高速重载静压推力轴承润滑技术(于晓东著)思维导图

机械设计
第一节 概述 第二节 滑动轴承结构与材料 第三节 混合润滑轴承的计算 第四节 液体动压润滑原理 第五节 液体动压润滑径向轴承的设计 第六节 液体静压润滑简介
第十五章
滑动轴承
返回章目录
分类方式
按 轴 承 中 轴 瓦 形 式 的 不 同
类型及特点
整体式滑动轴承（轴与轴瓦之间的间 隙不能调整）
润滑，并靠 液体- 的静压 平衡外载荷。
本章结束
单位时间内轴承摩擦功所产生的热量等于同时间 内由润滑油流动所带走的热量和经轴承表面散发的热 量之和。
fF c q ( t v 0 t i) a s π B t 0 d t i
t t0 ti
f
p
c
q vBd
πas v
润滑油的平均温度
tmti t 2
径向轴承的摩擦 特性系数线图
五、参数选择
1 、 在具有足够承载能力的条件下，最小油膜厚度应 满足：
hmin > h
2 、在平均油温tm≤75 ℃时，油的人口温度应满足： 35℃ ≤ ti ≤ 40℃
➢液体动压径向滑动轴承的设计步骤
1. 选择轴承宽径比，计算轴承宽度
2. 在保证 p≤[p] 、 pv≤[pv] 、 v≤[v]的条件下，选择 轴瓦材料
保证润滑油不被过大的压力所挤出，避免工作表
面的过度磨损
pp
➢径向轴承 ➢止推轴承
p Fr p
dB
p 4Fa p πd22 d12 z
二、限制轴承的 pv
➢径向轴承 pvFr πdnpv
dB60 1000
➢止推轴承 pm vpv
v 三、限制轴承的滑动速度
vv
第四节 液体动压润滑原理

聚四氟乙烯
4、气体润滑剂——空气
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25
1、润滑油
用作润滑剂的油类有三类：①有机油， 通常是动植物油；②矿物油，主要是石油产 品；③化学合成油。
（1）粘度——表征润滑油的内摩擦特性。
1）动力粘度 牛顿粘性液体摩擦定律（简称粘性定律）： 在流体中任意点处的切应力均与该处流体的 速度梯度成正比。
➢ 滑动轴承具有一些独特的优点，在某些不 能、不便或使用滚动轴承没有优势的场合， 如工作转速特高、特大冲击与振动、径向 空间尺寸受到限制或必须剖分安装(如曲轴 的轴承)、以及需在水或腐蚀性介质中工作 等条件下，占有重要地位。在轧钢机、汽 轮机、内燃机、铁路机车及车辆、金属刨 削机床中应用广泛。
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3
§01 摩擦状态
干摩擦
摩擦
静摩擦 动摩擦
滑动摩擦 滚动摩擦
边界摩擦（润滑） 流体摩擦（润滑） 混合摩擦（润滑）
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4
干摩擦
边界摩擦
流体摩擦
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5
➢ 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。 ➢ 当运动副的摩擦表面被吸附在表面的边界膜
隔开，摩擦性质取决于边界膜和表面的吸附
单位换算：
1St（斯）=1cm2/s=100cSt（厘斯）=10-4m2/s
3）条件粘度
条件粘度是在一定条件下，利用某种规格的粘度
计，通过测定润滑油穿过规定孔道的时间来进行计量
的粘度。我国常用恩氏度（0Et）作为条件粘度单位。
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➢ 流体的粘度，特别是
润滑油的粘度，随温
度而变化的情况十分
可塑性差，不易跑合，与之相配的轴颈必须淬硬。
➢青铜可以单独做成轴瓦。为节省有色金属，也可将

邓 召
错动。
义
轴承盖上部开有螺纹孔，用以安装油杯。
轴瓦也是剖分式的，通常由下轴瓦承受载荷。
为了节省贵重金属或其它需要，常在轴瓦内 表面上浇注一层轴承衬。
在轴瓦内壁非承载区开设油槽，润滑油通过 油孔和油槽流进轴承间隙。
轴承剖分面最好与载荷方向近似垂直，多数 * 轴承的剖分面是第12水章滑平动轴承的(也有做成6倾斜的)。
用的结构形式有空心式，单环式和多环式， 下
其结构及尺寸见下图。通常不用实心式轴径，
邓 召
因其端面上的压力分布极不均匀，靠近中心 义
处的压力很高，对润滑极为不利。
空心式轴径接触面上压力分布较均匀，润滑条 件较实心式有所改善。
单环式是利用轴颈的环形端面止推，而且可以 利用纵向油槽输入润滑油，结构简单，润滑方 便，广泛用于低速，轻载的场合。
学习目标
滑动轴承的特点和应用场合；对滑动轴承的典型结 构、轴瓦材料及其选用原则有一较全面的认识；掌 握不完全液体润滑滑动轴承和液体动力润滑径向滑 动轴承的设计原理及设计方法 。
*
第12章滑动轴承
1
§12-1 概述
机
根据轴承中摩擦性质的不同，可把轴承分为滑动轴承和滚动轴
械 设
承两大类。
计
滚动轴承由于摩擦系数低，起动阻力小，且已标准化，对设计、下
另外，只能从轴颈端部装拆，对于重型机器的 轴或具有中间轴颈的轴，装拆很不方便，甚至 无法实现
所以这种轴承多用在低速、轻载或间歇性工作的 机器中。
*
第12章滑动轴承
5
(二)对开式径向滑动轴承
机 械
设
对开式滑动轴承由轴承座、轴承盖、剖分式 计
轴瓦和双头螺柱等组成。
下

