2022年2022年机械设计滑动轴承 .pdf

1 摩擦：滚动摩擦滚动摩擦轴承滚动轴承滑动摩擦滑动摩擦轴承滑动轴承第十二章滑动轴承第一节概述1、滑动轴承应用场合：1）工作转速特高轴承，如汽轮发电机；2）要求对轴的支撑位置特别精确的轴承，如精密磨床；3）特重型的轴承，如水轮发电机；4）承受巨大的冲击和振动，如轧钢机；5）根据工作要求必须做成剖分式的轴承，如曲轴轴承；6）在特殊的工作条件下（如在水中或腐蚀性介质中）工作的轴承，如军舰推进器的轴承；7）在安装轴承处的径向空间尺寸受到限制时，也常采用滑动轴承，如多辊轧钢机。2、分类 按载荷方向：径向（向心）轴承、止推轴承、向心止推 按接触表面之间润滑情况：液体滑动轴承、非液体滑动轴承液体滑动轴承：完全是液体非液体滑动轴承：不完全液体润滑轴承、无润滑轴承不完全液体润滑轴承（表面间处于边界润滑或混合润滑状态）无润滑轴承（工作前和工作时不加润滑剂）名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 1 页，共 13 页 -2 液体润滑承载机理：液体动力润滑轴承（即动压轴承）液体静压润滑轴承（即液体静压轴承）3、如何设计滑动轴承（设计内容）1）轴承的型式和结构2）轴瓦的结构和材料选择3）轴承的结构参数4）润滑剂的选择和供应5）轴承的工作能力及热平衡计算4.特点：承载能力大，工作平稳可靠，噪声小，耐冲击，吸振，可剖分等特点。第二节滑动轴承的典型结构一、整体式径向滑动轴承：特点：结构简单，易于制造，端部装入，装拆不便，轴承磨损后无法调整。应用：低速、轻载或间歇性工作的机器中。二、对开式径向滑动轴承：装拆方便，间隙可调，应用广泛。特点：结构复杂、可以调整磨损而造成的间隙、安装方便。应用场合：低速、轻载或间歇性工作的机器中。三、止推式滑动轴承：多环式结构，可承受双向轴向载荷。名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 2 页，共 13 页 -3 第三节滑动轴承的失效形式及常用材料一、失效形式1、磨粒磨损：硬颗粒对轴颈和轴承表面起研磨作用。2、刮伤：硬颗粒划出伤痕。3、胶合：轴承温度过高，载荷过大，油膜破裂或供油不足时，轴颈和轴承相对运动表面材料发生粘附和迁移，从而造成轴承损坏。严重时导致运动停止。4、疲劳剥落5、腐蚀：润滑剂氧化，所生成的酸性物质对轴承材料腐蚀。二、轴承材料1、轴承材料：轴瓦和轴承衬的材料。（轴套，轴承减摩层材料）失效形式决定对轴承材料性能的要求。（一）对轴承材料性能的要求。1、良好的减摩性，耐摩性和抗胶合性。2、良好的摩擦顺应性，嵌入性和磨合性。3、足够的强度和抗腐蚀能力。4、良好的导热性、工艺性、经济性等。（二）常用轴承材料金属材料：轴承合金、铜合金、铝基合金、灰铸铁及耐磨铸铁轴承多孔质金属材料：含油非金属材料：橡胶、木材名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 3 页，共 13 页 -4 第四节轴瓦结构一、轴瓦结构轴瓦和轴直接接触，轴瓦应具一定的强度和刚度，在轴承中定位可靠，便于输入润滑剂，容易散热，并且装拆，调整方便。因此轴瓦在外形结构、定位、油槽开设和配合等方面采用不同的形式以适应不同的工作要求。1、轴瓦的形式和构造轴瓦，柴油机）（轧制）薄壁轴瓦（汽车发动机铸造方法）（厚壁轴瓦对开式卷制轴套单、双层或多层材料的（铸造方法）整体轴套整体式2、轴瓦的定位为了防止轴瓦沿轴向和周向移动，可将其两端做出凸缘来做轴向定位，也可用紧定螺钉或销钉将其固定在轴承座上，或在轴瓦上冲出定位唇（凸耳）供定位用。3、油孔及油槽，油室（注意开设的位置）油孔导油油槽将油分布到整个摩擦面有时油孔，油槽只要一个就行了。油室：在轴瓦上挖出一大块腔体装油。一般开设在轴瓦的剖分处。4、轴承衬与瓦背的贴附在浇铸轴承衬的瓦背上应开设沟槽，使轴承衬与瓦背紧密贴合名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 4 页，共 13 页 -5 第五节滑动轴承润滑剂的选用及润滑方式1、润滑作用：减小摩擦，降低磨损，冷却，防尘，防锈，吸振作用等。