机械设计.滑动轴承解析PPT课件.ppt

151 摩擦状摩擦状态态第十五章第十五章 滑滑动轴动轴承承152 滑滑动轴动轴承的承的结结构型式构型式 概述概述153 轴轴瓦及瓦及轴轴承承衬衬材料材料 154 润润滑滑剂剂和和润润滑装置滑装置 156 动压润动压润滑的基本原理滑的基本原理 1.概述概述1、支承、支承轴轴及及轴轴上零件，保持上零件，保持轴轴的旋的旋转转精度精度2、减少、减少转轴转轴与支承之与支承之间间的摩擦与磨的摩擦与磨损损 对对于高速、重于高速、重载载、高精度、高精度、结结构上需要剖分的构上需要剖分的场场合，需采合，需采用滑用滑动轴动轴承，如汽承，如汽轮轮机、离心式机、离心式压缩压缩机、内燃机、大型机、内燃机、大型电电机等。机等。在低速受冲在低速受冲击载击载荷作用的机器中，也采用滑荷作用的机器中，也采用滑动轴动轴承，如水承，如水泥泥搅搅拌机、拌机、滚滚筒清砂机、破碎机等筒清砂机、破碎机等。一、一、轴轴承的功用：承的功用：轴轴承承分分为为滑滑动轴动轴承承和和滚动轴滚动轴承承两大两大类类。二、二、轴轴承分承分类类：滚动轴滚动轴承是承是标标准件，它具有一系列准件，它具有一系列优优点，在一般机器中得点，在一般机器中得到广泛到广泛应应用。用。轴轴承工作承工作时时会会产产生摩擦磨生摩擦磨损损，下面介，下面介绍绍有关有关这这方面的知方面的知识识。2.滑滑动轴动轴承承滚动轴滚动轴承承3.一、摩擦磨一、摩擦磨损损的基本知的基本知识识：151 摩擦状摩擦状态态 有相有相对对运运动动的零件，工作的零件，工作时时都会有摩擦和磨都会有摩擦和磨损损。摩擦是机械运摩擦是机械运动动中的物理中的物理现现象。象。在一般机械中因各种形式的表面在一般机械中因各种形式的表面损损坏而失效的坏而失效的零件占全部零部件零件占全部零部件报废报废零部件的零部件的80%。采用采用润润滑是减少摩擦磨滑是减少摩擦磨损损的有效手段的有效手段。二、摩擦状二、摩擦状态态 按表面按表面润润滑情况，摩擦可分滑情况，摩擦可分为为：干摩擦、干摩擦、边边界摩擦、流体摩擦和混合摩擦界摩擦、流体摩擦和混合摩擦。4.因此在滑因此在滑动轴动轴承中不允承中不允许许出出现现干摩擦。干摩擦。两摩擦表面两摩擦表面间间无无润润滑滑剂剂，两固体表面直接接触，两固体表面直接接触的摩擦。的摩擦。这这种摩擦功率种摩擦功率损损失大，磨失大，磨损严损严重。使得重。使得轴轴承工作承工作时时温升温升强强烈，烈，严严重重时导时导致致轴轴瓦瓦烧烧毁毁。干摩擦的摩擦阻力最大，干摩擦的摩擦阻力最大，f0.3f0.3，磨，磨损损最最严严重，零件的使用寿命最短重，零件的使用寿命最短1 1、干摩擦、干摩擦5.摩擦表面摩擦表面间间有有润润滑油存在，由于滑油存在，由于润润滑油与金属表滑油与金属表面的吸附作用，在金属表面上形成了一面的吸附作用，在金属表面上形成了一层层极薄的极薄的边边界界油膜。因油膜。因为为油膜厚度小于油膜厚度小于1 m，不足以将两金属表面，不足以将两金属表面分隔开，运分隔开，运动时动时两零件两零件尖峰部分仍直接接触。尖峰部分仍直接接触。这这种摩种摩擦称擦称为边为边界摩擦。界摩擦。多数滑多数滑动轴动轴承都是承都是这这种摩擦状种摩擦状态态。