机械设计第十二章滑动轴承.doc

摩擦：滚动摩擦 滚动摩擦轴承 滚动轴承
滑动摩擦 滑动摩擦轴承 滑动轴承
第十二章滑动轴承
第一节概述
1、滑动轴承应用场合：
1）工作转速特高轴承，如汽轮发电机；
2）要求对轴的支撑位置特别精确的轴承，如精密磨床；
3）特重型的轴承，如水轮发电机；
4）承受巨大的冲击和振动，如轧钢机；
5）根据工作要求必须做成剖分式的轴承，如曲轴轴承；
6）在特殊的工作条件下（如在水中或腐蚀性介质中）工作的轴承，如军舰推进器的轴承；
7）在安装轴承处的径向空间尺寸受到限制时，也常采用滑动轴承，如多辊轧钢机。
2、分类
① 按载荷方向：径向（向心）轴承、止推轴承、向心止推
② 按接触表面之间润滑情况：液体滑动轴承、非液体滑动轴承
液体滑动轴承：完全是液体
非液体滑动轴承：不完全液体润滑轴承、无润滑轴承
不完全液体润滑轴承（表面间处于边界润滑或混合润滑状态）
无润滑轴承（工作前和工作时不加润滑剂）
③液体润滑承载机理：液体动力润滑轴承（即动压轴承）
液体静压润滑轴承（即液体静压轴承）
3、如何设计滑动轴承（设计内容）
1）轴承的型式和结构
2）轴瓦的结构和材料选择
3）轴承的结构参数
4）润滑剂的选择和供应
5）轴承的工作能力及热平衡计算
4.特点：承载能力大，工作平稳可靠，噪声小，耐冲击，吸振，可剖分等特点。

第二节滑动轴承的典型结构
一、整体式径向滑动轴承：
特点：结构简单，易于制造，端部装入，装拆不便，轴承磨损后无法调整。
应用：低速、轻载或间歇性工作的机器中。
二、对开式径向滑动轴承：装拆方便，间隙可调，应用广泛。
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。
三、止推式滑动轴承：多环式结构，可承受双向轴向载荷。

第三节滑动轴承的失效形式及常用材料
一、失效形式
1、磨粒磨损：硬颗粒对轴颈和轴承表面起研磨作用。
2、刮伤： 硬颗粒划出伤痕。
3、胶合： 轴承温度过高，载荷过大，油膜破裂或供油不足时，轴颈和轴承相对运动表面材料发生粘附和迁移，从而造成轴承损坏。严重时导致运动停止。
4、疲劳剥落
5、腐蚀： 润滑剂氧化，所生成的酸性物质对轴承材料腐蚀。
二、轴承材料
1、轴承材料：轴瓦和轴承衬的材料。（轴套，轴承减摩层材料）
失效形式决定对轴承材料性能的要求。
（一） 对轴承材料性能的要求。
1、良好的减摩性，耐摩性和抗胶合性。
2、良好的摩擦顺应性，嵌入性和磨合性。
3、足够的强度和抗腐蚀能力。
4、良好的导热性、工艺性、经济性等。
（二） 常用轴承材料
：、、、

、木材
第四节轴瓦结构
一、轴瓦结构
轴瓦和轴直接接触，轴瓦应具一定的强度和刚度，在轴承中定位可靠，便于输入润滑剂，容易散热，并且装拆，调整方便。因此轴瓦在外形结构、定位、油槽开设和配合等方面采用不同的形式以适应不同的工作要求。
1、轴瓦的形式和构造
轴瓦
2、轴瓦的定位
为了防止轴瓦沿轴向和周向移动，可将其两端做出凸缘来做轴向定位，也可用紧定螺钉或销钉将其固定在轴承座上，或在轴瓦上冲出定位唇（凸耳）供定位用。
3、油孔及油槽，油室（注意开设的位置）
油孔——导油 油槽——将油分布到整个摩擦面
有时油孔，油槽只要一个就行了。
油室：在轴瓦上挖出一大块腔体装油。一般开设在轴瓦的剖分处。
4、轴承衬与瓦背的贴附
在浇铸轴承衬的瓦背上应开设沟槽，使轴承衬与瓦背紧密贴合
第五节滑动轴承润滑剂的选用及润滑方式
1、润滑作用：减小摩擦，降低磨损，冷却，防尘，防锈，吸振作用等。
一、润滑剂

★润滑脂选用时：
1）压力高，转速低时，应选针入度小些的品种，反之相反。
2）所用润滑脂的滴点，一般应较轴承的工作温度高约20-30度，以免工作时润滑脂过多地流失。
3）在水或潮湿环境下，应选择防水性强的钙基或铝基润滑脂。在温度较高处应选用耐热性强钠基或复合钙基润滑脂。
备注：针入度（或稠度）：它标志着润滑脂内阻力的大小和流动性的强弱。针入度愈小，则表明润滑脂愈稠。
滴点：在规定的加热条件下，润滑脂从标准测量杯中的孔口滴下第一滴时的温度叫润滑脂的滴点。润滑脂的滴点决定了它的工作温度。润滑脂的工作温度至少应低于滴点20度。
二、滑动轴承的润滑方式和润滑装置
润滑效果与润滑剂、润滑方式、润滑装置有关。
供油方式
1、连续供油： ①滴油润滑 ②油芯润滑（油绳）
③油环润滑 ④浸油润滑（完全液体轴承）
⑤飞溅 ⑥压力循环
2、间歇供油：油杯、油枪、滴油润滑
三、润滑方式的选择
润滑方式的选择可根据轴承平均载荷系数K来选择
1、 K=
：轴承平均压强（N/mm2）；轴颈的圆周速度（m/s）
K值越大，表明轴承载荷大或温升高，要充分供油，应选择黏度高的润滑剂。
滑动轴承润滑方式的选择
K
≤2
>2-16
>16-32
>32
润滑剂
润滑脂
润滑油
润滑方式
油杯
滴油
飞溅、油环、压力循环
压力循环

