第15章滑动轴承

第15章
§15-1
§15-2 §15-3 §15-4 §15-5 §15-6 §15-7 §15-8
滑动轴承
摩擦状态
滑动轴承的结构型式 轴瓦及轴承衬材料 润滑剂和润滑装置 非液体摩擦滑动轴承的计算 动压润滑的基本原理 液体动压多油楔轴承简介 静压轴承与空气轴承简介
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轴承的功用： 1）支承轴及轴上零件，并保持轴的旋转精度； 2）减少转轴与支承之间的摩擦和磨损 分类：
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表15-1 常用轴瓦及轴承衬材料的性能 材料及其代号
铸锡锑轴承合金 ZSnSb11Cu6
[p] Mpa
平稳 冲击
15 15 8 15
[pv] HBS 最高工作 轴径硬度 Mpa.m/s 金属型 砂型 温度℃
20 15 10 15 15 12 90 65 110 27 30
25 20
表15-1 常用轴瓦及轴承衬材料的性能 [p] [pv] HBS 最高工作 轴径硬度 材料及其代号 金属型 砂型 温度℃ Mpa Mpa.m/s
铸锡锑轴承合金 ZSnSb11Cu6 铸铅锑轴承合金 ZPbSb16Sn16Cu2 铸锡青铜 ZCuSn10P1
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平稳 冲击 15 15
25 20
一、动压润滑的形成和原理和条件
两平形板之间不能形成压力油膜！
动压油膜----因运动而产生的压力油膜。 v
v c
F F F F
v
b
F
v
h0
a h1 a
h2
c b
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形成动压油膜的必要条件： 1.两工件之间的间隙必须有楔形间隙； 2.两工件表面之间必须连续充满润滑油或其它液体；
3.两工件表面必须有相对滑动速度。其运动芳方向必 须保证润滑油从大截面流进，从小截面出来。 向心轴承动压油膜的形成过程： 静止 →爬升 →将轴起抬 →质心左移 →稳定运转达到工作转速 e ----偏心距
巴氏合金
F
F 绕此边线自 行倾斜
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§15-3
轴瓦及轴承衬材料
轴承衬
材料要求： 1）摩擦系数小； 2）导热性好，热膨胀系数小；
3）耐磨、耐腐蚀、抗胶合能力强； 4）有足够的机械强度和塑性。
能同时满足这些要求的材料是难找的，但应根据具体情况主要的使用要求。
工程上常用浇铸或压合的方法将两种不 同的金属组合在一起，性能上取长补短。 一、轴承合金（白合金、巴氏合金） 1）锡锑轴承合金 优点： f 小，抗胶合性能好、对油的吸附性强、耐腐 蚀性好、容易跑合、是优良的轴承材料，常用于高速、 重载的轴承。
螺纹孔
整体式向心滑动轴承
剖分轴瓦
轴承座
剖分式向心滑动轴承
甘肃工业大学专用整体轴套卷制轴套Fra bibliotek薄壁轴瓦
厚壁轴瓦
轴瓦非承载区内表面开有进油口和油沟，以利于润滑油均匀分 布在整个轴径上。
F
进油孔
油沟
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油沟形式
B
d
轴承中分面常布置成与载荷垂直或接近垂直。载荷倾斜时结构如图 大型液体滑动轴承常设计成两边供油的形式，既有利 于形成动压油膜，又起冷却作用。
用于润滑油不能胜任工作的场合：高温、低速重载。 使用方式： 1.调和在润滑油中； 2.涂覆、烧结在摩擦表面形成覆盖膜； 3.混入金属或塑料粉末中烧结成型。
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其应用日渐广泛
二、润滑装置 1. 油杯
压注式油杯 针阀 式油 杯
弹簧 盖油 杯
旋盖式油杯
脂用
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2. 油环
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45˚
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宽径比B/d----轴瓦宽度与轴径直径之比。重要参数 液体润滑摩擦的滑动轴承: B/d=0.5~1 非液体润滑摩擦的滑动轴承: B/d=0.8~1.5
二、 推力滑动轴承 作用：用来承受轴向载荷 结构特点： 在轴的端面、轴肩或安装圆盘做成止推面。 在止推环形面上，分布有若干有楔角的扇形快。其数量 一般为6~12。 用来承受停 固定式 ---倾角固定，顶部预留平台， 车后的载荷。 类型 可倾式 ---倾角随载荷、转速自行 调整，性能好。
§15-5
非液体摩擦滑动轴承的计算
在油、脂中加入少量石墨或二流化钼粉末，形成边界 油膜，填平粗糙表面而减少磨损。不能完全排除磨损。 限制轴承压强p，以保证润滑油不被过大的压 一、 向心轴承 力挤出，从而避免轴瓦产生过渡的磨损。 F p= ≤[p] 1. 轴承的压强p Bd
F----径向载荷，B----轴瓦宽度，d----轴径，[p]----许用压强。
∑ Fy =F ∑ Fx = 0
转速继续升高
F
e
∑ Fy =F ∑ Fx ≠ 0
