讲稿滑动轴承

第12-13章 轴 承轴承是机器、仪器和器械的重要支承零件，主要用于转动(或摆动)的运动部件，以保证轴和轴上运动件的回转精度，减少轴与支承间的摩擦与磨损，并承受载荷。根据轴承工作时的摩擦性质，轴承可分为滑动轴承和滚动轴承。1 1第12-13章 轴 承案例导入：如图1-4所示的内燃机连杆零件图，连杆与曲柄、连杆与活塞的连接处采用了滑动轴承。我们经常见到的机床、各种车辆的轴，大部分应用了滚动轴承作为支撑。在哪些场合使用何种轴承？如何选用各种类型的轴承？大家可以利用本章的知识，了解并分析、解决一些机械设备中与轴承相关的问题。2 2图1-3 内燃机结构图1气缸；2活塞；3连杆；4曲轴；5小齿轮；6大齿轮；7凸轮；8顶杆图1-4 内燃机连杆(a)连杆 (b)连杆拆分件 3 3滑动轴承与滚动轴承比较:1.滚动轴承:1)摩擦阻力较小，2)机械效率较高，3)润滑和维护方便，4)已经标准化，5)应用广泛。2.滑动轴承:1)启动摩擦大，2)对润滑的要求高，3)使用维修不方便。4)在高速、重型、大的冲击振动，以及需要剖分等特殊的场合。4 4概述概述机械设计轴承箱体箱体齿轮齿轮轴轴轴承轴承轴承孔轴承孔v轴承：轴承：支持轴或轴上转动零件的部件支持轴或轴上转动零件的部件v作用：作用：v支持轴及轴上零件，保持轴的旋转精度支持轴及轴上零件，保持轴的旋转精度v减少转轴与支持面间的摩擦磨损减少转轴与支持面间的摩擦磨损v分类：分类：v按承载方向分：按承载方向分：向心轴承、推力轴承向心轴承、推力轴承v按摩擦性质分：按摩擦性质分：滑动轴承、滚动轴承滑动轴承、滚动轴承5第12章 滑动轴承滑动轴承12-112-1 滑动轴承概述滑动轴承概述12-212-2 滑动轴承的结构滑动轴承的结构12-312-3 滑动轴承的材料滑动轴承的材料12-412-4 润滑剂和润滑装置润滑剂和润滑装置12-512-5 非全液体摩擦滑动轴承的计算非全液体摩擦滑动轴承的计算机械设计轴承v基本要求基本要求:v了解滑动轴承的特点、应用场合了解滑动轴承的特点、应用场合v了解滑动轴承的典型结构、轴瓦材料及其选用原则了解滑动轴承的典型结构、轴瓦材料及其选用原则v了解常用润滑剂及润滑装置了解常用润滑剂及润滑装置v掌握不完全液体润滑滑动轴承的设计原理及设计方法掌握不完全液体润滑滑动轴承的设计原理及设计方法612-1 滑动轴承概述滑动轴承概述v1.主要特点：主要特点：工作平稳，无噪声；液体润滑时摩擦损失小工作平稳，无噪声；液体润滑时摩擦损失小v2.应用情况：应用情况：工作转速特高的轴承；要求对轴的支承位置特别精确的工作转速特高的轴承；要求对轴的支承位置特别精确的轴承；特重型轴承；大冲击和振动载荷的轴承；剖分式轴承；径向尺轴承；特重型轴承；大冲击和振动载荷的轴承；剖分式轴承；径向尺寸小的轴承；特殊工况下寸小的轴承；特殊工况下v3.滑动轴承中的摩擦按润滑油存在情况分：滑动轴承中的摩擦按润滑油存在情况分：干摩擦、边界摩擦、液体干摩擦、边界摩擦、液体摩擦、混合摩擦摩擦、混合摩擦(非液体摩擦非液体摩擦)机械设计轴承712-2 滑动轴承的结构滑动轴承的结构机械设计 轴承v向心滑动轴承向心滑动轴承 推推力滑动轴承力滑动轴承v滑动轴承组成：滑动轴承组成：轴承体、轴瓦及轴承衬、润滑与密封装置轴承体、轴瓦及轴承衬、润滑与密封装置v滑动轴承分类：滑动轴承分类：v向心滑动轴承向心滑动轴承 