15-滑动轴承解析

第15章滑动轴承一.主要内容：1.滑动轴承的摩擦状态，结构型式2.轴瓦的材料选择及选用3.非液体润滑滑动轴承的设计准则及设计方法二.重点内容：1.滑动轴承的摩擦状态2.非液体润滑滑动轴承的设计准则及设计方法潘存云教授研制潘存云教授研制潘存云教授研制1.干摩擦两零件表面直接接触后，因为微观局部压力高而形成许多冷焊点，运动时被剪切。不允许出现干摩擦！2.边界摩擦15-1滑动摩擦状态→功耗↑磨损↑温度↑→烧毁轴瓦运动副表面有一层厚度1μm的薄油膜，不足以将两金属表面完全分开，其表面部分微观高峰部分仍将相互搓削。比干摩擦的磨损轻，f≈0.1~0.3v有一层压力油膜将两金属表面完全隔开，彼此不直接接触。是理想的摩擦状态。3.液体摩擦摩擦和磨损极轻，f≈0.001~0.01vvv潘存云教授研制4.混合摩擦v混合摩擦是指摩擦表面间处于边界摩擦和流体摩擦的混合状态。混合摩擦能有效降低摩擦阻力，其摩擦系数比边界摩擦时要小得多。边界摩擦和混合摩擦在工程实际中很难区分，常统称为不完全液体摩擦。在一般机器中,为混合摩擦(边界摩擦及液体摩擦的混合状态)分类15-2滑动轴承的结构型式一、滑动轴承的分类按受载方向分按润滑状态分不完全液体润滑滑动轴承液体润滑滑动轴承液体动力润滑轴承液体静压润滑轴承向心(径向)滑动轴承推力(止推)滑动轴承滑动轴承的应用：主要用于高速、高精度、重载、有冲击、结构上要求剖分的场合。二、向心(径向)滑动轴承组成：轴承座、轴套或轴瓦等。油杯孔轴套1)结构简单，成本低廉。应用：低速、轻载或间歇性工作的机器中。2)因磨损而造成的间隙无法调整。3)只能从沿轴向装入或拆下。1)整体式向心滑动轴承轴承座特点：将轴承座或轴瓦分离制造，两部分用联接螺栓。剖分式向心滑动轴承螺纹孔轴承座轴承盖联接螺栓剖分轴瓦2)剖分式向心滑动轴承特点：结构复杂，可以调整因磨损而造成的间隙，安装方便。榫口上轴瓦为非承载区,开设进油口,F下轴瓦为承载区，不能开油沟！上轴瓦下轴瓦进油口3）上轴瓦的内表面油沟形式图15-4斜剖分式向心滑动轴承向心滑动轴承的主要参数之一：宽径比Ｂ／ｄ1.非液体摩擦滑动轴承Ｂ／ｄ＝０.8~1.52.液体摩擦滑动轴承Ｂ／ｄ＝０.5~1Bd15-3轴瓦及轴承衬材料一、滑动轴承常见失效形式磨粒磨损,刮伤,胶合,疲劳剥落,腐蚀.潘存云教授研制轴瓦失效实例:潘存云教授研制疲劳点蚀潘存云教授研制表面划伤潘存云教授研制轴瓦磨损二、滑动轴承的材料(一)轴承材料性能的要求减摩性、耐磨性、抗胶合、耐腐蚀、导热好、足够的机械强度和可塑性指在轴承结构中直接参与摩擦部分的材料，如轴瓦和轴承衬的材料。轴承衬轴套或轴瓦(包括轴承衬)轴承衬滑动轴承材料金属材料非金属材料轴承合金铜合金铝基轴承合金铸铁多孔质金属材料工程塑料碳—石墨橡胶木材(二)常用轴承材料潘存云教授研制潘存云教授研制1)轴承合金（白合金、巴氏合金）是锡、铅、锑、铜等金属的合金，锡或铅为基体。优点：f小，抗胶合性能好、对油的吸附性强、耐腐蚀性好、容易跑合、是优良的轴承材料，常用于高速、重载的轴承。缺点：价格贵、机械强度较差；只能作为轴承衬材料浇注在钢、铸铁、或青铜轴瓦上。工作温度：t120℃由于巴式合金熔点低轴瓦轴承衬2）铜合金优点：青铜强度高、承载能力大、耐磨性和导热性都优于轴承合金。工作温度高达250℃。缺点：可塑性差、不易跑合、与之相配的轴颈必须淬硬。青铜可以单独制成轴瓦，也可以作为轴承衬浇注在钢或铸铁轴瓦上。铝青铜铅青铜锡青铜→中速重载→中速中载→低速重载3）铝基合金铝锡合金：有相当好的耐腐蚀和较高的疲劳强度，摩擦性能也较好。在部分领域取代了较贵的轴承合金与青铜。表15-1常用轴瓦及轴承衬材料的性能一．润滑剂1.润滑剂的类型:润滑油,润滑脂,固体润滑剂。2.润滑油1).润滑油的主要指标:15－4润滑剂和润滑装置粘度----重要指标，粘度值越高，油越稠，反之越稀；潘存云教授研制A在轴承中，润滑油最重要的物理参数是粘度，它是选择润滑油的主要依据。