第16章滑動(dòng)軸承§16-1滑動(dòng)軸承的摩擦狀態(tài)及應(yīng)用特點(diǎn)§16-2滑動(dòng)軸承的結(jié)構(gòu)及材料§16-3邊界和混合磨擦滑動(dòng)軸承的計(jì)算§16-4潤(rùn)滑劑和潤(rùn)滑裝置§16-5動(dòng)壓潤(rùn)滑的基本原理1）支承軸及軸上零件，并保持軸的旋轉(zhuǎn)精度；2）減少轉(zhuǎn)軸與支承之間的摩擦和磨損分類：滾動(dòng)軸承軸承的功用：滑動(dòng)軸承應(yīng)用實(shí)例：汽輪機(jī)、離心式壓縮機(jī)、內(nèi)燃機(jī)、大型電機(jī)、水泥攪拌機(jī)、滾筒清砂機(jī)、破碎機(jī)等機(jī)械常采用滑動(dòng)軸承。優(yōu)點(diǎn)多，應(yīng)用廣用于高速、高精度、重載、結(jié)構(gòu)上要求剖分等場(chǎng)合。設(shè)計(jì)：潘存云設(shè)計(jì)：潘存云設(shè)計(jì)：潘存云1.干摩擦固體表面直接接觸，因而不允許出現(xiàn)干摩擦！2.邊界摩擦§16-1滑動(dòng)軸承的摩擦狀態(tài)及應(yīng)用特點(diǎn)

→功耗↑磨損↑溫度↑→燒毀軸瓦運(yùn)動(dòng)副表面有一層厚度<1μm的薄油膜，不足以將兩金屬表面分開(kāi)，其表面微觀高峰部分仍將相互搓削。比干摩擦的磨損輕，f≈0.1~0.3v有一層壓力油膜將兩金屬表面隔開(kāi)，彼此不直接接觸。3.液體摩擦摩擦和磨損極輕，f≈0.005~0.01vvvfηn/po在一般機(jī)器中，處于邊界摩擦和流體摩擦的混合狀態(tài)。邊界摩擦混合摩擦流體摩擦摩擦特性曲線稱無(wú)量綱參數(shù)ηn/p為軸承特性數(shù)。η-動(dòng)力粘度

p-壓強(qiáng)

n-轉(zhuǎn)速二、滑動(dòng)軸承的特點(diǎn)及應(yīng)用

滾動(dòng)軸承絕大多數(shù)都已標(biāo)準(zhǔn)化，故得到廣泛的應(yīng)用（汽車、摩托車、拖拉機(jī)輪的軸承）。但是滑動(dòng)軸承具有一些滾動(dòng)軸承不能代替的特點(diǎn)：1.結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造、裝拆方便。2.有良好的耐沖擊性和吸振性，運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)，旋轉(zhuǎn)精度高。3.壽命長(zhǎng)。缺點(diǎn)：維護(hù)復(fù)雜，對(duì)潤(rùn)滑條件要求高；邊界潤(rùn)滑軸承的摩擦損耗較大。1、徑向滑動(dòng)軸承組成：軸承座、軸套或軸瓦、聯(lián)接螺栓等?！?6-2滑動(dòng)軸承的結(jié)構(gòu)及材料整體式徑向滑動(dòng)軸承剖分式徑向滑動(dòng)軸承榫口螺紋孔軸承座軸套軸承座軸承蓋聯(lián)接螺栓剖分軸瓦一、滑動(dòng)軸承的結(jié)構(gòu)薄壁軸瓦軸瓦非承載區(qū)內(nèi)表面開(kāi)有進(jìn)油口和油溝，以利于潤(rùn)滑油均勻分布在整個(gè)軸徑上。進(jìn)油孔油溝F厚壁軸瓦整體軸套卷制軸套設(shè)計(jì)：潘存云作用：用來(lái)承受軸向載荷二、推力滑動(dòng)軸承空心式單環(huán)式多環(huán)式◆空心式：軸頸接觸面上壓力分布較均勻，潤(rùn)滑條件較實(shí)心式的改善?！魡苇h(huán)式：利用軸頸的環(huán)形端面止推，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，潤(rùn)滑方便，廣泛用于低速、輕載的場(chǎng)合?！舳喹h(huán)式：不僅能承受較大的軸向載荷，有時(shí)還可承受雙向軸向載荷。由于各環(huán)間載荷分布不均，其單位面積的承載能力比單環(huán)式低50%。