整体式、剖分式、自动调心式整体式、剖分式、自动调心式v推力滑动轴承推力滑动轴承8整体式向心滑动轴承整体式向心滑动轴承机械设计 轴承轴承座轴承座整体轴套整体轴套油孔油孔螺纹孔螺纹孔v结构：结构：轴承座、轴套（整体）轴承座、轴套（整体）v 轴承座设有安装润滑油杯的螺纹孔轴承座设有安装润滑油杯的螺纹孔v 轴套上开有油孔，内表面开有油槽轴套上开有油孔，内表面开有油槽v特点：特点：结构简单，成本低结构简单，成本低v 但装拆不便，无法调整但装拆不便，无法调整v应用：应用：低速、轻载或间歇性工作的机器低速、轻载或间歇性工作的机器9剖分式向心滑动轴承剖分式向心滑动轴承机械设计 轴承轴承座轴承座轴承盖轴承盖双头螺柱双头螺柱油孔油孔油槽油槽剖分式轴瓦剖分式轴瓦v结构：结构：轴承座、轴承盖、剖分式轴瓦、螺柱轴承座、轴承盖、剖分式轴瓦、螺柱v特点：特点：剖分面作成阶梯状，且垂直载荷方向剖分面作成阶梯状，且垂直载荷方向v 正剖、斜剖，装拆方便，常在轴瓦表面粘附轴承衬正剖、斜剖，装拆方便，常在轴瓦表面粘附轴承衬v 磨损后可调整间隙，结构复杂磨损后可调整间隙，结构复杂v应用：应用：常用常用10自动调心式向心滑动轴承自动调心式向心滑动轴承机械设计 轴承v应用：应用：v用于支承挠度较大或多支点的长轴用于支承挠度较大或多支点的长轴v结构：结构：轴瓦瓦背制成凸球面轴瓦瓦背制成凸球面v 其支承面制成凹球面其支承面制成凹球面v特点：特点：轴瓦能摆动，适应轴的变形轴瓦能摆动，适应轴的变形11推力滑动轴承推力滑动轴承机械设计 轴承v分类：分类：空心式、单环式、多环式空心式、单环式、多环式v轴上的轴向力应采用推力轴承来承受轴上的轴向力应采用推力轴承来承受v止止推推面面：轴轴端端面面、轴轴中中段段做做凸凸肩肩或或装装上上推力圆盘推力圆盘1212-3 滑动轴承的材料滑动轴承的材料机械设计 轴承v轴瓦或轴承衬：轴瓦或轴承衬：轴颈应比轴瓦耐磨轴颈应比轴瓦耐磨v对材料性能的要求对材料性能的要求:v良好的减摩性、耐磨性和抗咬粘性良好的减摩性、耐磨性和抗咬粘性v良好的摩擦顺应性、嵌入性和磨合性良好的摩擦顺应性、嵌入性和磨合性v足够的强度和抗腐蚀能力足够的强度和抗腐蚀能力v良好的导热性、工艺性和经济性等良好的导热性、工艺性和经济性等v常用材料：常用材料：v金属：青铜、轴承合金、粉末冶金、灰铸铁等金属：青铜、轴承合金、粉末冶金、灰铸铁等v非金属：工程塑料、硬木、橡胶、聚四氟乙烯非金属：工程塑料、硬木、橡胶、聚四氟乙烯v轴承盖、轴承座：轴承盖、轴承座：灰铸铁，铸钢灰铸铁，铸钢v轴颈：轴颈：钢钢13常用材料性能比较常用材料性能比较机械设计 轴承材料材料组成组成性能特点性能特点应用应用轴承合金轴承合金(巴氏合金巴氏合金)Sn,Pb,Sb合金合金耐耐磨磨，磨磨合合，导导热热性，油吸附性好性，油吸附性好强度小，价格贵强度小，价格贵重载，中高速重载，中高速青铜青铜Cu+Sn,Pb,Al较硬较硬,强度高强度高,耐磨耐磨磨合性差磨合性差重载，中速重载，中速粉末冶金粉末冶金Fe+石墨石墨Cu+石墨石墨含油轴承含油轴承韧性低韧性低平稳载荷，无平稳载荷，无冲击，中低速冲击，中低速铸铁铸铁HT、KT轴颈硬度轴颈硬度轴瓦硬度轴瓦硬度轻载，低速轻载，低速1412-4 润滑剂和润滑装置润滑剂和润滑装置一、一、润滑剂润滑剂二、二、润滑装置润滑装置机械设计轴承15一、润滑剂一、润滑剂机械设计 