我国石油产品是用运动粘度标定的
表16-3 常用润滑油的主要性质
名称
代号
40 ℃的粘度 凝点 闪点(开式)
mm2/s
≤C ≥C
主要用途
L-AN7 6.12~7.48 -10 110 L-AN10 9.0~11.0 -10 125
全损耗 系统用油 L-AN15 13.5~16.5 -10 165 GB443-89 L-AN32 28.8~32.2 -10 170
280
45HBC
铸锡青铜
8
ZCuSn5Pb5Zn5
15
65 60 280
45HBC
铸铝青铜 ZCuAl10Fe3
15
12
110 100 280 45HBC
§16-3 边界和混合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。 一、 径向轴承 限制轴承压强p，以保证润滑油不被过大的压力挤出，
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。
轴承衬
1、轴承合金（白合金、巴氏合金）
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。
在一般机器中，处于边界摩擦和流体摩擦的混合状态。
边界摩擦 f
混合摩擦 流体摩擦
η-动力粘度 p-压强 n-转速
o ηn/p
摩擦特性曲线
称无量纲参数ηn/p为轴承特性数。
二、滑动轴承的特点及应用
滚动轴承绝大多数都已标准化，故得到广泛的应 用（汽车、摩托车、拖拉机轮的轴承）。但是滑动轴 承具有一些滚动轴承不能代替的特点：

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精选ppt
1、间隙的作用与确定
1）作用 顶间隙：保持液体摩擦，以利形成油膜； 侧间隙：积聚和冷却润滑油，形成油楔； 轴向间隙：热胀冷缩的余地。
2）间隙的确定 计算或经验决定
22
的装配
精选ppt
剖分式向心滑动轴承
上轴瓦 垫片
轴承盖
螺母
双头螺栓 轴承座
下轴瓦
23
精选ppt
二·剖分式向心滑动轴承的装配
10
精选ppt
静压轴承
工作原理：依靠供
油装置，将高压油
压入轴承间隙中，
强制形成油膜。
特点：静压轴承 载任何工况下都
节 流 节流器 器
能胜任工作。
关键器件：
节流器
D
~
节流器作用：根据外载荷的
变化自动调节各油腔内的
压力。
油台 起密封作用
11
精选ppt
（2）、按滑动轴承的结构分 ①整体式径向滑动轴承
轴承座
螺纹孔
油杯孔
整体轴套
特点：结构简单，成本低廉； 因磨损而造成的间隙无法调整。 只能从沿轴向装入或拆出。
应用：低速、轻载或间歇性工作的机器中。
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②．对开式径向滑动轴承
油杯座孔
螺栓
螺母
套管 上轴瓦
轴承盖 下轴瓦 轴承座
精选ppt
对开式轴承(剖分轴套)
对开式轴承(整体轴套)
特点：结构复杂、可以调整磨损而造成的间隙、安装方便。 应用场合：低速、轻载或间歇性工作的机器中。
固定端间隙之和不大于02mm精选ppt261虽然制造厂在设计制造轴承时已计算好轴承的承载能力和轴承的温度但考虑到制造厂的加工精确度轴承瓦套铸造后风化时间是否足够或者气候的变化而造成瓦套变形或轴瓦运行时磨损就有可能产生转子轴颈与轴承乌金接触不够均匀在以后运转过程中就会造成轴承乌金温度局部偏高因此在安装施工过程中必须对轴颈与轴瓦乌金接触进行检查其方法把支承转子的两个下瓦吊装在轴承座上面在转子轴颈处涂上红丹把转子水平吊放在轴瓦上面盘动转子使涂了红丹的轴颈与轴瓦乌金发生磨擦轴瓦的调整精选ppt27吊起转子检查轴瓦乌金上面红丹的接触情况接触不是很均匀的用刮刀把凸出部分修刮掉修刮用的刮刀刀口不能起线刀口要平同时要尽量保证乌金表面修刮后平滑过度如此反进去而覆进行直致其接触均匀修刮时要把顶轴油进油孔堵住以免刮出来乌金屑掉把顶轴油进油堵死轴承在设计时已经考虑到轴承进油压力和进油量如果轴瓦中分面有间隙不能够密封有泄漏现象就会造成轴承进油压力降低进油量减少这样会影响轴瓦的乌金温度和回油温度油膜厚度因此必须要检查轴承中分面的接合情况不能有间隙在上下半组合并拧紧中分面螺栓的情况05mm塞尺不能塞入为合格如果局部地方间隙偏大要进行研磨修刮修刮时刮刀的切削方向要与油的泄漏方向垂直以免由于刮刀口的不平滑造成加工起槽产生泄漏现象精选ppt28为了使转子轴颈轴承轴承衬套轴承座能更好地接触固定式轴承如圆筒轴承椭圆轴承三油楔轴承等轴承和轴承衬套之间球面一般设计要求接触点达到75以上轴承运抵施工现场后其球面之间的接触要进行检查考虑到轴承轴承衬套的结构刚度运输等问题容易发生弹性变形因此不能把轴承分为上下半各自检查安装轴承中分面定位销并打紧拧紧中分面螺栓把整个轴承组装好