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二、流体动压润滑的基本方程 假设条件：1.Z向无限长，润滑油在Z向没有流动； 2.压力 p 不随 y 值的大小而变化； 3.润滑油粘度 η不随压力而变化； 4.润滑油处于层流状态。 取微单元进行受力分析: pdydz+(τ+dτ)dxdz-(p+dp)dydz –τdxdz=0 z dp dτ 整理后得： dx = d y 任意一点的油膜压力p沿x方向的变化率， 与该点y向的速度梯度的导数有关。 dp du d2u 得： =η 又有： τ=η A dx d y2 dy 1 dp 2 x τ y +C1y+C2 对y积分得： u= p+dp 2η dx p 边界条件：当y=0时，u=-v →C2 = -v B τ+dτ v 1 dp h + 当y=h时，u=0 →C1= 2η h dx y
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润滑剂和润滑装置
我国石油产品是用运动粘度标定的
表15-2 常用常用润滑油的主要性质
名 称 代号
L-AN7 40 ℃的粘度 凝点 闪点(开式) ≤C mm2/s ≥C 6.12~7.48 9.0~11.0 13.5~16.5 28.8~32.2 41.4~50.6 61.2~74.8 90~110 -10 -10 -10 -10 -10 -10 0 -7 110 125 165 170 180 190 210 180 用于重型机床导轨、 矿山机械的润滑。
用于汽轮机、发电机等 高速高负荷轴承和各种 小型液体润滑轴承
主要用途
用于高速底负荷机械、 精密机床、纺织纱锭的 润滑和冷却。
全损耗 系统用油 GB443-89
L-AN10 L-AN15 L-AN32 L-AN46 L-AN68 L-AN100
普通机床的液压油。 用于一般滑动轴承、 齿轮、蜗轮的润滑
汽轮机油 L-TSA32 28.8~35.2 GB11120-89 L-TSA46 41.4~50.6
℃
缺点：摩擦损耗较大、机械效率低，不适宜高速场合。 目前使用最多的是钙基脂，有耐水性，常用于60 ℃以 下的各种机械设备的轴承。 3. 固体润滑剂 石墨 ---性能稳定、t >350 ℃才开始氧化， 可在水中工作。 聚氟乙烯树脂 -----摩擦系数低，只有石墨的一半。
二流化钼（MoS2） -----摩擦系数低，使用温度范围广 (-60~300 ℃)，但遇水性能下降。
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缺点：价格贵、机械强度较差； 只能作为轴承衬材料浇注在钢、铸铁、或青铜轴瓦上。 工作温度：t<120℃ 由于巴式合金熔点低
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2）青铜 优点：青铜强度高、承载能力大、耐磨性和导热性 都优于轴承合金。工作温度高达250 ℃。 缺点：可塑性差、不易跑合、与之相配的轴径必须淬硬。 青铜可以单独制成轴瓦，也可以作为轴承衬浇注在钢或 铸铁轴瓦上。 锡青铜 →中速重载 铅青铜 →中速中载 铝青铜 →低速重载
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润滑油的特性： 粘--温图 1）温度 t ↑ → η ↓ 2）压力p ↑ → η ↑ 但p <10 Mpa时可忽略。变化很小 η 选用原则： L-TSA32 1) 载荷大、温度高的轴承， 0.08 L-TSA32 宜选用粘度大的油； 0.07 2) 载荷小、转速高的轴承， 0.06 L-TSA32 宜选用粘度小的油； 0.05 2. 润滑脂 L-TSA32 0.04 ----润滑油与各种稠化剂 （钙、钠、铝、锂等金属 0.03 皂）混合稠化而成。 0.02 优点：密封简单、不需要经 0.01 常添加、不易流失；对速度 和温度不敏感，适用范围广。 30 40 50 60 70 80 90
滚动轴承
滑动轴承
优点多，应用广
用于高速、高精度、重载、结 构上要求剖分等场合。
应用实例：汽轮机、离心式压缩机、内燃机、大型电 机、水泥搅拌机、滚筒清砂机、破碎机等机械常采用 滑动轴承。
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§15-1
摩擦状态
1. 干摩擦 固体表面直接接触，因而 →功耗↑ 磨损↑ 温度↑ →烧毁轴瓦 不用许出现干摩擦！ 2. 边界摩擦 运动副表面有一层厚度<1 μm的薄油 膜，不足以将两金属表面分开，其表 面微观高峰部分仍将相互搓削。 比干摩擦的磨损轻，f ≈ 0.1 ~ 0.3 3. 液体摩擦 有一层压力油膜将两金属表面隔开， 彼此不直接接触。 摩擦和磨损极轻，f ≈ 0.001 ~ 0.01
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vv
v
v
在一般机器中，处于以上三种情况的混合状态。
边界摩擦
f
混合摩擦 液体摩擦
o
摩擦特性曲线
ηn/p
称无量纲参数ηn/p为轴承特性数。 η-动力粘度，p-压强 ，n-每秒转数
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§15-2
滑动轴承的结构型式
一、 向心滑动轴承 组成：轴承座、轴套或轴瓦、联接螺栓等。
轴承座 联接螺栓 轴承 轴承盖 榫口
p
F ≤[p]
d1 d2
F
d2 d1