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第三章滑动轴承设计参数与计算方法!"#滑动轴承的类型、特性与选用滑动轴承的种类繁多，分类方法亦繁多，按润滑原理不同，将其分为：无润滑轴承、粉末冶金含油轴承、动压轴承和静压轴承。
以粉末冶金含油轴承代表处于混合润滑状态下的轴承；无润滑轴承亦代表固体润滑轴承。
!"#"#滑动轴承的性能比较（表$%!%#）表$%!%#滑动轴承的性能比较轴承型式无润滑轴承粉末冶金含油轴承动压轴承静压轴承轴承性能承载能力!!高温适应性好，可以在材料的温度极限以下运转差，受润滑剂氧化的限制一般，可以在润滑剂温度极限以下运转低温适应性优一般好，摩擦阻力大真空适应性优好，需要专用润滑剂一般，需专用润滑剂差潮湿适应性好，轴须耐腐蚀好尘埃适应性好，需注意密封必须密封好，需密封和过滤装置好抗振性一般好旋转精度差好优摩擦阻力大较大小最小噪声一般小最小润滑装置最简单简单复杂程度差异较大复杂w w w.bz f x w.c om!"#"$滑动轴承的承载能力与极限转速几种主要滑动轴承的极限承载能力和极限转速曲线见图!"#"$和图!"#"%。
可供选择滑动轴承类型时参考。
对动压轴承，按中等粘度润滑油进行计算；对无润滑轴承和混合润滑轴承，按磨损寿命为$&’(计算；对静压轴承，理论上在材料强度允许图%&!&#径向轴承的极限载荷与转速""""无润滑轴承—·—液体动压轴承—··—粉末冶金含油轴承—滚动轴承图%&!&$推力轴承的极限载荷与转速""""无润滑轴承—·—液体动压轴承—··—粉末冶金含油轴承—滚动轴承w w w.bz f x w.c om的载荷和转速范围内均可应用。
为了便于比较，还将疲劳寿命为!"#$的滚动轴承的极限承载能力和极限转速曲线画出。
滑动轴承的设计§ 1滑动轴承概述用于支撑旋转零件(转轴，心轴等)的装置通称为轴承。
按其承载方向的不同，轴承可分为：径向轴承Radial bearing：轴承上的反作用力与轴心线垂直的轴承称为径向轴承；推力轴承Thrust bearing：轴承上的反作用力与轴心线方向一致的轴承称为推力轴承。
按轴承工作时的摩擦性质不同，轴承可分为：滑动轴承和滚动轴承。
滑动轴承，根据其相对运动的两表面间油膜形成原理的不同，还可分为:流体动力润滑轴承(简称动压轴承)(Hydrodynamic lubrication)流体静力润滑轴承(简称静压轴承)(Hydrostatic lubrication)。
本章主要讨论动压轴承。
和滚动轴承相比，滑动轴承具有承载能力高、抗振性好，工作平稳可靠，噪声小，寿命长等优点，它广泛用于内燃机、轧钢机、大型电机及仪表、雷达、天文望远镜等方面。
在动压轴承中，随着工作条件和润滑性能的变化，其滑动表面间的摩擦状态亦有所不同。
通常将其分为如下三种状态：1、完全液体摩擦完全液体摩擦状态(图8-1a)是指滑动轴承中相对滑动的两表面完全被润滑油膜所隔开，油膜有足够的厚度，消除了两摩擦表面的直接接触。
此时，只存在液体分子之间的摩擦，故摩擦系数很小(f =0.001～0.008)，显著地减少了摩擦和磨损。
2、边界摩擦当滑动轴承的两相对滑动表面有润滑油存在时，由于润滑油与摩擦表面的吸附作用，将在摩擦表面上形成一层极薄的边界油膜(图8-1b)，它能承受很高的压强而不破坏。
边界油膜的厚度比一微米还小，不足以将两摩擦表面分隔开，所以，相对滑动时，两摩擦表面微观的尖峰相遇就会把油膜划破，形成局部的金属直接接触，故这种状态称为边界摩擦状态。
一般而言，边界油膜可覆盖摩擦表面的大部分。
虽它不能像完全液体摩擦完全消除两摩擦表面间的直接接触，却可起着减轻磨损的作用。
这种状态的摩擦系数f =0.008～0.01。
3、干摩擦两摩擦表面间没有任何物质时的摩擦称为干摩擦状态(图8-1c)，在实际中，没有理想的干摩擦。
滑动轴承的设计准则，是根据其工作方式及特点确定的。