二、滑動(dòng)軸承的失效形式汽車用滑動(dòng)軸承故障原因的平均比率軸承表面的磨粒磨損、膠合、疲勞破壞、軸承襯脫落和腐蝕?；瑒?dòng)軸承還可能出現(xiàn)氣蝕、電侵蝕、流體侵蝕和微動(dòng)磨損等失效形式。故障原因不干凈潤(rùn)滑油不足安裝誤差對(duì)中不良超載比率／％38.311.115.98.16.0故障原因腐蝕制造精度低氣蝕其它比率／％5.65.52.86.7材料要求：三、滑動(dòng)軸承的材料1）摩擦系數(shù)?。?）導(dǎo)熱性好，熱膨脹系數(shù)??；3）耐磨、耐腐蝕、抗膠合能力強(qiáng)；4）有足夠的機(jī)械強(qiáng)度和塑性。能同時(shí)滿足這些要求的材料是難找的，但應(yīng)根據(jù)具體情況主要的使用要求。工程上常用澆鑄或壓合的方法將兩種不同的金屬組合在一起，性能上取長(zhǎng)補(bǔ)短。軸承襯1、軸承合金（白合金、巴氏合金）優(yōu)點(diǎn)：f小，抗膠合性能好、對(duì)油的吸附性強(qiáng)、耐腐蝕性好、容易跑合、是優(yōu)良的軸承材料，常用于高速、重載的軸承。2、青銅缺點(diǎn)：價(jià)格貴、機(jī)械強(qiáng)度較差；只能作為軸承襯材料澆注在鋼、鑄鐵、或青銅軸瓦上。工作溫度：t<120℃

由于巴式合金熔點(diǎn)低優(yōu)點(diǎn)：青銅強(qiáng)度高、承載能力大、耐磨性和導(dǎo)熱性都優(yōu)于軸承合金。工作溫度高達(dá)250℃。缺點(diǎn)：可塑性差、不易跑合、與之相配的軸徑必須淬硬。青銅可以單獨(dú)制成軸瓦，也可以作為軸承襯澆注在鋼或鑄鐵軸瓦上。鋁青銅鉛青銅錫青銅→中速重載→中速中載→低速重載3）具有特殊性能的軸承材料含油軸承：用粉末冶金法制作的軸承，具有多孔組織，可存儲(chǔ)潤(rùn)滑油?？捎糜诩佑筒环奖愕膱?chǎng)合。橡膠軸承：具有較大的彈性，能減輕振動(dòng)使運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)，可用水潤(rùn)滑。常用于潛水泵、沙石清洗機(jī)、鉆機(jī)等有泥沙的場(chǎng)合。塑料軸承：具有摩擦系數(shù)低、可塑性、跑合性良好、耐磨、耐腐蝕、可用水、油及化學(xué)溶液等潤(rùn)滑的優(yōu)點(diǎn)。運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)軸瓦溫度升高，由于油的膨脹系數(shù)比金屬大，油自動(dòng)進(jìn)入摩擦表面起到潤(rùn)滑作用。含油軸承加一次油，可使用較長(zhǎng)時(shí)間。鑄鐵：用于不重要、低速輕載軸承。缺點(diǎn)：導(dǎo)熱性差、膨脹系數(shù)大、容易變形。為改善此缺陷，可作為軸承襯粘復(fù)在金屬軸瓦上使用。表16-2常用軸瓦及軸承襯材料的性能材料及其代號(hào)鑄錫銻軸承合金ZSnSb11Cu6鑄鉛銻軸承合金ZPbSb16Sn16Cu2鑄錫青銅ZCuSn10P1鑄錫青銅ZCuSn5Pb5Zn5鑄鋁青銅ZCuAl10Fe3[p]Mpa[pv]Mpa.m/s平穩(wěn)沖擊25202015HBS金屬型砂型最高工作溫度℃軸徑硬度150HBS150HBS45HBC45HBC45HBC150150280280280273090806560110100151581510151512一、徑向軸承在油、脂中加入少量石墨或二流化鉬粉末，形成邊界油膜，填平粗糙表面而減少磨損。不能完全排除磨損。1.軸承的壓強(qiáng)pF----徑向載荷，B----軸瓦寬度，d----軸徑，[p]----許用壓強(qiáng)?！?6-3邊界和混合摩擦滑動(dòng)軸承的計(jì)算限制軸承壓強(qiáng)p，以保證潤(rùn)滑油不被過(guò)大的壓力擠出，從而避免軸瓦產(chǎn)生過(guò)渡的磨損。p=≤[p]FBd表16-2常用軸瓦及軸承襯材料的性能材料及其代號(hào)鑄錫銻軸承合金ZSnSb11Cu6鑄鉛銻軸承合金ZPbSb16Sn16Cu2鑄錫青銅ZCuSn10P1鑄錫青銅ZCuSn5Pb5Zn5鑄鋁青銅ZCuAl10Fe3[p]Mpa[pv]Mpa.m/s平穩(wěn)沖擊25202015HBS金屬型砂型最高工作溫度℃軸徑硬度150HBS150HBS45HBC45HBC45HBC150150280280280273090806560110100151581510151512pv與功耗成正比，它表征了軸承的發(fā)熱因素，pv越大，溫升越高，越容易引起油膜的破裂2.軸承的pv值n----轉(zhuǎn)速，[pv]----許用值。

