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1、第十二章滑动轴承12 1概述：一摩擦的分类（详见： P.46. 第四章） 内摩擦：发生在物质内部、阻碍分子间相对运动的摩擦。外摩擦：发生在两接触物体间，阻碍两接触表面相对运动的摩擦。1 .按有无相对运动分：外摩擦可分为：静摩擦：两接触物体间仅有相对滑动趋势时的摩擦。动摩擦：两接触物体间有相对运动时的摩擦。2 .按相对运动形式分：外摩擦可分为：1 ）滚动摩擦：两接触物体间的相对运动为滚动。2 ）滑动摩擦：两接触物体间的相对运动为滑动。又可分为四种： 干摩擦：两物体接触面内无任何润滑剂的纯金属接触时的摩擦。 边界摩擦：两摩擦表面间存在边界膜时的摩擦。边界膜：指润油中的极性分子吸附在金属表面（吸附膜
2、）或与金属起化学反应（反应膜）而形成的一层极薄的分子膜。 流体摩擦：两摩擦表面完全被润滑油分开时的摩擦。 混合摩擦：处于边界摩擦与流体摩擦的混合状态时的摩擦。注：a.纯金属极易氧化或被油污，故工程中不存在真正的干摩擦，通常 将未经人为润滑的摩擦叫“干摩擦”b. 边界膜分吸附膜和反应膜，极薄，厚度约0.0020.02卩m.c. 干摩擦时，摩擦和磨损最严重；边界摩擦的摩擦系数约为 0.1左 右；混合摩擦时的摩擦系数比边界摩擦的要小得多；流体摩擦是 油分子间的内摩擦，f 0.0010.008，此时不存在磨损。二.轴承的类型：分二种下章介绍又可分三种工作时不加润滑剂1 .按摩擦性质分：1 ）滚动摩擦轴
3、承2 ）滑动摩擦轴承自润滑轴承: 不完全液体润滑轴承：滑动表面间处于边界润滑或混合润滑状态 液体润滑轴承：a. 液体动压轴承：b. 液体静压轴承：2 按承载方向分：1 ）径向轴承：2 ）推力轴承：两滑动表面处于液体润滑状态。 靠两表面间的相对运动来形成压力油膜。 靠液压系统供给的压力油形成压力油膜。 三种承受径向载荷3）向心推力轴承：可同时承受径、轴向载荷承受轴向载荷1转速特高此时，2轴的支承位置要求特高此时，3特重型此时，4冲击和振动很大此时，三滑动轴承的主要应用埸合：5 按装配要求必须剖分的轴承滚动轴承的寿命明显J滚动轴承因零件多，精度难保证滚动轴承须单件生产，造价很高 滚动轴承点接触，耐
4、冲击、振动性能差6 特殊工作条件处（如：水中或腐蚀介质中）7 径向尺寸受限处122滑动轴承的主要结构型式一整体式径向滑动轴承 P.276. 图 12-11 结构： 整体式轴承座，内衬减摩材料制成的整体轴套2 特点：1 ）优：结构简单，成本低廉。2）缺： 轴套磨损后，无法调整轴承间隙。 只能从轴颈端部装拆，重量大或中间轴颈的轴装拆困难3 适用：轻载、低速或间歇工作处。对开式径向滑动轴承 P.276.图12-21 结构：由轴承盖、轴承座、剖分式轴瓦及双头螺柱等组成。2 特点：轴承装拆方便，轴瓦磨损后可用减少剖分面处的垫片来调整轴承间隙。3 应用：广泛三止推滑动轴承P.277. 表 12-11 组成
5、：由轴承座和止推轴颈组成2 类型：空心式、单环式、多环式123滑动轴承的失效形式及常用材料一滑动轴承的失效形式1 磨粒磨损： 进入轴承的硬颗粒（如灰尘，砂粒等） ，研磨轴颈、轴承表面，导致几何形状改变，精度下降。2 刮 伤： 硬颗粒或轴颈表面粗糙的凸峰在轴承表面划出线状伤痕。3 咬 粘： 过载高速或润滑差，致使轴颈、轴承的表层材料发生粘附和迁移。4 疲劳剥落： 载荷反复作用，致使轴承衬材料疲劳开裂和脱落。5 腐 蚀： 轴承材料受润滑剂及环境介质的腐蚀而失效。二轴承材料轴承材料： 即轴瓦和轴承衬的材料。（一）轴承材料的主要性能要求：1 减摩性、耐磨性和抗咬粘性好。减摩性： 指材料副具有较低的摩擦
6、系数。抗咬粘性： 指材料的耐热性和抗粘附性。2 顺应性、嵌入性和磨合性好。顺应性： 受载后通过弹塑变形补偿初始几何形状误差的能力。嵌入性： 嵌藏硬颗粒，减轻刮伤及磨损的性能。磨合性： 短期轻载运转后，易形成相互吻合的表面粗糙度。3 足够的强度和抗蚀能力。4 导热性、工艺性、经济性好。（二）常用轴承材料：1轴承合金（或称巴氏合金）：组成： 是锡、铅、锑、铜的合金，分锡基、铅基二种。性能： 嵌入性、顺应性、磨合性、抗咬粘性好，但强度很低应用： 在中高速、重载或重要埸合，只能用作轴瓦的轴承衬 2 铜合金：种类： 很多，分黄铜、青铜二大类，其中青铜较常用。性能： 比轴承合金稍差，但强度较高。应用： 锡