2、边边界摩擦界摩擦 金属表面覆盖一金属表面覆盖一层层油膜后，油膜后，虽虽然不能然不能绝对绝对消除表面磨消除表面磨损损，但，但可以起着减可以起着减轻轻磨磨损损的作用。的作用。这这种摩擦的摩擦系数，种摩擦的摩擦系数，f f 0.10.10.30.36.当两摩擦表面当两摩擦表面间间有有充足的充足的润润滑油滑油，并，并满满足一定足一定的条件的条件时时，两摩擦表面完全被，两摩擦表面完全被润润滑油分隔开，形成滑油分隔开，形成厚度达几十微米的厚度达几十微米的压压力油膜。力油膜。这时这时只有液体之只有液体之间间的的摩擦，摩擦，这这种摩擦称种摩擦称为为液体摩擦。液体摩擦。重要重要轴轴承采用承采用这这种摩擦。种摩擦。3、液体摩擦、液体摩擦 由于两摩擦表面被油隔开由于两摩擦表面被油隔开而不直接接触，摩擦系数极小而不直接接触，摩擦系数极小（f f 0.0010.0010.010.01）。可以。可以显显著的减少摩擦和磨著的减少摩擦和磨损损。7.混合摩擦介于干摩擦、混合摩擦介于干摩擦、边边界摩擦与液体摩擦之界摩擦与液体摩擦之间间，在一般机器中最常，在一般机器中最常见见。由由实验实验得到摩擦特性曲得到摩擦特性曲线线：滑滑动轴动轴承的摩擦特性曲承的摩擦特性曲线线 图图示的示的纵纵坐坐标标表示摩表示摩擦系数。横坐擦系数。横坐标标表示表示轴轴承承特性数，其中特性数，其中n n是是轴轴的的转转速速；是是润润滑滑剂剂的的动动力粘度；力粘度；p p是是轴轴承的承的压压强强。4.4.混合摩擦（也称混合摩擦（也称为为非液体摩擦）非液体摩擦）8.152 滑滑动动轴轴承的承的结结构型式构型式向心滑向心滑动轴动轴承承 径向滑径向滑动轴动轴承承，主要承受径向主要承受径向载载荷荷FrFr。推力滑推力滑动轴动轴承承 主要承受主要承受轴轴向向载载荷荷FaFa。滑滑动轴动轴承按承受承按承受载载荷方向：荷方向：1 轴轴承盖承盖 2 轴轴承座承座 3 剖分剖分轴轴瓦瓦 4 联联接螺栓接螺栓1 1、向心滑、向心滑动轴动轴承承（主要介（主要介绍绍剖分式滑剖分式滑动轴动轴承承）9.剖分式滑剖分式滑动轴动轴承承10.轴轴承中起支承承中起支承轴颈轴颈作用的零件是作用的零件是轴轴瓦，因此瓦，因此轴轴瓦是滑瓦是滑动轴动轴承中的重要零件。承中的重要零件。向心滑向心滑动轴动轴承的承的轴轴瓦内孔是瓦内孔是圆圆柱形。柱形。润润滑油由非承滑油由非承载载区引入区引入轴颈轴颈；为为了便于了便于润润滑油均匀分布在滑油均匀分布在轴颈轴颈上，上，进进油口油口开有油沟。开有油沟。11.载载荷是垂直向下或略有偏斜荷是垂直向下或略有偏斜时时，轴轴承中分面承中分面为为水平面；水平面；若若载载荷方向有荷方向有较较大偏差大偏差时时，则轴则轴承的中分面承的中分面也是斜面布置，使中分面垂直或接近垂直于也是斜面布置，使中分面垂直或接近垂直于载载荷。荷。12.大型液体大型液体润润滑的滑滑的滑动轴动轴承中，一般采用承中，一般采用润润滑油从两滑油从两侧导侧导入的入的结结构。构。为为了使了使润润滑油滑油顺顺利利进进入入轴轴瓦与瓦与轴间轴间隙，隙，轴轴瓦两瓦两侧侧面开有油室。面开有油室。