pv=·

FBdπdn60×1000≤[pv]二、推力軸承z----軸環(huán)數(shù),

pvm

≤[pv]≤[p]考慮承載的不均勻性，

[p]、[pv]應(yīng)降低20~40%Fd1d2Fd1d2設(shè)計(jì)：潘存云§16-4潤(rùn)滑劑和潤(rùn)滑裝置一、潤(rùn)滑劑作用：降低摩擦功耗、減少磨損、冷卻、吸振、防銹等。分類液體潤(rùn)滑劑----潤(rùn)滑油半固體潤(rùn)滑劑----潤(rùn)滑脂固體潤(rùn)滑劑1.潤(rùn)滑油在用的大部分潤(rùn)滑油為礦物油（石油）粘度----重要參數(shù)在軸承中，潤(rùn)滑油最重要的物理參數(shù)是粘度，它是選擇潤(rùn)滑油的主要依據(jù)。粘度表征液體流動(dòng)的內(nèi)摩擦特性。A、B兩板之間充滿了液體，B板靜止，A板水平移動(dòng)速度為v。由于液體與金屬表面的吸附作用，A板表面的液體速度為v，而B(niǎo)板表面的液體速度為0。兩板之間的速度呈線性分布。液體層與層之間摩擦切應(yīng)力：τ=ηdudy-----牛頓液體流動(dòng)定律η----液體的動(dòng)力粘度，簡(jiǎn)稱粘度單位：N·s/m2(Pa·s)運(yùn)動(dòng)粘度：ν=ηρ

單位：

m2

/

s或斯St：cm2/s或厘斯cSt：1St=100cSt實(shí)驗(yàn)結(jié)果：oxyydydu分析位置y處薄層的受力AB我國(guó)石油產(chǎn)品是用運(yùn)動(dòng)粘度標(biāo)定的表16-3常用潤(rùn)滑油的主要性質(zhì)名稱全損耗系統(tǒng)用油GB443-89汽輪機(jī)油GB11120-89代號(hào)40℃的粘度mm2/sL-AN76.12~7.48-10110凝點(diǎn)≤

C閃點(diǎn)(開(kāi)式)≥C用于高速底負(fù)荷機(jī)械、精密機(jī)床、紡織紗錠的潤(rùn)滑和冷卻。普通機(jī)床的液壓油。用于一般滑動(dòng)軸承、齒輪、蝸輪的潤(rùn)滑用于重型機(jī)床導(dǎo)軌、礦山機(jī)械的潤(rùn)滑。用于汽輪機(jī)、發(fā)電機(jī)等高速高負(fù)荷軸承和各種小型液體潤(rùn)滑軸承L-AN10090~1100210L-AN109.0~11.0-10125L-AN1513.5~16.5-10165L-AN3228.8~32.2-10170L-AN4641.4~50.6-10180L-AN6861.2~74.8-10190L-TSA3228.8~35.2-7180L-TSA4641.4~50.6主要用途設(shè)計(jì)：潘存云0.080.070.060.050.040.030.020.0130405060708090℃η2.