7、青铜：中速重载。铅青铜：咼速重载（抗粘附性好）铝青铜：低速重载（抗粘附性较差）3 铝基轴承合金：性能： 耐蚀性、减摩性好，疲强较高。应用： 可单独制成轴套、轴承等，也可作轴承衬与钢衬背一起组成双金属轴瓦 4 铸铁：其中的石墨是固体润滑剂，具有较好的减摩性和耐磨性。 铸铁性脆、不易磨合，只适用于轻载低速、无冲处。5 多孔质金属材料：构成： 金属粉末经特殊工艺压制、烧结，形成多孔结构。种类： 有多孔铁和多孔铜二种。机理： 1 ）使用前先把轴瓦在热油中浸数小时，使孔隙中充满油含油轴承2 ）工作时靠轴颈转动的抽吸作用及热胀挤压，油进入摩擦面间进行润滑 适用： 中低速无冲击处（因为：多孔质金属材料韧性较
8、小）6 非金属材料：塑料，尼龙，橡胶，陶瓷等。注： 常用金属轴承材料的性能 P.280. 表 12-2.124轴瓦结构1 整休式：nI 左二 11 一 7 * F/yZTTX/八rlJ 图12-3整体轴瓦.轴瓦的型式和构造:a.整体轴套:轴瓦（钢背）轴承衬图12-4卷制轴瓦呈完整圆筒形。图12-3/三金属板，再冲载、弯曲而成。大批生产，质量稳定，成本低。图12-5对开式厚壁轴瓦轴瓦圆柱销轴承座图12-7轴瓦的固定b.卷制轴套：由板材卷制而成，其上有缝隙。图12-42 .对开式轴瓦：a. 厚壁轴瓦：用离心铸造法制造，为使轴承衬与轴瓦贴附良好，轴瓦上应制 出榫、槽。b.薄壁轴瓦：将轴承衬材料用轧制
9、贴附于钢板上形成双二.轴瓦的定位：定位：使轴瓦与轴承座保持确定的相对位置关系1 .轴瓦两端制出凸缘作轴向定位，如图12-5。2 .用紧定螺钉、销钉等固定。P.283. 图12-7.三.油孔及油槽：1 .油孔：用于将油输入轴瓦与轴颈之间。2.油槽：用于将油分布到整个摩擦表面间。有轴向/周向油槽二种1）轴向油槽：适用于载荷方向变化不大处。位置：整体轴承：油槽开在最大油膜厚度处。P.283.图12-8.剖分轴承：油槽开在剖分面上。P.283.图12-9.长度：稍短于轴承宽度。）周向油槽：适用于载荷方向变动范围大于180处。位置：常置于轴承中部。25滑动轴承润滑剂的选用：i hih润滑脂及其选择：仝
10、i _兰丰亍应用：1）要求不高，难以经常供油处。mum圭圭去三2）低速重载，或摆动轴承中。二二=二二二=;润滑脂的针入度选择： 选择润滑脂牌号时参见P.284.表12-3）针入度：重载低速，针入度宜小些；反之，宜大些。针入度：具有一定质量及锥度的测量锥针入脂面的深度）滴点：应比轴承的工作温度高2030C滴 点：在规定加热条件下，脂从标准量杯口滴下第一滴时的温度）防水性和耐高温的要求。润滑油及其选择: 应用： 最广选择：1 ）轻载高速，宜选低粘度的油，反之亦反之。表 12-4.表 4-1.2 ）不完全液体润滑轴承的润滑油，P.285.3 ）液体动压轴承的润滑油，P.53.固体润滑剂:应用：在摩擦
11、表面上形成的固体润滑剂膜可减小摩擦，主要用于有特殊要求处。种类：二硫化钼（MoS）石墨等。211 .2 .123- 1 .2 .1 .2 .工作可靠性要求不高的低速、轻载或间歇工作的轴承。 混合摩擦状态。边界膜不遭破坏，维持粗糙表面微腔内有液体润滑存在。126不完全液体润滑滑动轴承设计计算 适 用： 摩擦状态： 工作条件；- 径向滑动轴承的设计：F, Nn, r/mind, mm设计时一般已知：径向载荷轴颈转速轴颈直径p dB MPa1 验算平均压力p：p 过大：油被从两摩擦面间挤出，边界膜破裂，两摩擦面直接接触，磨损T2 .验算pv:Fd nF n、“，“ c、pvpv MPa m/s(12
12、-2)d B 60 1000 19100B(12-1)径向滑动轴承的计算单位面积上： 正压力N=p摩擦力Ff=fN=fp，摩擦功耗R=Fvxpv pvT - Pf T 一温升T -油粘度J 一油膜易破裂3 验算滑动速度v:v 2。虹1- X ) h(12-25)0.8z21.6S3) hmin 的确定： h min = r六.轴承中的摩擦系数f :(补充)1 . f的理论算式：无偏心(O与O重合)时，油层厚度为Sdv/dy = v / S = r 3 /r 书=3 / 书按粘性定律，单位面积上的切向阻力：t =n （dv/dy）=耳/书于是，整个轴颈表面（A = ndB）上的粘滞阻力Ff为：F
