算來驗(yàn)算軸承入口油溫 ti是否在 3540 之間，否則應(yīng)重新選擇粘度再作計(jì)算。 對于一般軸承，也可按軸頸轉(zhuǎn)速 n(r/min)先初估油的動力 粘度，即 七、 設(shè)計(jì)計(jì)算步驟 計(jì)算 Cp 選 B/d值 選材料 驗(yàn)算 p、 pv、 v 估算 選油牌號 估算 驗(yàn)算 hmin 計(jì)算 t 驗(yàn)算 ti