第13章滑动轴承.

机械设计基础-滑动轴承非液体摩擦滑动轴承的设计计算13-5液体动压滑动轴承简介13-6滑动轴承的结构形式13-3轴瓦及轴承衬材料13-4润滑剂和润滑装置13-2摩擦状态13-1机械设计基础-滑动轴承1.了解摩擦磨损及润滑相关知识2.掌握滑动轴承的结构和材料3.了解非液体润滑轴承的设计计算4.掌握液体润滑工作原理5.了解静压轴承和空气轴承本章基本要求机械设计基础-滑动轴承13-1摩擦状态一、分类1、根据轴承工作的摩擦性质分滑动(摩擦)轴承滚动(摩擦)轴承2、根据承载方向分径向轴承推力轴承边界摩擦：极限状态、边界膜作用；液体摩擦：两表面完全隔开；非液体摩擦（混合摩擦）：部分固体凸峰接触；3、根据轴承摩擦状态分（p227，图13-1）干摩擦：两表面直接接触；机械设计基础-滑动轴承干摩擦液体摩擦边界摩擦对于要求低摩擦的摩擦副，液体摩擦是比较理想的的状态，维持边界摩擦或混合摩擦是最低要求；对于要求高摩擦的摩擦副，则希望处于干摩擦状态或边界摩擦状态。摩擦：一物体与另一物体直接接触，当两者间有运动或有运动趋势时，接触表面要产生切向阻力（即摩擦力），这种现象称为摩擦。磨损：使摩擦表面物质不断损失的现象称为磨损。单位时间里的磨损量称为磨损率。机械设计基础-滑动轴承摩擦学----研究相对运动的作用表面间的摩擦、磨损和润滑，以及三者间相互关系的理论与应用的一门边缘学科。摩擦--相对运动的物体表面间的抵抗滑动的切向阻力；磨损--由于摩擦而造成的物体表面材料的损失或转移；13-2润滑剂和润滑装置一、摩擦、磨损（frictionandabrasion）机械设计基础-滑动轴承磨粒磨损磨损的分类：疲劳磨损粘附磨损冲蚀磨损腐蚀磨损微动磨损磨损类型按磨损机理分按磨损表面外观可分为点蚀磨损胶合磨损擦伤磨损机械设计基础-滑动轴承磨粒磨损粘附磨损疲劳磨损机械设计基础-滑动轴承二、润滑（lubricant）•作用：减少摩擦损失、减轻工作表面的磨损、冷却、吸振等•常用润滑剂：润滑油、润滑脂、固体润滑剂•润滑油：液体，用途最广泛•润滑脂：半固体，润滑油＋稠化剂，一般用于中低速•固体润滑剂：主要用作油、脂的添加剂，也可单独使用，如石墨,MoS2,PTFE(聚四氟乙烯)等机械设计基础-滑动轴承润滑油的性能指标及选择性能指标：•粘度——液体流动时内部摩擦阻力的度量。动力粘度（绝对粘度）:相距1ｍ，面积各为1ｍ2的两层平行液体间，产生1m/s的相对移动速度时，所需施加的力为1N，则这种液体的动力粘度为1Pa·s运动粘度:液体的动力粘度与同温度下密度的比值运动粘度是最重要的性能指标，也是选择润滑油的主要依据•油性——也称润滑性，表征油中的极性分子对金属表面的吸附性能。油性好则摩擦系数小•凝点——反映润滑油的低温工作性能•闪点——反映润滑油的高温工作性能机械设计基础-滑动轴承润滑脂的性能指标及选择•针入度(稠度)——用一特制重1.5N锥形针在25°C恒温下5s内刺入润滑脂内的深度。标志润滑脂内阻力的大小和受力后流动性的强弱•滴点——温度升高时，润滑脂第一滴掉下时的温度，表征润滑脂耐高温的性能•耐水性——润滑脂与水接触时，其特性的保持程度润滑脂的选择原则：•压力大、速度低——小针入度，反之选针入度大的•润滑脂的滴点应高于轴承工作温度20~30℃，以免流失•在有水或潮湿场合，应选防水性的润滑脂机械设计基础-滑动轴承三、润滑装置润滑方式人工给油；油杯滴油；浸油润滑、飞溅给油；用油泵强制润滑和冷却。