13.2、推力滑、推力滑动轴动轴承承 如如图图所示，所示，轴为单轴为单向旋向旋转转，轴轴向力由推力向力由推力轴轴承承受，承承受，止推面是固定瓦式的推力止推面是固定瓦式的推力轴轴承。承。止推面上开有止推面上开有单单方向的楔方向的楔形形倾倾斜角，楔形斜角，楔形顶顶部有平台。部有平台。14.图图示示为为可可倾倾式式推力推力轴轴承，承，轴轴瓦能瓦能绕绕一支点自由一支点自由摆动摆动，使瓦使瓦块块随工况的随工况的变变动动而自而自动调节动调节瓦面瓦面的斜率。的斜率。扇形瓦扇形瓦块块一般是一般是6-126-12块块。15.15-315-3 轴轴瓦及瓦及轴轴承承衬衬材料材料根据根据轴轴承的工作情况，承的工作情况，对轴对轴瓦的材料要求如下：瓦的材料要求如下：1）摩擦系数小；）摩擦系数小；2）导热导热性好，性好，热热膨膨胀胀系数小；系数小；3）耐磨、耐腐）耐磨、耐腐蚀蚀、抗胶合能力、抗胶合能力强强；4）要有足）要有足够够的机械的机械强强度和可朔性。度和可朔性。粘附上去的薄粘附上去的薄层层材料称材料称为轴为轴承承衬衬。但能同但能同时满时满足上述要求的材料是很足上述要求的材料是很难难找的，所找的，所以以较为较为常常见见的是采用两的是采用两层层不同的金属做成的不同的金属做成的轴轴瓦。瓦。这这两种金属在性能上取两种金属在性能上取长补长补短。在工短。在工艺艺上通上通过过浇浇注注或或压压合的方法，将薄合的方法，将薄层层材料粘附在材料粘附在轴轴瓦基体上。瓦基体上。下面介下面介绍轴绍轴瓦和瓦和轴轴承承衬衬常用的材料。常用的材料。16.浇浇注注轴轴承合金的承合金的轴轴瓦瓦17.一、轴轴承合金（又称白合金、巴氏合金）承合金（又称白合金、巴氏合金）1、主要成分是：、主要成分是：锡锡SnSn，铅铅PbPb，锑锑SbSb，铜铜CuCu的合金。的合金。2 2、分、分锡锑轴锡锑轴承合金和承合金和铅锑轴铅锑轴承合金两大承合金两大类类。基体。基体 内均匀内均匀悬悬浮浮锑锡锑锡及及铜锡铜锡的硬晶粒。的硬晶粒。3 3、锡锑轴锡锑轴承合金和承合金和铅锑轴铅锑轴承合金的承合金的优优缺点：缺点：锡锑轴锡锑轴承合金：承合金：1）摩擦系数小，抗胶合性能良好，）摩擦系数小，抗胶合性能良好，对对油的吸附性油的吸附性强强，耐腐，耐腐蚀蚀性能好，易跑合；性能好，易跑合；2）常）常用于高速、重用于高速、重载载的的轴轴承；承；3）价格）价格较贵较贵且高温且高温时时机机械械强强度度较较差；差；4）只能作）只能作为轴为轴承承衬衬材料。材料。铅锑轴铅锑轴承合金：承合金：性能与性能与锡锑轴锡锑轴承合金相近，但材料承合金相近，但材料较较脆；不宜承受脆；不宜承受较较大的冲大的冲击载击载荷；一般用于中速、荷；一般用于中速、中中载载的的轴轴承。承。18.二、青青铜铜 主要是主要是铜铜与与锡锡、铅铅、锌锌和和铝铝的合金，是运用最广的合金，是运用最广 的的轴轴承材料。承材料。铜铜与与锡锡的合金称的合金称为锡为锡青青铜铜，铅铅青青铜铜和和铝铝青青铜铜属于属于 无无锡锡青青铜铜。锡锡青青铜铜用于高速与重用于高速与重载载条件；条件；中速和中等中速和中等载载荷用荷用锡锌铅锡锌铅青青铜铜；铝铝青青铜铜用于重用于重载载和低速条件；和低速条件；铅铅青青铜铜主要用于高速和重的冲主要用于高速和重的冲击击与与变载变载条件。