一、润滑剂大；反之相反高温用低的；反之相反压力小，转速高，用，要密封装置润滑油：用于高速轴承轴承中速重载及做摆动运动的，难以经常供油，或低润滑脂：用于要求不高2MoS场合，如石墨，固体润滑剂：特殊要求润滑脂选用时：1）压力高，转速低时，应选针入度小些的品种，反之相反。2）所用润滑脂的滴点，一般应较轴承的工作温度高约20-30 度，以免工作时润滑脂过多地流失。3）在水或潮湿环境下，应选择防水性强的钙基或铝基润滑脂。在温度较高处应选用耐热性强钠基或复合钙基润滑脂。备注：针入度（或稠度）：它标志着润滑脂内阻力的大小和流动性的强弱。针入度愈小，则表明润滑脂愈稠。滴点：在规定的加热条件下，润滑脂从标准测量杯中的孔口滴下第一滴时的温度叫润滑脂的滴点。润滑脂的滴点决定了它的工作温度。润滑脂的工作温度至少应低于滴点20 度。二、滑动轴承的润滑方式和润滑装置润滑效果与润滑剂、润滑方式、润滑装置有关。名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 5 页，共 13 页 -6 供油方式歇的不重要的轴承用于小型，低速或间间歇供油用于比较重要的场合连续供油1、连续供油：滴油润滑油芯润滑（油绳）油环润滑浸油润滑（完全液体轴承）飞溅压力循环2、间歇供油：油杯、油枪、滴油润滑三、润滑方式的选择润滑方式的选择可根据轴承平均载荷系数K来选择1、K=3pvp：轴承平均压强（N/mm2）；v轴颈的圆周速度（m/s）K 值越大，表明轴承载荷大或温升高，要充分供油，应选择黏度高的润滑剂。滑动轴承润滑方式的选择K 2 2-16 16-32 32 润滑剂润滑脂润滑油润滑方式油杯滴油飞溅、油环、压力循环压力循环名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 6 页，共 13 页 -7 第六节 不完全液体润滑滑动轴承设计计算采用润滑脂、油绳或滴油润滑的径向滑动轴承，由于轴承中得不到足够的润滑剂，在相对运动表面间难以产生一个完全的承载油膜，轴承只能在混合摩擦润滑状态（即边界润滑和液体润滑同时存在的状态）下运转。1、不完全液体润滑滑动轴承可靠的工作条件是：边界膜不遭破裂，维持粗糙表面微腔内有液体润滑存在。2、不完全液体润滑滑动轴承的承载能力：与边界膜的强度及其破裂温度有关，与轴承材料、轴颈与轴承表面粗糙度、润滑油的供给量等因素有密切关系。3、液体摩擦滑动轴承的主要失效形式是；轴瓦的过度磨损和胶合。4、非液体摩擦润滑轴承的计算准则：根据边界膜的强度和破裂温度来决定轴承的工作能力。由于促使边界摸破裂的因素十分复杂，目前采用一种简化的条件性计算。一、径向滑动轴承的计算：在设计时，已知轴承所受的径向载荷NF，轴颈转速min/rn及轴颈直径）（mmd1、验算轴承的平均压力：pdBFp式中：B为轴承宽度（长度），B要满足宽径比）（dB的限制。循名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 7 页，共 13 页 -8 设计：dpFB验算p的目的：防止油被完全挤出，轴瓦过度磨损。2、验算轴承的p值轴承的发热量与单位面积上的摩擦功耗fp成正比，f是摩擦系数，限制p值就是限制轴承温升。单位时间在单位面积上的摩擦功：fpsttfps19100100060pBFndnBdFp限制p的目的：限制轴承温升，防止发生胶合。3、验算滑动速度（轴承圆周速度）对于p和p验算合格的轴承，由于滑动速度过高，也会加速磨损使轴承报废，这是因为p只是平均压力，实际上，在轴发生弯曲或不同心等引起的一系列误差及振动的影响下，轴承边缘可能产生相当高的压力，因而局部区域的p值还会超过许用值。4、配合要求：9d9H或9f8H或6f7H二、止推滑动轴承的计算1、组成：轴承座、止推轴承2、常用结构形式：空心式、单环式、多环式3、验算轴承的平均压力p：名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 8 页，共 13 页 -9)(42122pddzFAFpaa式中；1d为轴承孔直径；2d为轴环直径；aF为轴向载荷；z为环数。