1、第九章 滑動(dòng)軸承,1 概述 2 滑動(dòng)軸承的主要類型 3 軸瓦結(jié)構(gòu) 4 滑動(dòng)軸承材料 5 滑動(dòng)軸承的條件性計(jì)算 6 液體動(dòng)力潤(rùn)滑的基本方程式 7 液體動(dòng)力潤(rùn)滑徑向軸承的計(jì)算,1、概述,一、分類,滑動(dòng)(摩擦)軸承 滾動(dòng)(摩擦)軸承,徑向軸承 推力軸承,邊界摩擦：極限狀態(tài)、邊界膜作用；,液體摩擦：兩表面完全隔開；,非液體摩擦（混合摩擦）：部分固體凸峰接觸；,干摩擦：兩表面直接接觸；,對(duì)于要求低摩擦的摩擦副，液體摩擦是比較理想的的狀態(tài)，維持邊界摩擦或混合摩擦是最低要求； 對(duì)于要求高摩擦的摩擦副，則希望處于干摩擦狀態(tài)或邊界摩擦狀態(tài)。,摩擦：一物體與另一物體直接接觸，當(dāng)兩者間有運(yùn)動(dòng)或有運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)時(shí)，接觸表面

2、要產(chǎn)生切向阻力（即摩擦力），這種現(xiàn)象成為摩擦。,磨損：使摩擦表面物質(zhì)不斷損失的現(xiàn)象稱為磨損。 單位時(shí)間里的磨損量稱為磨損率。,二、液體潤(rùn)滑滑動(dòng)軸承按油膜形成原理,1、靜壓軸承,2、流體動(dòng)壓潤(rùn)滑軸承,無外部壓力源，油膜靠摩擦面的相對(duì)運(yùn)動(dòng)而自動(dòng)形成。,三、特點(diǎn)及應(yīng)用場(chǎng)合,1、壽命長(zhǎng)、宜于高速；,2、耐沖擊、振動(dòng)；油膜吸振作用；,3、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，可用于曲軸；,4、承載能力高（重載）,缺點(diǎn)：起動(dòng)阻力大，潤(rùn)滑、維護(hù)較滾動(dòng)軸承復(fù)雜。,外部一定壓力的流體進(jìn)入摩擦面，建立壓力油膜。,四、潤(rùn)滑油主要特性,1、粘度：流體抵抗變形能力，衡量流體內(nèi)摩擦阻力大小的指標(biāo)。,粘度 摩擦力發(fā)熱,動(dòng)力粘度 Pas（泊P）,2、（

3、潤(rùn)滑劑）油性,油吸附于摩擦表面的性能，邊界潤(rùn)滑取決于油的吸附能力。,3、粘度的測(cè)定,3種方法3種單位,動(dòng)力粘度 (絕對(duì)粘度）,運(yùn)動(dòng)粘度 : 流體動(dòng)力粘度與同溫度下流體密度的比值。,恩氏粘度 Et 相對(duì)粘度,1 Pa.s = 1 N.s / m2國際單位制 P(泊) 物理單位 1 Pa.s = 10 P 1P= 100 cP, = ( Pa.s) / (kg/m3 ) m2 /s, t c = 0.0064 Et 0.0055 / Et,常用斯St 1St = 1 cm2 /s = 100 cSt,轉(zhuǎn)速高、壓力小時(shí)，油的粘度應(yīng)低一些； 反之，粘度應(yīng)高一些。,高溫時(shí)，粘度應(yīng)高一些；低溫時(shí)，粘度可低