（2）铸造青铜 一般用于重载场合。 （3）粉末合金 粉末合金轴承在食品机械、纺织机
械、洗衣机等家用电器中有广泛应用安装和维护
滑动轴承安装要保证轴颈在轴承孔内转动灵 活、准确和平稳； 瓦背与轴承座孔要修刮贴合，轴瓦剖分面要 高出0.05~0.1mm,以便压紧； 保证主要油路畅通，油路与油槽接通； 注意清洁，每次修刮后都有要清洗涂油； 轴承使用过程中要经常检查润滑、发热、振 动问题。对旧轴瓦要适时更换。
二．用滚动代替滑动，减小摩擦
如下图所示，交通工具中各种滚动的轮子，都是为了减 小摩擦。机器上广泛使用的滚动轴承，就是利用滚动来减小 摩擦的，它的内圈、外圈之间有许多光滑的滚珠，当轮子带 动外圈转动时，滚珠在内外圈之间滚动，摩擦可大大减小。
第六节 滑动轴承
一、滑动轴承工作特点及应用场合
1. 特点 滑动轴承承载能力大，抗振性能好，工作平稳， 噪声较小，但起动摩擦阻力较大。 2. 应用 主要应用于高速、重载、高精度以及结构要求 对开的机械中。如机床、铁路机车、内燃机、大型 电机、航空发动机、及仪表上广泛应用。此外，在 低速、伴有冲击的机械中，如水泥搅拌机、破碎机 等也常采用滑动轴承。
裁、弯曲变形及精加工而成。
厚壁轴瓦：由铸造制得。为改善磨擦性能，可在
底瓦内表面浇注一层轴承合金（称为 轴承衬），厚度为零点几毫米至几毫米。
你知道吗？
油孔、油槽的作用：
将润滑油引入分布到轴承的整 个工作表面。
2．轴瓦（轴套）的材料
（1）轴承合金
巴氏合金（锡基轴承合金、铅基轴承合金）
铝基轴承合金 汽车、拖拉机、内燃机上广泛使用。
小结
学习内容
一、滑动轴承工作特点及应用场合 二、滑动轴承的结构 三、轴瓦（轴套）的结构与材料

动画
§15-6 动压润滑的基本原理
§15-6 动压润滑的基本原理
一、动压润滑的形成原理和条件
形成动压油膜的必要条件是：
1. 两工作表面间必须有收敛的楔形间隙； 2. 两工作表面间必须连续充满润滑油或其他粘性
流体； 3. 两工作表面间必须有一定的相对滑动速度，其
运动方向必须保证润滑油从大截面流进，从小 截面流出。
1. 干摩擦
§15-1 摩擦状态
固体表面直接接触，因而
v
→功耗↑ 磨损↑ 温度↑ →烧毁
不允许出现干摩擦！
2. 边界摩擦
运动副表面有一层厚度<1 μm的薄油
v
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
v
有一层压力油膜将两金属表面隔开，
1)液体润滑剂——润滑油； 2)半固体润滑剂——润滑脂； 3)固体润滑剂等。 1．润滑油 特点：有良好的流动性。 适用场合：混合润滑轴承和液体润滑轴承。
§15-4 润滑剂和润滑装置
润滑油最重要的物理性能是粘度，它也是选择润滑油的 主要依据。润滑油的粘度是指润滑油抵抗变形的能力， 它标志着液体内部产生相对运动时内摩擦阻力的大小。
此外，对于一定的载荷F，必须使速度v，粘度
η及间隙等匹配恰当(充分条件)。
§15-6 动压润滑的基本原理
二、液体动压润滑的基本方程
对照图15-18，假设： 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，即同一油膜截面上压力为常数(由
于油膜很薄，故这样假设是合理的)； 3) 润滑油粘度η不随压力而变化，并且忽略油层的重力和惯性； 4) 润滑油处于层流状态。