粘度表征液体流动的内摩擦特性。A、B两板之间充满了液体，B板静止，A板水平移动速度为v。由于液体与金属表面的吸附作用，A板表面的液体速度为v，而B板表面的液体速度为0。两板之间的速度呈线性分布。液体层与层之间摩擦切应力：τ=-ηdudy--流体中任意点处的切应力与该处的速度梯度成正比。η----液体的动力粘度，简称粘度单位：泊或厘泊。实验结果：oxyydydu分析位置y处薄层的受力B(1)动力粘度η-----牛顿液体流动定律粘度：动力粘度(简称粘度)，运动粘度；工程中常用运动粘度：v=ηρ单位：cm2/s(斯St)(2)运动粘度注：润滑油的牌号与运动粘度有一定的对应关系，如：牌号为L-AN10的油在40℃时的平均运动粘度大约为10cSt。或mm2/s(厘斯cSt)但p10MPa时可忽略。润滑油的特性：1）温度t↑2）压力p↑选用原则：1)载荷大、转速低的轴承，宜选用粘度大的油；2)载荷小、转速高的轴承，宜选用粘度小的油；→η↓→η↑2）润滑油及其选择：3)高温时，粘度应高一些；低温时，粘度可低一些。润滑油的选择见表15-23.润滑脂适用场合：要求不高、难以经常供油，或者低速重载以及作摆动运动的轴承中。目前使用最多的是钙基润滑脂----润滑油与各种稠化剂（钙、钠、铝、锂等金属皂）混合稠化而成。优点：密封简单、不需要经常添加、不易流失；对速度和温度不敏感，适用范围广。缺点：摩擦损耗较大、机械效率低，不适宜高速场合。滑动轴承润滑脂的选择压力(强)p/Mpa轴颈圆周速度v/(m/s)最高工作温度℃选用的牌号≤1.0≤1753号钙基脂1.0~6.50.5~5552号钙基脂≥6.5≤0.5753号钙基脂≤6.50.5~51202号钙基脂≥6.5≤0.51101号钙钠基脂1.0~6.5≤1-55~110锂基脂6.50.5602号压延机脂注：1)在潮湿环境，温度在75~120的条件下，应考虑选用钙-钠基润滑脂；2)在潮湿环境，温度在75以下，没有3号钙基脂时也可以用铝基脂；3)工作温度在110~120可选用锂基脂或钡基脂；4)集中润滑时，稠度要小些。二．润滑装置润滑装置的种类，（图15-12)润滑装置的结构，（图15-12)润滑装置的工作原理.（图15-12)针阀式油杯弹簧盖油杯(自动供油)润滑脂用油杯二．润滑装置15-5非液体摩擦滑动轴承的计算一、失效形式与设计准则工作状态：因采用润滑脂、油绳或滴油润滑，由于轴承得不到足够的润滑剂，故无法形成完全的承载油膜，工作状态为边界润滑或混合摩擦润滑。失效形式：边界油膜破裂。设计准则：保证边界膜不破裂。因边界膜强度与温度、轴承材料、轴颈和轴承表面粗糙度、润滑油供给等有关，目前尚无精确的计算方法，但一般可作条件性计算。校核内容：２．验算摩擦发热pv≤[pv]；３．验算滑动速度v≤[v]。轴承发热量与单位面积上的摩擦功耗fpv成正比限制pv即间接限制摩擦发热。１．验算平均压力p≤[p]，潘存云教授研制二、径向滑动轴承的设计计算已知条件：外加径向载荷F(N)、轴颈转速n(r/mm)及轴颈直径d(mm)验算及设计：１.验算轴承的平均压力p２.验算摩擦热v—轴颈圆周速度，m/s；B----轴瓦宽度，[p]----许用压强。p=≤[p]FBdFdn[pv]—轴承材料的许用值。见下页pv=·FBdπdn60×1000≤[pv]n—轴转速，r/min；潘存云教授研制3.验算滑动速度V[v]—材料的许用滑动速度v≤[v][p]；[pv]；[v]见表15-1潘存云教授研制潘存云教授研制潘存云教授研制FFFFv潘存云教授研制Fvvvh1aah2ccvvh0bbF一、动压润滑的形成原理和条件两平形板之间不能形成压力油膜！动压油膜----因运动而产生的压力油膜。15-6动压润滑的基本原理形成动压油膜的必要条件：1.两工件之间的间隙必须有楔形间隙；2.两工件表面之间必须连续充满润滑油或其它液体；3.两工件表面必须有相对滑动速度。其运动方向必须保证润滑油从大截面流进，从小截面流出。