4、一些。,4、選擇原則,五、潤(rùn)滑脂, 特點(diǎn)：無流動(dòng)性，可在滑動(dòng)表面形成一層薄膜， 承載能力大，但性能不穩(wěn)定，摩擦功耗大 。, 適用場(chǎng)合 ：要求不高、難以經(jīng)常供油，或者低速重載、 溫度變化不大 以及作擺動(dòng)運(yùn)動(dòng)的 軸承中。, 性能指標(biāo)：針入度和滴點(diǎn)。,2、滑動(dòng)軸承的主要類型,一、整體式,結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、磨損后無法調(diào)整軸承間隙，裝拆不便。,用于：低速、輕載的間歇工作場(chǎng)合，無法用于曲軸,二、剖分式,特點(diǎn)于整體式相反。,（寬徑比）時(shí)，采用。,三、自動(dòng)調(diào)心軸承,3、軸瓦結(jié)構(gòu),減摩材料軸承襯,軸承襯,整體式軸瓦,剖分式軸瓦,軸瓦上開設(shè)油孔和油溝,油孔：供應(yīng)潤(rùn)滑油；,油溝：輸送和分布潤(rùn)滑油；,油溝、油孔：不能開在油膜

5、承載區(qū)，否則，承載能力,油溝長(zhǎng)度0.8B（軸瓦寬度），即不能開通，否則漏油。,4、滑動(dòng)軸承材料,軸承材料軸瓦和軸承襯材料,主要失效：磨損，其次強(qiáng)度不足引起的疲勞破壞等。,一、對(duì)材料的要求,1、良好耐磨性、減摩性及磨合性（跑合性）,2、足夠的強(qiáng)度、塑性、嵌藏性、順應(yīng)性,3、耐腐蝕性,4、導(dǎo)熱性好、線膨脹系數(shù)小,5、工藝性好,6、經(jīng)濟(jì)性,二、常用材料,1、金屬材料軸承合金（巴氏合金）、青銅等；,3、非金屬材料塑性、橡膠等。,5、滑動(dòng)軸承的條件性計(jì)算,一、混合摩擦滑動(dòng)軸承失效形式,膠合、磨損等,設(shè)計(jì)準(zhǔn)則：至少保持在邊界潤(rùn)滑狀態(tài)，即維持邊界油膜不破裂。,計(jì)算方法：簡(jiǎn)化計(jì)算（條件性計(jì)算）,失 效 形 式

6、 圖 例,磨損及膠合,點(diǎn)蝕及金屬剝落,1、限制軸承平均壓強(qiáng),F 徑向載荷, N；,d 軸頸直徑, mm；,B 軸瓦有效寬度,mm；,p 許用壓強(qiáng),Mpa。,目的：防止p過高，油被擠出，產(chǎn)生 “過度磨損”。,2、限制pv值,Mpam/s, pv摩擦功耗發(fā)熱量易膠合,目的：限制pv是為了限制軸承溫升、防止膠合。, 軸承發(fā)熱量單位面積摩擦功耗pv,二、徑向軸承,3、限制滑動(dòng)速度v,目的：防止v過高而加速磨損。,解：1）由：,綜合應(yīng)用：,2）由：,1),d,2),三、推力軸承（方法同徑向軸承）（自學(xué)）,結(jié)構(gòu)：空心、實(shí)心、單環(huán)、多環(huán),實(shí)心式：,空心式：,實(shí)心式：邊緣v大，磨損快，中間p，壓力分布不均。,

7、空心式：壓力分布均勻性。,6、液體動(dòng)力潤(rùn)滑的基本方程式,一、液體動(dòng)壓潤(rùn)滑基本方程雷諾方程,1、建模,為方便研究，作如下假設(shè)：,研究對(duì)象：被潤(rùn)滑油隔開作相對(duì)運(yùn)動(dòng)的兩剛體，一個(gè)以v運(yùn)動(dòng)，一個(gè)靜止。,1）忽略p-效應(yīng)（壓粘效應(yīng)）,一般情況適用，對(duì)高副不適用（如齒輪）,2）油沿z方向無流動(dòng)，即無限寬軸承,B（無限寬）：一維方程,3）層流（一般中高速情況；特高速“湍流”、“紊流”）,4）油與表面吸附，一起運(yùn)動(dòng)或靜止,5）不計(jì)油的慣性力和重力,6）油不可壓縮：=const,2、求解,針對(duì)“連續(xù)介質(zhì)”，通過取“微單元體”手段：,由于：,連續(xù)流動(dòng)方程：任何截面沿x方向單位寬度流量qx相等,一維雷諾方程（RE）

