江苏大学机械原理及设计第十二章 滑动轴承

机械工程学院机械设计系2020年2月22日机械原理及设计（Ⅱ）第十二章滑动轴承机械工程学院机械设计系第十二章滑动轴承§12-1概述§12-2滑动轴承的典型结构§12-3滑动轴承的失效形式§12-4轴瓦的材料和结构§12-5不完全液体润滑滑动轴承设计计算§12-6液体动力润滑基本理论§12-7液体动力润滑径向滑动轴承设计计算§12-8其它型式滑动轴承简介机械工程学院机械设计系一．工作特点1．工作平稳、噪音小，承受冲击与振动载荷2．径向尺寸小（可用在径向尺寸受限制的场合）3．轴承特大特重型且需单件生产时6．可制成剖分式§12-1概述4．工作转速特高的轴承5．特殊工作条件下机械工程学院机械设计系2．按润滑状态分液体润滑轴承不完全液体润滑轴承液体动力润滑轴承液体静压润滑轴承三．主要设计内容二．类型1．按受载方向分径向轴承：受径向载荷止推轴承：受轴向载荷轴承的型式与结构、轴瓦的结构与材料、轴承的结构参数、润滑剂选择与供应、轴承的工作能力及热平衡计算。机械工程学院机械设计系一．径向轴承1．整体式缺点：①磨损后间隙不能调整②安装时需作轴向移动，装拆不方便2．剖分式3．自动调心式§12-2滑动轴承的典型结构机械工程学院机械设计系整体式滑动轴承结构斜剖分式滑动轴承剖分式滑动轴承结构径向滑动轴承的结构机械工程学院机械设计系调心滑动轴承可调间隙的滑动轴承机械工程学院机械设计系机械工程学院机械设计系机械工程学院机械设计系二．止推轴承实心式空心式单环式多环式a)实心式b)空心式c)单环式d)多环式机械工程学院机械设计系一．磨粒磨损二．刮伤三．胶合四．疲劳剥落五．腐蚀§12-3滑动轴承的失效形式机械工程学院机械设计系一．对轴瓦材料的要求1．良好的减摩性、耐磨性和抗胶合性2．良好的顺应性、嵌入性和磨合性3．足够的强度和抗腐蚀性二．常用的轴瓦材料1．金属材料①轴承合金(巴氏合金或白合金)：嵌入性与顺应性最好，磨合性良好，但强度低只作为轴承衬使用。用于重载、中高速场合、价格较贵§12-4轴瓦的材料和结构轴承合金：锡基轴承合金、铝基轴承合金机械工程学院机械设计系③铝基合金（略）铜合金有较高的强度、较好的减摩性和耐磨性，青铜比黄铜好。其中锡青铜减摩性和耐磨性最好，但锡青铜嵌入性、顺应性、磨合性比轴承合金差，用于重载及中速场合，价格较贵；铅青铜抗粘附能力强，用于重载及高速场合；铝青铜的强度与硬度较高，抗粘附能力差，用于重载及低速场合。应用广泛②铜合金锡青铜、铅青铜、铝青铜青铜：黄铜④灰铸铁、耐磨铸铁（略）机械工程学院机械设计系2．粉末冶金材料（多孔金属材料）烧结而成3．非金属材料（塑料、橡胶、碳-石墨、木材等）铁粉+石墨铜粉+石墨含油轴承：使用前浸油三．轴瓦结构●整体式轴瓦：整体、单层、双层、多层卷制轴瓦（可在内表面镶嵌金属或非金属的轴承衬）●对开式轴瓦：厚壁与薄壁厚壁用铸造方法制造，将轴承合金用离心铸造法浇铸在其表面，轴瓦内表面制出各种形式的榫头、沟槽。薄壁用双金属板轧制方法制造，用于汽车发动机，轴瓦刚性小，受力后形状取决于轴承座的形状，轴瓦与轴承座需精密加工。机械工程学院机械设计系轴瓦结构：由1~3层材料制成(轴瓦内表面结构)机械工程学院机械设计系轴瓦的固定整体式轴瓦机械工程学院机械设计系四．油孔和油槽非承载区承载区油孔和油槽应开在非承载区对于液体动压径向轴承油槽有周向和轴向两种●整体轴套：油槽开在油膜厚度最大位置.●对开式：油槽开在剖分面处.机械工程学院机械设计系油沟与油槽的位置；不要开在轴承的承载区内，否则将急剧降低轴承的承载能力机械工程学院机械设计系油沟与油槽的形状与位置机械工程学院机械设计系机械工程学院机械设计系机械工程学院机械设计系机械工程学院机械设计系机械工程学院机械设计系A．失效形式:边界油膜破裂，引起过度磨损（胶合）B．设计准则:耐磨性条件（边界油膜不破裂）§12-5不完全液体润滑滑动轴承的设计计算由于这类轴承的承载能力不仅与边界膜的强度及破裂温度有关，而且与轴承的材料、轴颈及轴承表面粗糙度、润滑油的供给量等因素有密切的关系，因此在工程上常以维持边界膜不遭破坏为最低设计要求，采用简化的条件性计算方法，该方法只适用与一般对工作可靠性要求不高的低速、重载或间隙工作的滑动轴承。机械工程学院机械设计系一．径向轴承pV1910013FnpVV100060dnVpdBFp验算p是为了防止工作压力过大，引起剧烈磨损验算pv是为了控制温升、防止胶合。验算v是为了防止滑动速度过高而加速磨损，而且也可防止局部pv值过高，引起局部胶合。选取滑动轴承的配合：H9/d9、H8/f7、H7/f6机械工程学院机械设计系二．止推滑动轴承pVbZ60000nFpVpdd4ZFpa2122asm100060n2ddVddb1212式中机械工程学院机械设计系一．