低速传动高速传动甩油环喷油润滑油泵冷却器滴油润滑浸油润滑飞溅润滑机械设计基础-滑动轴承针阀式油杯旋盖式油杯脂用压注式油杯绳芯针阀式油杯机械设计基础-滑动轴承油环机械设计基础-滑动轴承13-3滑动轴承的结构•滑动轴承组成：轴承体、轴瓦及轴承衬、润滑与密封装置•滑动轴承分类：•向心滑动轴承——整体式、剖分式•推力滑动轴承一、径向滑动轴承推力滑动轴承向心滑动轴承机械设计基础-滑动轴承二、整体式向心滑动轴承•结构：轴承座、轴套（整体）•轴承座设有安装润滑油杯的螺纹孔•轴套上开有油孔，内表面开有油槽•特点：结构简单，成本低•但装拆不便，无法调整•应用：低速、轻载或间歇性工作的机器油孔轴承座整体轴套螺纹孔机械设计基础-滑动轴承三、剖分式向心滑动轴承•结构：轴承座、轴承盖、剖分式轴瓦、螺柱•特点：剖分面作成阶梯状，且垂直载荷方向•正剖、斜剖，装拆方便，常在轴瓦表面粘附轴承衬•磨损后可调整间隙，结构复杂•应用：常用油孔双头螺柱轴承盖油槽轴承座剖分式轴瓦机械设计基础-滑动轴承四、推力滑动轴承•轴上的轴向力应采用推力轴承来承受•止推面：轴端面、轴中段做凸肩或装上推力圆盘•分类：单环式、多环式空心式、机械设计基础-滑动轴承13-4轴瓦及轴承衬材料轴承材料——轴瓦和轴承衬材料主要失效：磨损，其次强度不足引起的疲劳破坏等。一、对材料的要求1、良好耐磨性、减摩性及磨合性（跑合性）2、足够的强度、塑性、顺应性3、耐腐蚀性4、导热性好、线膨胀系数小5、工艺性好6、经济性机械设计基础-滑动轴承失效形式图例磨损及胶合点蚀及金属剥落机械设计基础-滑动轴承二、常用材料性能比较材料组成性能特点应用轴承合金(巴氏合金)Sn,Pb,Sb合金耐磨，磨合，导热性，油吸附性好强度小，价格贵重载，中高速青铜Cu+Sn,Pb,Al较硬,强度高,耐磨磨合性差重载，中速粉末冶金Fe+石墨Cu+石墨含油轴承韧性低平稳载荷，无冲击，中低速铸铁HT、KT轴颈硬度轴瓦硬度轻载，低速机械设计基础-滑动轴承三、轴瓦结构按构造分类整体式剖分式减摩材料——轴承衬按材料分类单金属多金属按加工分类铸造轧制机械设计基础-滑动轴承轴承衬整体式轴瓦剖分式轴瓦机械设计基础-滑动轴承油孔：供应润滑油；油沟：输送和分布润滑油；6.36.36.33.23.23.23.225其余D(H8)D(K6)0进油孔油槽机械设计基础-滑动轴承油沟、油孔：不能开在油膜承载区，否则，承载能力↓油沟长度≈0.8B（轴瓦宽度），即不能开通，否则漏油。注意：机械设计基础-滑动轴承13-5非液体摩擦滑动轴承的设计计算一、非液体摩擦滑动轴承概述失效形式:胶合、磨损等设计准则：至少保持在边界润滑状态，即维持边界油膜不破裂。计算方法：条件性计算复杂机械设计基础-滑动轴承1、轴承平均压力pdBFpF—径向载荷,N；d—轴颈直径,mm；B—轴瓦有效宽度,mm；[p]—许用压强,Mpa。目的：防止p过高，油被挤出，产生“过度磨损”。2、验算pv值][19100100060pvBFndndBFpvMpa·m/s∴pv↑→摩擦功耗↑→发热量↑→易胶合目的：限制pv是为了限制轴承温升、防止胶合。∵轴承发热量∝单位面积摩擦功耗μpv二、径向滑动轴承的计算机械设计基础-滑动轴承3、验算滑动速度vsmvdnv/][100060目的：防止v过高而加速磨损。已知：径向载荷F，转速n，宽径比0.1dB[v]，[p]，[pv]。求：保证混合润滑条件下的轴颈直径d=？解：1）由：][pdBFp][pFd2）由：][100060vdnvnvd][100060≤d≤∴][pFnv][100060例1机械设计基础-滑动轴承三、推力轴承（方法同径向轴承）结构：空心、实心、单环、多环机械设计基础-滑动轴承FFFFvFvvvh1aah2ccvvh0bbF13-6液体动压滑动轴承一、液体动压润滑形成原理结论：平行板之间不能形成压力油膜，收敛的楔形间隙可以形成压力油膜。机械设计基础-滑动轴承形成动压油膜的必要条件：1.相对滑动表面之间必须形成收敛的楔形间隙（通称油楔）；2.两工作面间要有一定的相对滑动速度，并使润滑油从大截面流入，从小截面流出；3.间隙间要连续充满具有一定粘度的润滑油或其它粘性流体。机械设计基础-滑动轴承二.径向滑动轴承动压油膜形成过程b)n=0轴与轴瓦接触n≈0摩擦力使轴颈爬升形成油膜油膜压力将轴颈浮起正常运转轴颈在平衡位置旋转机械设计基础-滑动轴承F∑Fy=F∑Fx≠0∑Fy=F∑Fx=0径向滑动轴承动压油膜的形成过程：静止→爬升→将轴起抬起→质心左移→稳定运转e机械设计基础-滑动轴承不同宽径比时沿轴承周向和轴向的压力分布