对于非流体摩擦状态的滑动轴承，或称混和摩擦状态滑动轴承，保证其轴瓦材料的使用性能是主要任务；对于流体润滑轴承，设计重点则主要集中在如何在给定的工况下，构造具有合理几何特征的轴颈和轴瓦，使之能在工作过程中依赖流体内部的静动压力承载。
1．非流体润滑状态滑动轴承的设计准则
对于非流体润滑、混和润滑和固体润滑状态工作的滑动轴承，常用限制性计算条件来保证其使用功能。
此设计条件也可作为流体润滑轴承的初步设计计算条件。
（1）轴承承载面平均压强的设计计算
由于过大的表面压强将对材料表面强度构成威胁，并会加速轴承的磨损，因此在设计中应满足:
其中：P——轴承承载面上压强，MPa；F——轴承载荷，N；A——轴承承载面积，mm2；[P]——轴承材料的许用压强，MPa。
对于径向轴承，一般只能承担径向载荷:
其中：F——轴承径向载荷，N；D——轴承直径，mm；B——轴承宽度，mm。
DB是承载面在F方向上的投影面积。
推力轴承一般仅能承担轴向载荷，对于环形瓦推力轴承:
其中：F——轴承轴向载荷，N；D2、D1——轴承承载环面外径、内径，mm。
(2) 轴承摩擦热效应的限制性计算
滑动轴承工作时，其摩擦效应引起温度升高，摩擦热量的产生与单位面积上的摩擦功耗成正比，而轴承承载面压强p与速度v的乘积通常用来表征滑动轴承的摩擦功耗，称为pv值。
滑动轴承设计中，用限制
pv值的办法，控制其工作温升，其设计准则为：
其中：P——轴承承载面上压强，MPa；对于径向和推力轴承；V——轴承承载面平均速度，m/s；[Pv}——轴承许用Pv值。
其中：D——轴承平均直径，0.001m；n——轴颈与轴瓦的相对转速，。
这样，上式也可写为:
(3) 轴承最大滑动速度的条件性计算
非液体摩擦状态工作的滑动轴承，其工作表面相互接触，当相对滑动速度很高时，其工作表面磨损加速，此项计算对于轻载高速轴承尤为重要。
设计准则为:
其中：v——轴承承载面最大线速度，m/s；[v]——轴承许用线速度。
(4) 滑动轴承的几何参数
滑动轴承的轴颈和轴瓦间的间隙大小，对滑动轴承的工作性能有显著影响,滑动轴承的间隙大小用相对间隙ψ来表示:
其中：C——轴承半径间隙，即轴瓦与轴颈的半径差，mm；r——轴承半径，mm。
轴承间隙较大时，轴承承载力和运转精度下降，摩擦较小，温升较低；轴承间隙较小时，轴承运转精度较高，承载力较高，但摩擦功耗及温升较大。
滑动轴承设计时，ψ常在0.004～0.012范围取值。
滑动轴承的径向尺寸和宽度尺寸的比值称为宽径比B/D，有时写成L/D，轴承宽度较小时，会使润滑剂易沿轴向泄漏，不易保持于承载区，因此滑动轴承的宽径比不易过小，常推荐在0.5～1.5间选取。
径向轴承径向配合推荐优先选用H9/d9和H8/f7及D9/h9和F8/h7。
2. 流体润滑状态滑动轴承的设计
流体润滑状态润滑轴承是指在稳定运转时，其轴颈与轴瓦被润滑剂完全分隔，工作于无相互接触工作状态的滑动轴承。
(1) 滑动轴承形成流体动力润滑的条件
实现流体润滑主要有两种方式，一是静压方式，即将流体直接泵入承载区承载；二是动压方式，即利用轴承相对运动表面的特殊形状及运动条件形成的压力承载。
通常状态下，动压轴承的设计和工艺条件应满足如下几方面的要求，才可使流体润滑的实现成为可能。
条件1：滑动轴承相对运动表面间在承载区可以构成锲形空间，且其运动将使该区域中的流体从宽阔处流向狭窄处；即从大口流向小口；或使承载区体积有减小的趋势。
条件2：有充足的流体供给，且其具有一定的粘度；
条件3：相对运动表面间的最小间距，即最小流体膜厚度hmm，大于两表面不平度之和，使滑动表面间不发生直接接触。
(2) 流体动压润滑轴承承载流体膜的力学特征
流体动压润滑轴承依赖承载区流体膜承载，承载区流体在相对运动表面间形成压力，如上所述，该压力分布与间隙形状，流体物化性质及轴承表面的运动状态和几何特征有关。
滑动轴承要正常工作，必须具备一定的承载能力，较小的摩擦功耗以控制温升，并需按流量要求供给流体，而这些设计参数均取决于在给定工况下，承载膜内流体的力学表现。