液体动力润滑的基本方程假设①忽略压力对粘度的影响②沿x向作层流Re≥2000③沿z向无流动④油不可压缩⑤油具有油性⑥油的重力、惯性力不计⑦y向油压不变§12-6液体动力润滑基本理论机械工程学院机械设计系取微元体22xyvxpyv0F分析机械工程学院机械设计系vVxyv022yv022yv022yvF油压p分布曲线h0机械工程学院机械设计系油层速度分布yyhxp21yhhVv2Vhhxp1212VhQ03单位宽流量h0h0dyyyhxp21yhhVvdyQ设在p=pmax处的油膜厚度为h0，即该截面处的流量为Q=Vh0/2机械工程学院机械设计系03hhhV6xp一维雷诺方程机械工程学院机械设计系二．形成液体动压润滑的必要条件1．两相对运动表面必须形成收敛油楔2．两表面有一定的相对运动速度，大口进，小口出3．油有一定粘度，且供油充分机械工程学院机械设计系一．建立液体动力润滑的过程（分三个阶段）准备起动阶段不稳定润滑阶段（在摩擦力作用下沿孔壁爬行）液体动力润滑运行阶段§12-7液体动力润滑径向滑动轴承设计计算机械工程学院机械设计系a)静止b)启动c)稳定运转注意转向与轴颈在轴承中的位置关系机械工程学院机械设计系几何参数与油压分布曲线机械工程学院机械设计系二．几何参数1r1eh0erd2rRdDmin最小油膜厚度偏心率相对间隙半径间隙直径间隙机械工程学院机械设计系包角压力最大处油膜厚度任一油膜厚度00cos1rhcos1rh机械工程学院机械设计系影响承载能力的七个因素外载F、宽度B、轴径d®、间隙Δ(δ)、偏心e速度V、粘度η。四个无量纲量pnCerdBp或承载量系数偏心率相对间隙宽径比0x,dB,,Cfp机械工程学院机械设计系三．承载量系数Cprddxcos1rhcos1rhhhhV6xp0030用极坐标来积分机械工程学院机械设计系Fppppyyy积分一次积分二次积分三次VB2FC2p★Pφy为Pφ在外载荷方向上的分量（力的分解）★Py为轴承在单位宽度上的油膜承载力（从φ1到φ2进行积分）（P’y为考虑端泄的影响对Py进行修正）★Pφ为对应任意φ角任意位置的压力（从φ1到φ进行积分）★F为油膜的总的承载能力（从-B/2到+B/2进行积分）机械工程学院机械设计系dZBZ21cdcosdcos1Bcoscos3CC202B2B30pp211承载量系数式中★Cp求取①计算机数值分析（数值积分）②实验（表12～8）B－－轴承宽度mF－－外载NV－－圆周速度m/sη－－动力粘度Ns/m2VB2FC2p机械工程学院机械设计系四．膜厚条件h1rhmin2z1zRRSh式中：S——安全系数通常S≥2Rz1、Rz2——轴颈、轴瓦的粗糙度十点高度分析minmin0001hehe时时e偏心率r相对间隙机械工程学院机械设计系①相似条件B/d、ψ、相同→Cp相等minpphC,,dBC求查②minpminphxCnhxCF总结分析VB2FC2ph1rhmin一定时),/(dBCp机械工程学院机械设计系五．热平衡计算ios2io1ttdBHttcQHfFVHVVBdQcpfVBddBVBdQcBdVfFVtttssio控制油温，保证液体润滑目的发热量H=散热量(H1+H2)条件机械工程学院机械设计系温升入口温度出口温度传热系数密度比热容摩擦系数耗油量系数tC40~35tttc55.0pwffBdVQoiios式中机械工程学院机械设计系C752tt2tttoioim设计时，先假设一个平均温度tm（≤75℃）VB2FC2p求假设tm查η查χ，求Δt校核入口温度ti求hminBdVQ查校核hmin≥[h]其它参数●若ti＞35～40℃，易于建立热平衡●若ti＜35～40℃，不易于建立热平衡2ttmti机械工程学院机械设计系曲线摩擦特性曲线pnff机械工程学院机械设计系六．参数选择1．宽径比B/dB/d小→结构紧凑B/d过小→端泄严重→承载能力低B/d大→①承载能力大②端泄少→易发热一般B/d=0.3~1.5推荐B/d=1问题：如何理解●若ti＞35～40℃，易于建立热平衡●若ti＜35～40℃，不易于建立热平衡机械工程学院机械设计系2．相对间隙ψ（根据载荷与速度来选取）速度高，ψ选大些旋转精度高，ψ选小些载荷大，ψ选小值3．粘度η9319410)60(n673110)60(n☆☆计算过程参见例题P291机械工程学院机械设计系§12-8其它型式滑动轴承简介多油楔轴承○径向滑动轴承机械工程学院机械设计系可倾瓦式多油楔轴承机械工程学院机械设计系V动压推力滑动轴承○推力滑动轴承机械工程学院机械设计系a单向旋转b双向旋转c可倾瓦推力轴承机械工程学院机械设计系本章结束谢谢大家！谢谢大家！