潤(rùn)滑脂潤(rùn)滑油的特性：1）溫度t↑2）壓力p

↑選用原則：1)

載荷大、溫度高的軸承，宜選用粘度大的油；2)

載荷小、轉(zhuǎn)速高的軸承，宜選用粘度小的油；----潤(rùn)滑油與各種稠化劑（鈣、鈉、鋁、鋰等金屬皂）混合稠化而成。優(yōu)點(diǎn)：密封簡(jiǎn)單、不需要經(jīng)常添加、不易流失；對(duì)速度和溫度不敏感，適用范圍廣?！恰?但p<10Mpa時(shí)可忽略。變化很小→η↑ 粘--溫圖L-TSA15L-TSA32L-TSA46L-TSA683.

固體潤(rùn)滑劑缺點(diǎn)：摩擦損耗較大、機(jī)械效率低，不適宜高速場(chǎng)合。目前使用最多的是鈣基脂，有耐水性，常用于60℃以下的各種機(jī)械設(shè)備的軸承。聚氟乙烯樹(shù)脂用于潤(rùn)滑油不能勝任工作的場(chǎng)合：高溫、低速重載。石墨二硫化鉬（MoS2）---性能穩(wěn)定、t>350℃才開(kāi)始氧化，可在水中工作。-----摩擦系數(shù)低，使用溫度范圍廣

(-60~300℃)，但遇水性能下降。-----摩擦系數(shù)低，只有石墨的一半。使用方式：1.調(diào)和在潤(rùn)滑油中；2.涂覆、燒結(jié)在摩擦表面形成覆蓋膜；3.混入金屬或塑料粉末中燒結(jié)成型。其應(yīng)用日漸廣泛設(shè)計(jì)：潘存云設(shè)計(jì)：潘存云設(shè)計(jì)：潘存云二、潤(rùn)滑裝置1.油杯針閥式油杯旋蓋式油杯脂用壓注式油杯芯捻油杯設(shè)計(jì)：潘存云設(shè)計(jì)：潘存云2.油環(huán)設(shè)計(jì)：潘存云設(shè)計(jì)：潘存云一、動(dòng)壓潤(rùn)滑的形成的原理和條件§16-5流體動(dòng)壓潤(rùn)滑的基本原理FFF設(shè)計(jì)：潘存云F先分析平行板的情況。板B靜止，板A以速度向左運(yùn)動(dòng)，板間充滿潤(rùn)滑油，無(wú)載荷時(shí)，液體各層的速度呈三角形分布，進(jìn)油量與出油量相等，板A不會(huì)下沉。但若板A有載荷時(shí)，油向兩邊擠出，板A逐漸下沉，直到與B板接觸。兩平形板之間不能形成壓力油膜！

v

vvh1aah2cc如兩板不平行板。板間間隙呈沿運(yùn)動(dòng)方向由大到小呈收斂楔形分布，且板A有載荷，當(dāng)板A運(yùn)動(dòng)時(shí)，兩端速度若程虛線分布，則必然進(jìn)油多而出油少。由于液體實(shí)際上是不可壓縮的，必將在板內(nèi)擠壓而形成壓力，迫使進(jìn)油端的速度往內(nèi)凹，而出油端的速度往外鼓。進(jìn)油端間隙大而速度曲線內(nèi)凹，出油端間隙小而速度曲線外凸，進(jìn)出油量相等，同時(shí)間隙內(nèi)形成的壓力與外載荷平衡，板A不會(huì)下沉。這說(shuō)明了在間隙內(nèi)形成了壓力油膜。這種因運(yùn)動(dòng)而產(chǎn)生的壓力油膜稱為動(dòng)壓油膜。各截面的速度圖不一樣，從凹三角形過(guò)渡到凸三角形，中間必有一個(gè)位置呈三角形分布。動(dòng)壓油膜----因運(yùn)動(dòng)而產(chǎn)生的壓力油膜。vvvh0bbF設(shè)計(jì)：潘存云F形成動(dòng)壓油膜的必要條件：1.兩工件之間的間隙必須有楔形