轴承v润滑油：润滑油：液体，用途最广泛液体，用途最广泛v润滑脂：润滑脂：半固体，润滑油稠化剂，一般用于中低速半固体，润滑油稠化剂，一般用于中低速v固固体体润润滑滑剂剂：主主要要用用作作油油、脂脂的的添添加加剂剂，也也可可单单独独使使用用，如如C,MoS2,PTFE(聚四氟乙烯聚四氟乙烯)等等v作用：作用：减少摩擦损失、减轻工作表面的磨损、冷却、吸振等减少摩擦损失、减轻工作表面的磨损、冷却、吸振等v常用润滑剂：常用润滑剂：润滑油、润滑脂、固体润滑剂润滑油、润滑脂、固体润滑剂 16润滑油的性能指标及选择润滑油的性能指标及选择性能指标：性能指标：v粘度粘度液体流动时，每薄层相互间的阻抗剪力，它是液体流液体流动时，每薄层相互间的阻抗剪力，它是液体流动时内部摩擦阻力的度量动时内部摩擦阻力的度量v是最重要的性能指标，也是选择润滑油的主要依据是最重要的性能指标，也是选择润滑油的主要依据v油性油性也称润滑性，表征油中的极性分子对金属表面的吸附也称润滑性，表征油中的极性分子对金属表面的吸附性能。油性好则摩擦系数小性能。油性好则摩擦系数小v凝点凝点反映润滑油的低温工作性能反映润滑油的低温工作性能v闪点闪点反映润滑油的高温工作性能反映润滑油的高温工作性能机械设计 轴承润滑油的选择原则：润滑油的选择原则：v压力大或在冲击、变载条件下工作，应选粘度高的油压力大或在冲击、变载条件下工作，应选粘度高的油v速度高时，应选粘度低的油，以减少摩擦损失速度高时，应选粘度低的油，以减少摩擦损失v工作温度高时，应选粘度高的油，因粘度会随温度升高而下降工作温度高时，应选粘度高的油，因粘度会随温度升高而下降17润滑脂的性能指标及选择润滑脂的性能指标及选择性能指标：性能指标：v针入度针入度(稠度稠度)表征润滑脂的稀稠度，类似于油的粘度表征润滑脂的稀稠度，类似于油的粘度v用一特制重用一特制重1.5N锥形针在锥形针在25C恒温下恒温下5s内刺入润滑脂内的内刺入润滑脂内的深度。标志润滑脂内阻力的大小和受力后流动性的强弱深度。标志润滑脂内阻力的大小和受力后流动性的强弱v滴点滴点温度升高时，润滑脂第一滴掉下时的温度，表征温度升高时，润滑脂第一滴掉下时的温度，表征润滑脂耐高温的性能润滑脂耐高温的性能v耐水性耐水性润滑脂与水接触时，其特性的保持程度润滑脂与水接触时，其特性的保持程度机械设计 轴承润滑脂的选择原则：润滑脂的选择原则：v压力大、速度低压力大、速度低小针入度，反之选针入度大的小针入度，反之选针入度大的v润滑脂的滴点应高于轴承工作温度润滑脂的滴点应高于轴承工作温度2030，以免流失，以免流失v在有水或潮湿场合，应选防水性的润滑脂在有水或潮湿场合，应选防水性的润滑脂18二、润滑装置二、润滑装置机械设计 轴承v润润滑滑油油润润滑滑装装置置：油油孔孔、芯芯捻捻或或线线纱纱油油杯杯、针针阀阀滴滴油油杯杯、油杯、飞溅润滑、压力润滑油杯、飞溅润滑、压力润滑v润滑脂润滑装置：润滑脂润滑装置：旋转油杯、压注油嘴旋转油杯、压注油嘴v油槽结构：油槽结构：19润滑油润滑装置润滑油润滑装置v油孔油孔v芯捻或线纱油杯芯捻或线纱油杯v针阀滴油杯针阀滴油杯v油环油环机械设计 轴承v飞溅润滑飞溅润滑v压力润滑压力润滑2012-5 