条件。19.三、具有特殊性能的三、具有特殊性能的轴轴承材料承材料 粉末冶金是将不同金属粉末再加上石墨、粉末冶金是将不同金属粉末再加上石墨、硫、硫、锡锡或或铅铅等粉末混合后高等粉末混合后高压压成型，再成型，再经经 过过高温高温烧结烧结而成的多孔性而成的多孔性结结构材料，又称构材料，又称 陶瓷金属。陶瓷金属。使用前需在使用前需在热热油中浸油中浸渍渍几小几小时时，使孔隙中充，使孔隙中充 满润满润滑油，故也称滑油，故也称为为含油含油轴轴承。承。在不重要的或低速在不重要的或低速轻载轻载的的轴轴承中，也常采承中，也常采用灰用灰铸铁铸铁或耐磨或耐磨铸铁铸铁作作为轴为轴瓦材料。瓦材料。20.15-4 润润滑滑剂剂和和润润滑装置滑装置一、一、润润滑滑剂剂 轴轴承承润润滑的目的在于降低摩擦功耗，减少磨滑的目的在于降低摩擦功耗，减少磨损损，同，同时还时还可起到冷却、吸振、防可起到冷却、吸振、防锈锈等作用。等作用。润润滑滑对对滑滑动轴动轴承的工作能力和使用寿命有承的工作能力和使用寿命有重大影响。重大影响。润润滑滑剂剂可以分可以分为为：1.液体液体润润滑滑剂剂润润滑油（粘度）滑油（粘度）2.半固体半固体润润滑滑剂剂润润滑脂（稠度和滑脂（稠度和针针入度）入度）3.固体固体润润滑滑剂剂21.1、润润滑油滑油 粘度表示了液体流粘度表示了液体流动动的内摩擦性能。或者的内摩擦性能。或者说说是流体抵抗剪切是流体抵抗剪切变变形的能力。形的能力。润润滑油沿油滑油沿油层层垂直垂直方向的速度的方向的速度的变变化率叫化率叫做速度梯度，因此做速度梯度，因此层层与与层层存在的液体内部摩擦存在的液体内部摩擦剪剪应应力力为为：为为油油层层中任一点的速度，中任一点的速度，是是对应对应于一点的速度梯度；于一点的速度梯度；是比例系数，即液体的是比例系数，即液体的动动力粘度力粘度，简简称粘度。称粘度。22.动力粘度的量纲是：力时间/长度2，国际单位为：Ns/m2（Pas）动力粘度的物理单位是P（泊）或cP（厘泊），1P=100cP。动力粘度又称为绝对粘度，主要用于流体动力学计算。1Pas=1Ns/m2=10P=1000cP运动粘度 等于动力粘度与液体密度 的比值：的国际单位是m2/s，常采用物理单位St（斯）或cSt（厘斯），1St=100cSt 1St=100cSt=10-4 m2/s23.润润滑油的粘度是随滑油的粘度是随温度的温度的升高而降低升高而降低的。的。润润滑油的粘度滑油的粘度随随压压力的升力的升高而增大高而增大，当，当压压力不高力不高时时（小于（小于100个大气个大气压压），），变变化极小。化极小。润润滑油的运滑油的运动动粘度通常粘度通常是用毛是用毛细细管粘度管粘度计测计测量的。量的。24.工工业业上广泛上广泛应应用的用的矿矿物油，是从石油中物油，是从石油中 经过经过提取燃油后剩下的重油，再提取燃油后剩下的重油，再经过经过减减压压蒸蒸馏馏精制而成。精制而成。国家国家标标准中按用途不同分有机械油、汽准中按用途不同分有机械油、汽轮轮机油及机油及齿轮齿轮油等。油等。根据粘度的不同，每种油又分根据粘度的不同，每种油又分为为不同的牌不同的牌号，油号越大粘度越高。