13、 f = A t =n dBnw/ 书所以，按摩擦系数f的定义，应有：边界摩擦混合摩擦非液体摩擦液体摩擦滑动轴承的摩擦系数变化情况n3 /pf f f _dBF pdB pdB p2 . f随n3 /p的变化情况：1 ）边界摩擦阶段：n3 /p t, f变化不大2）混合摩擦阶段：n3 /p t, f迅速下降3 ）液体摩擦时：a. 刚变形时，f最小b. 其后，n3 /p t f f逐渐增大液体粘滞阻力随速度梯度而增大3 . f的实际算式：承载时，0与0不重合一油层厚度J - dv/dy tf实际的f比上述理论的f大。 经研究，实际的f可对理论算式修正而得到：f0.55p式中，n动力粘度,Pa s
14、； p平均油压,Pa；3轴颈角速度，rda/s.随轴承宽径比而变化的系数。轴承宽径比B/dV 1 1E =(d/B) 3/2E = 1七轴承的热平衡计算：1 .轴承中每秒的摩擦热QQ = fFv =fpdBv (W)(12-27a)2 .端流的油每秒带走的热量Q:Q1 = q p c(t o-t i)(W)(12-27b)式中，q 润滑油流量，mVs.由油流量系数（P.295.图12-16）求出油的密度，对矿物油：P =85旷900kg/mc 油的比热，对矿物油：C =16752090J/(kg C)to油的出温度，C.ti油的入口温度，一般取：ti=3540C.3 .轴承表面每秒传导和辐射出
15、去的热量Q2:Q 2 = andB(to-ti)(W)(12-27c)式中， n dB 轴承的表面积(即散热面积)，吊.a表面传热系数 轻型、或难散热(如轧钢机)轴承：50W/(mi K)*中型、或一般通风条件的轴承：80W/(m 2 K)I 冷却良好的重型轴承：140W/(m2 K)4 .热平衡条件：Q = Q汁Q(12-27)即： fpdBv = q p c(t o-t i)+ andB(tbti)5 .热平衡时油的出入口温差 t :(上式除书vBd后整理得)(-)pt toti(12-28)上式求得的是平均温度差，实际上轴承中各点的温度差是不同的。6 .平均温度tm：温度不同，粘度n也不
16、同，研究表明，承载能力计算可采用tm下的粘度: tm = t i+A t/2(12-29)为保证轴承的承载能力，应：tm3540 C热平衡易建立,承载能力未用足,应降低tm，加大轴瓦和轴颈的表面粗糙度，再重算 t V3540 C热平衡难建立，应加大间隙，降低表面粗糙度，再重算八.参数选择：1 .宽径比B/d:1 ) B/d的影响：B/d J 优：端流油量T 一油温且可提高运转平稳性。.缺：端流T, B J f油压J f承载能力J。2 ) B/d的选择：一般取：B/d = 0.3 1.5 咼速重载(温升较咼)取小值 低速重载，或需较大支承刚度处取大值 高速轻载：J支承刚性要求不高处取小值、支承刚
17、性要求较高处取大值2 .相对间隙书:主要根据载荷和速度选取：vTfT； FtfJ，通常用如下经验公式确定:(n/60)4/9317910(12-31)式中，n 轴颈转速，r/min.3 .粘度n：是轴承设计中的一个重要参数，确定方法有二种：1 )重要轴承： 设定平均油量tm (一般取tm= 5075C)，选定油牌号(P.53.表4-1) t m、油牌号 P.54.图4-7 运动粘度u t f n t = pu t X 106 计算 t, t i,不合格，再重选n后重算。2 ) 一般轴承： 先估算 n： n = (n/60) -1/3 /107/6 Pa s u =n / p,设定油温tm P.53.表4-1 油牌号 油牌号，tm P.54.图 4-7 u t f n t = pu t X 10-6)油压p在外载F方向上的分量py：P y P cos180( a ) P cos( a)轴承单位轴向宽度上的油压垂直分量的意和Py：