非全液体摩擦滑动轴承的计算非全液体摩擦滑动轴承的计算v工作条件：工作条件：边界膜不破坏、粗糙表面内有流体润滑存在边界膜不破坏、粗糙表面内有流体润滑存在失效形式：失效形式：v磨损磨损导致轴承配合间隙加大，影响轴的旋转精度，甚至使轴导致轴承配合间隙加大，影响轴的旋转精度，甚至使轴承不能正常工作承不能正常工作v胶合胶合高速重载且润滑不良时，摩擦加剧，发热多，使轴承上高速重载且润滑不良时，摩擦加剧，发热多，使轴承上较软的金属粘焊在轴颈表面而出现胶合较软的金属粘焊在轴颈表面而出现胶合设计准则：设计准则：v维持边界膜不遭破坏维持边界膜不遭破坏v主要进行压强主要进行压强p、压强与速度乘积、压强与速度乘积 pv 的验算的验算机械设计轴承一、一、向心轴承的计算向心轴承的计算二、二、推力轴承的计算推力轴承的计算三、三、设计步骤设计步骤21一、向心轴承的计算一、向心轴承的计算机械设计 轴承2 压强和速度乘积压强和速度乘积pv的验算的验算v限制温升过高，防止胶合破坏限制温升过高，防止胶合破坏1 压强压强p验算验算v限制平均压力，防止轴瓦过度磨损限制平均压力，防止轴瓦过度磨损BdF3 速度速度v的验算的验算v限制限制v，防止局部加速磨损，防止局部加速磨损22二、推力轴承的计算二、推力轴承的计算机械设计 轴承2 压强和速度乘积压强和速度乘积pv的验算的验算v限制温升，防止胶合破坏限制温升，防止胶合破坏1 压强压强p验算验算v限制压力，防止轴瓦过度磨损限制压力，防止轴瓦过度磨损d0Fn23三、设计步骤三、设计步骤机械设计 轴承选择轴瓦材料选择轴瓦材料确定轴承结构形式确定轴承结构形式确定轴承宽度确定轴承宽度B和直径和直径d验算验算p、pv选择轴承的配合选择轴承的配合选择润滑剂与润滑装置选择润滑剂与润滑装置24摩 擦24-1 摩 擦一、四种滑动摩擦状态.干摩擦是指表面间无任何润滑剂或保护膜的纯金属接触时的摩擦。.边界摩擦是指摩擦表面被吸附在表面的边界膜隔开，其摩擦性质取决于边界膜和表面的吸附性能时的摩擦。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。流体摩擦是指摩擦表面被流体膜隔开，摩擦性质取决于流体内部分子间粘性阻力的摩擦。流体摩擦时的摩擦系数最小，且不会有磨损产生，是理想的摩擦状态。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。25流体动力润滑形成的必要条件：（P58图，P288图，P290）：q 楔形空间；q 相对运动（保证流体由大口进入）；q 连续不断地供油。流体动力润滑是指两个作相对运动物体的摩擦表面，借助于相对速度而产生的粘性流体膜将两摩擦表面完全隔开，由流体膜产生的压力来平衡外载荷。英国的雷诺于1886年继前人观察到的流体动压现象，总结出流体动压润滑理论。20世纪50年代普遍应用电子计算机之后，线接触弹性流体动压润滑的理论开始有所突破。流体润滑原理简介二、流体动力润滑 （动画）26简答：形成流体动力润滑（即形成动压油膜）的必要条简答：形成流体动力润滑（即形成动压油膜）的必要条简答：形成流体动力润滑（即形成动压油膜）的必要条简答：形成流体动力润滑（即形成动压油膜）的必要条件是什么？件是什么？件是什么？件是什么？P288P288图，图，图，图，1.相对滑动的两表面间形成收敛的楔形间隙；相对滑动的两表面间形成收敛的楔形间隙；2.被油膜分开的两表面必须有足够的相对滑动被油膜分开的两表面必须有足够的相对滑动速度，其运动方向必须使润滑油由大口流进，速度，其运动方向必须使润滑油由大口流进，小口流出；小口流出；3.润滑油必须有一定的粘度，供油充分。润滑油必须有一定的粘度，供油充分。P2902727