8、,二、油楔承載機(jī)理,p 積分油膜承載能力 平衡外載,可見，對(duì)收斂形油楔，油楔內(nèi)各處油壓大于入口、出口處油壓正壓力承載。,進(jìn)口小、出口大，油壓p低于出口、入口壓力（負(fù)壓）,不能承載，相反使兩表面相吸。,1、潤(rùn)滑油有一定粘度。,2、有一定相對(duì)滑動(dòng)速度v。承載能力v；,3、相對(duì)滑動(dòng)面之間必須形成收斂形間隙， 即：油從大口流進(jìn)，小口流出。 （入口、出口處p油楔內(nèi)p）,4、有足夠充分的供油量。,7、液體動(dòng)力潤(rùn)滑徑向軸承的計(jì)算,1）起動(dòng)階段。,2）不穩(wěn)定潤(rùn)滑階段，軸瓦摩擦力作用下“爬坡”。,一、動(dòng)力潤(rùn)滑狀態(tài)的建立：三階段,1、固定參數(shù),R軸承孔半徑（D）；,r軸頸半徑（d）；,相對(duì)間隙：,；寬徑比：B/d

9、。,二、幾何關(guān)系,2、動(dòng)態(tài)參數(shù)（變參數(shù)）,偏心距：,偏心率：,表示偏心程度,最小油膜厚度：,（hmin）,任一位置處，油膜厚度h：,三、承載能力和索氏數(shù)S0, 軸承包角，軸瓦連續(xù)包圍軸頸所對(duì)應(yīng)的角度。,1+2 承載油膜角,1 油膜起始角,2 油膜終止角,p=pmax處：h=h0，=0,當(dāng)B=，即無限寬軸承時(shí)，油沿軸向無流動(dòng)，一維RE,得：,積分一次得任意處的油膜壓力p：,在1至2區(qū)間內(nèi)，沿外載荷方向單位寬度的油膜力為：,對(duì)有限寬軸承，若不計(jì)端泄，油膜承載力F為：,S0 索氏數(shù)，無量綱,S0 ,單位：F N，B、d m， Pas， rad/s,軸承實(shí)際承載能力小于上式（端泄）,計(jì)入端泄時(shí)：,B/

10、d 端泄 S0,其它參數(shù)相同時(shí)，S0 F，承載力,B/d一定： S0 F，, hmin,但保證流體動(dòng)力潤(rùn)滑：,， 承載能力,四、流量計(jì)算,體積流量：,五、功耗計(jì)算, 摩擦特性系數(shù),P350：圖17.19,P350：圖17.20,t 油溫升 t = t2t1,平均溫度：,t2max 表17.5,六、熱平衡計(jì)算,摩擦功熱量：,流動(dòng)的潤(rùn)滑油帶走：,通過軸承座散熱：,S 安全系數(shù)，考慮表面形狀不準(zhǔn)確和零件變形，S2 一般可取S=2；,八、參數(shù)選擇,1、寬徑比B/d,七、保證液體動(dòng)力潤(rùn)滑的條件（充分條件）：,Rz1、Rz2 軸頸、軸瓦表面微觀不平度的十點(diǎn)高度，,3、油粘度, F 承載能力，但易發(fā)熱,4、平均壓強(qiáng)p,p F一定時(shí)，B、d可，尺寸；傳動(dòng)較平穩(wěn),p hmin 不易形成動(dòng)壓潤(rùn)滑，磨損,p F，軸頸運(yùn)動(dòng)易失穩(wěn),2、相對(duì)間隙,高速：發(fā)熱嚴(yán)重 使 q 端泄，溫升,3、由于影響液體動(dòng)壓軸承的參數(shù)較多，相互影響，所以設(shè)計(jì)中若調(diào)整了某一參數(shù)，將會(huì)影響其它參數(shù)，凡受到影響的參數(shù)都應(yīng)重新計(jì)算。,注意：,1、液體動(dòng)力潤(rùn)滑軸承在啟動(dòng)，停車階段處于非液體摩擦狀態(tài)，設(shè)