第六节 不完全液体润滑滑动轴承设计计算
循环压力润滑
>30000
采用润滑脂、油绳或滴油润滑的径向滑动轴承，由于轴承中得不到足够的润滑剂，在相对运动表面间难以产生一个完全的承载油膜，轴承只能在混合摩擦润滑状态（即边界润滑和液体润滑同时存在的状态）下运转。
1、不完全液体润滑滑动轴承可靠的工作条件是：边界膜不遭破裂，维持粗糙表面微腔内有液体润滑存在。
2、不完全液体润滑滑动轴承的承载能力：与边界膜的强度及其破裂温度有关，与轴承材料、轴颈与轴承表面粗糙度、润滑油的供给量等因素有密切关系。
3、液体摩擦滑动轴承的主要失效形式是；轴瓦的过度磨损和胶合。
4、非液体摩擦润滑轴承的计算准则：根据边界膜的强度和破裂温度来决定轴承的工作能力。
由于促使边界摸破裂的因素十分复杂，目前采用一种简化的条件性计算。
一、径向滑动轴承的计算：
在设计时，已知轴承所受的径向载荷，轴颈转速及轴颈直径
1、验算轴承的平均压力：
式中：为轴承宽度（长度），要满足宽径比的限制。
设计：
验算的目的：防止油被完全挤出，轴瓦过度磨损。
2、验算轴承的值
轴承的发热量与单位面积上的摩擦功耗成正比，是摩擦系数，限制值就是限制轴承温升。
单位时间在单位面积上的摩擦功：

限制的目的：限制轴承温升，防止发生胶合。
3、验算滑动速度（轴承圆周速度）
对于和验算合格的轴承，由于滑动速度过高，也会加速磨损使轴承报废，这是因为只是平均压力，实际上，在轴发生弯曲或不同心等引起的一系列误差及振动的影响下，轴承边缘可能产生相当高的压力，因而局部区域的值还会超过许用值。
4、配合要求：或 或
二、止推滑动轴承的计算
1、 组成：轴承座、止推轴承
2、 常用结构形式：空心式、单环式、多环式
3、 验算轴承的平均压力：

式中；为轴承孔直径；为轴环直径；为轴向载荷；为环数。
验算的目的：防止油被完全挤出，轴环过度磨损。
4、验算轴承的值
；
式中；为轴径转速。
限制的目的：限制轴承温升，防止发生胶合。
第七节液体动力润滑径向滑动轴承设计计算
1、形成原理：油液不可压缩，各截面流量必须相等。（见第四章）
（一）、形成流体动力润滑（即形成动压油膜）的必要条件
1、相对运动的表面间必须形成收敛条件的楔形间隙。
2、两表面相对运动，运动放向是大口进，小口出。
3、供油充分，有一定粘度。
（二）、径向滑动轴承形成流体动力润滑的过程。
（三）径向滑动轴承的几何关系和承载量系数。
1、 直径间隙：＝Ｄ－d
选取时注意：①当载荷越大，越小。
②当转速越高，摩擦系数大，温升高，为了冷却，要取大。
③旋转精度高的轴承，要小。
④材料膨胀系数大，要大。
2、半径间隙：
3、相对间隙：
↓（配合精度高）→h↓→承载P↑
①高速重载高精度要↓② 低速、轻载、低精度 。
4、偏心距e ： 轴颈稳定运转时，其中心与轴瓦中心之距离。
5、偏心率：
6、承载量系数：

7、油膜厚度：
受轴颈、轴承表面粗糙度、轴的刚性及轴承与轴颈的几何形状误差等有关，另与轴和轴瓦的热变形以及混于润滑油中污物的颗粒大小等有关。
8、： 大→承载能力p↑，但T↑→↓→承载能力↓
小→承载能力p↓但侧漏使T升高不大→变化不大

（四）、轴承的耗油量
1、充足供油好处：①补充由轴承两端漏出的油量。
②借助于漏出的油量带走一部分摩擦热量，从而使轴承不致发生过热现象。
2、耗油量的确定：
必须注意：不必要地加大供油量会带来有害的结果。因为供油过多时，轴承的非承载区内也充满了润滑油，而这部分油中也要产生内阻，因而就加大了内阻，降低了轴承的机械效率。

（五）轴承的热平衡计算
1、热平衡计算目的：轴承工作时，摩擦功耗→热量→油温度↑→↓→承载能力↓防止油温升过高。
2、 平衡条件：
式中：为轴承摩擦生热；为油流动时带走的热量；为轴承散发的热量
, =， =
式中：为轴承表面传热系数，随轴承结构的散热条件而定；为油液出口温度，代表轴承温度；为油液入口温度，代表周围介质温度；为润滑油流量；为润滑油的比热容；为润滑油的密度。
于是得出为了达到热平衡而必须控制的油温
= ； 为润滑油流量系数
实际上轴承上各点的温度是不相同的。油从入口到出口，温度逐渐升高，因而轴承中不同之处油的粘度也将不同，但可采用平均温度时的粘度。
, -则
☆为保证轴承的承载能力，
☆设计时，先给定，求出，则=-
☆若＞则表示轴承热平衡易于建立，轴承的承载能力尚未用尽。此时应降低给定的平均温度，并允许适量地加大轴瓦与轴颈的表面粗糙度，再进行计算。
☆若＜表示轴承不易达到热平衡。此时需加大间隙，并适当降低轴承及轴颈的表面粗糙度值，再作计算。

A B
A（1）不行（2）可以（3）不行
B（1）可以2）可以（3）不行
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