号，油号越大粘度越高。25.2、润润滑脂滑脂 润润滑脂是由滑脂是由润润滑油和各种稠化滑油和各种稠化剂剂（如（如钙钙、钠钠、铝铝、锂锂等金属皂）混合稠化而成的。等金属皂）混合稠化而成的。作作为为基基础础油的大多数是油的大多数是矿矿物油，也有合成油。物油，也有合成油。稠化稠化剂剂大多数是金属皂大多数是金属皂类类，也有非金属皂，也有非金属皂类类。根据皂根据皂类类的不同，有的不同，有钙钙基、基、钠钠基、基、锂锂基和基和铝铝基基润润滑脂。滑脂。钠钠基脂不耐水而耐高温；基脂不耐水而耐高温；钙钙基脂耐水但不耐高温；基脂耐水但不耐高温；锂锂基脂既耐水又耐高温。基脂既耐水又耐高温。26.1）针针入度：入度：用用质质量量为为150g的的标标准准圆锥圆锥体在体在250C的的 恒温下，由脂表面恒温下，由脂表面经经5秒秒钟钟后沉入脂内的深度。后沉入脂内的深度。润润滑脂的主要性能是：滑脂的主要性能是：2）滴点：滴点：在在规规定的加定的加热热条件下，条件下，润润滑脂从滑脂从标标准量杯准量杯的孔口滴下第一滴的孔口滴下第一滴时时的温度。的温度。27.3、固体、固体润润滑滑剂剂 在摩擦表面在摩擦表面间间加入固体粉末代替流体膜来加入固体粉末代替流体膜来润润滑，称滑，称为为固体固体润润滑滑剂剂。常用的固体常用的固体润润滑滑剂剂有：石墨、二硫化有：石墨、二硫化钼钼和和聚四氟乙聚四氟乙烯烯，另外，另外还还有二硫化有二硫化钨钨等。等。一般在超出一般在超出润润滑油使用范滑油使用范围围之外才考之外才考虑虑使用。使用。来来润润滑，称滑，称为为固体固体润润滑滑剂剂。28.二、二、润润滑装置滑装置 润润滑滑剂剂的供的供应应方法可以分方法可以分为为分散分散润润滑和集中滑和集中润润滑。集中滑。集中润润滑是滑是对对所有所有润润滑点采用滑点采用统统一的一的润润滑系滑系统统，通通过过油管分送油管分送润润滑油，装置复滑油，装置复杂杂，使用方便。，使用方便。油油润润滑有滑有间间歇歇润润滑与滑与连续润连续润滑；脂滑；脂润润滑通常滑通常采用采用间间歇供歇供应应。各种各种润润滑装置滑装置29.油芯式油杯油芯式油杯润润滑脂油杯滑脂油杯针阀针阀式油杯式油杯 1手柄手柄 2.螺母螺母 3.针针杆杆4.簧片簧片 5.观观察孔察孔 6.滤滤网网30.油油环润环润滑滑31.15-6 动压润动压润滑基本原理滑基本原理一、一、动压润动压润滑的形成原理滑的形成原理vF两摩擦表面平行，两摩擦表面平行，不会不会产产生生压压力油膜力油膜v两摩擦表面成楔形两摩擦表面成楔形间间隙，隙，产产生了生了压压力油膜力油膜间间隙内的隙内的润润滑滑油形成了油形成了拥挤拥挤进进油油口口出出油油口口二、形成二、形成动压动压油膜的必要条件油膜的必要条件 两摩擦表面必两摩擦表面必须须形成楔形形成楔形 润润滑油必滑油必须须从大口从大口进进小口出小口出 必必须须具有足具有足够够的滑的滑动动速度速度 必必须须充充满满足足够够粘度的粘度的润润滑油滑油pF32.三、向心三、向心动压动压滑滑动轴动轴承的工作承的工作过过程程no1oo1oo1oo1onn静止静止启启动动不不稳稳定运行定运行稳稳定运行定运行RRRR33.