验算p的目的：防止油被完全挤出，轴环过度磨损。4、验算轴承的p值210006021）（ddn；30000260000)(412212122pddznFddnddzFpaa）（）（式中；n为轴径转速。限制p的目的：限制轴承温升，防止发生胶合。第七节液体动力润滑径向滑动轴承设计计算1、形成原理：油液不可压缩，各截面流量必须相等。（见第四章）（一）、形成流体动力润滑（即形成动压油膜）的必要条件1、相对运动的表面间必须形成收敛条件的楔形间隙。2、两表面相对运动，运动放向是大口进，小口出。3、供油充分，有一定粘度。（二）、径向滑动轴承形成流体动力润滑的过程。（三）径向滑动轴承的几何关系和承载量系数。1、直径间隙：d名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 9 页，共 13 页 -10 选取时注意：当载荷越大，越小。当转速越高，摩擦系数大，温升高，为了冷却，要取大。旋转精度高的轴承，要小。材料膨胀系数大，要大。2、半径间隙：22dDrR3、相对间隙：rd（配合精度高）hmin承载P高速重载高精度要 低速、轻载、低精度。4、偏心距e：轴颈稳定运转时，其中心与轴瓦中心之距离。5、偏心率：e6、承载量系数：),(dBfCp偏心率轴承的包角，7、油膜厚度：)1()1(minxxehhpChminminh受轴颈、轴承表面粗糙度、轴的刚性及轴承与轴颈的几何形状误差等有关，另与轴和轴瓦的热变形以及混于润滑油中污物的颗粒大小等有关。名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 10 页，共 13 页 -11 8、dB：大承载能力p，但T承载能力小承载能力p但侧漏使T升高不大变化不大（四）、轴承的耗油量1、充足供油好处：补充由轴承两端漏出的油量。借助于漏出的油量带走一部分摩擦热量，从而使轴承不致发生过热现象。2、耗油量的确定：必须注意：不必要地加大供油量会带来有害的结果。因为供油过多时，轴承的非承载区内也充满了润滑油，而这部分油中也要产生内阻，因而就加大了内阻，降低了轴承的机械效率。（五）轴承的热平衡计算1、热平衡计算目的：轴承工作时，摩擦功耗热量油温度承载能力防止油温升过高。2、平衡条件：21QQQ式中：Q为轴承摩擦生热；1Q为油流动时带走的热量；2Q为轴承散发的热量fpQ,1Q=）（ittcq0，2Q=）（isttBd0式中：s为轴承表面传热系数，随轴承结构的散热条件而定；0t为名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 11 页，共 13 页 -12 油液出口温度，代表轴承温度；it为油液入口温度，代表周围介质温度；q为润滑油流量；c为润滑油的比热容；为润滑油的密度。于是得出为了达到热平衡而必须控制的油温totit=sBdqcpf)()/(；Bdq为润滑油流量系数实际上轴承上各点的温度是不相同的。油从入口到出口，温度逐渐升高，因而轴承中不同之处油的粘度也将不同，但可采用平均温度时的粘度。2iomttt,t0t-it则2tttim为保证轴承的承载能力，mtCo75设计时，先给定mt，求出t，则it=mt-2t若itCCoo4035则表示轴承热平衡易于建立，轴承的承载能力尚未用尽。此时应降低给定的平均温度，并允许适量地加大轴瓦与轴颈的表面粗糙度，再进行计算。若itCCoo4035表示轴承不易达到热平衡。此时需加大间隙，并适当降低轴承及轴颈的表面粗糙度值，再作计算。名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 12 页，共 13 页 -13 A B A（1）21不行（2）21可以（3）21不行B（1）21可以 2）21可以（3）21不行1212名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 13 页，共 13 页 -