1、第十五章 滑动轴承,轴承的功用：支承轴及轴上零件，并保持轴的旋转精度；减少转轴与支承间的摩擦和磨损。轴承类型：滚动轴承：有许多优点，应用广泛。滑动轴承：在高速、高精度、重载、结构上要求剖分和低速有冲击等场合使用。如汽轮机、离心式压缩机、内燃机、大型电机中及水泥搅拌机、滚简清砂机、和破碎机中。,第十五章 滑动轴承,15 1 摩擦状态,按表面润滑情况，摩擦分为四种状态：干摩擦：表面无润滑剂，固体表面直接接触产生的摩擦。此种摩擦中磨损严重。表面有强烈温升，甚至会烧毁轴瓦。在滑动轴承中不允许出现。边界摩擦：在摩擦表面间有厚度小于1mm极薄的边界油膜, 不足以分开两金属表面, 故物体相互运动时，两金属表
2、面微观的高峰部分仍互相磨削。边界油膜可减轻磨损。摩擦系数f =0.10.3。,液体摩擦(或液体润滑)：两摩擦表面间有充足润滑油可形成几十微米的压力油膜，将金属表面分开，此时只有液体间的摩擦,称为液体摩擦。液体摩擦摩擦系数很小(f =0.10.3),可显著减少摩擦和磨损。是最理想的状态。混合摩擦(或非液休摩擦)：一般机器中摩擦表面处于干摩擦、边界摩擦和液体摩擦的混合状态下的一种摩擦状况。,摩擦副的摩擦特性曲线：表示摩擦系数随轴承特性数的关系曲线。轴承特性数： n/p, 无量纲参数。其中 ：润滑油的动力粘度；n：轴每秒转数； p ：轴承的压强。,15 2 滑动轴承的结构型式,滑动轴承按承载方向可分
3、为：向心滑动轴承(或径向滑动轴承)：承受径向载荷。推力滑动轴承：承受轴向载荷。 一、向心滑动轴承向心滑动轴承的类型很多，如轴承间隙可调的滑动轴承，轴瓦外表面为球面的自定位轴承等。 P239图15-2是一种普通的剖分式轴承。,1: 轴承盖 2: 轴承座 3: 剖分轴瓦 4: 联接螺栓,轴瓦是滑动轴承中的重要零件。为了安装时易对心，在轴承盖与轴承座的中分面上做出阶梯形的榫口。轴承盖应当适度压紧轴瓦，使轴瓦不能在轴承孔中转动。轴承盖上制有螺纹孔，以便安装油杯或油管。向心滑动轴承的轴瓦内孔为圆柱形。,1: 轴承盖 2: 轴承座 3: 剖分轴瓦 4: 联接螺栓,在轴瓦内表面，以进油口为中心沿纵、斜或横向
4、开有油沟，以利于润滑油均布在整个轴颈上。油沟形式很多，一般与轴瓦端面保持一定距离，以防漏油。,当载荷垂直向下或略有偏斜时，轴承中分面常为水平方向；若载荷方向有较大偏斜时，则轴承的中分面也斜着布置(通常倾斜45)，使中分平面垂直于或接近垂直于载荷。,P239图15-6为润滑油从两侧导入的结构，常用于大型液体润滑的滑动轴承中。一侧油进入后被旋转着的轴颈带入楔形间隙中形成动压油膜，另一侧油进入后覆盖在轴颈上半部，起冷却作用，最后油从轴承的两端泄出。P240图l 5-7所示的轴瓦两侧面镗有油室，这种结构可以使润滑油顺利地进人轴瓦与轴颈的间隙。宽径比：轴瓦宽度与轴颈直径之比B/d，是向心滑动轴承重要参数
5、之一。对于液体摩擦滑动轴承，B/d =0.51; 非液体摩擦滑动轴承, B/d =0.81.5或大些。,P239图15-6为润滑油从两侧导入的结构，常用于大型液体润滑的滑动轴承中。一侧油进入后被旋转着的轴颈带入楔形间隙中形成动压油膜，另一侧油进入后覆盖在轴颈上半部，起冷却作用，最后油从轴承的两端泄出。P240图l 5-7所示的轴瓦两侧面镗有油室，这种结构可以使润滑油顺利地进人轴瓦与轴颈的间隙。宽径比：轴瓦宽度与轴颈直径之比B/d，是向心滑动轴承重要参数之一。对于液体摩擦滑动轴承，B/d =0.51; 非液体摩擦滑动轴承, B/d =0.81.5或大些。,二、推力滑动轴承轴上有轴向力时应采用推力
6、轴承。止推面可利用轴端面, 也可在轴的中段做出凸肩或装上推力圆盘。沿轴承止推面上还应开有楔形。固定式推力轴承的楔形倾斜角固定不变, 在楔形顶部留出平台, 用来承受停车后的轴向载荷。可倾式推力轴承扇形块(一般为612块)的倾斜角能随载菏、转速的改变而自行调整, 因此性能更为优越。,15 3 轴瓦及轴承衬材料,根据轴承的工作情况，要求轴瓦材料具备下述性能:1) 摩擦系数小；2)导热性好, 膨胀系数小；3)耐磨、耐蚀、抗胶合能力强；4)有足够的机械强度和可塑性。轴瓦常用两层不同金属浇铸或压合而成。两层金属分别称为轴瓦基体和轴承衬(粘附在袖瓦基体上的薄层)。常用的轴瓦和轴承衬材料有： 一、轴承合金轴承
7、合金(又称白合金、巴氏合金) ：有锡锑轴承合金(f小, 抗胶合性、吸油性、耐蚀性好, 易跑合。但价贵、机械强度较差, 常用于高速、重载轴承)和铅锑轴承合金(性能与锡锑轴承合金相似，较脆、不宜承受较大冲击载荷，一般用于中速中载轴承)两大类。,二、青铜青铜强度高，承载能力大，可承受高温。耐磨性与导热性都优于轴承合金。但它的可塑性差，不易跑合，与之相配的轴颈必须淬硬。青铜可单独做成轴瓦。为节省有色金属，也可将青铜浇铸在钢或铸铁轴瓦内壁上。用作轴瓦材料的青铜，主要有锡青铜(中速重载)、铅青铜(中速中载)和铝青铜(低速重载) 。,三、具有特殊性能的轴承材料含油轴承(用粉末冶金法经制粉、成型、烧结等做成的
8、多孔可贮油的轴承)常用于加油不便处。在不重要或低速轻载处可用灰铸铁或耐磨铸铁作轴瓦材料。 橡胶轴承(弹性大,能减振,可用水润滑)常用于潜水泵、沙石清洗机、钻机等有泥沙的场合。塑料轴承(f小、可塑性、跑合性好,耐磨、耐蚀, 可用水、油及化学溶液润滑。但导热性差,膨胀系数较大, 易变形)。P241表15-1为常用轴瓦及轴承衬材料参数。,15 4 润滑剂和润滑装置,一、润滑剂轴承润滑的目的: 降低摩擦功耗，减少磨损，同时起到冷却、吸振、防锈等作用，轴求能否正常工作，和选用润滑剂正确与否有很大关系。润滑的类型：1) 液体润滑剂：润滑油(最常用)；2) 半固体润滑剂：润滑脂(不易流失)；3) 固体润滑剂
9、等(通常在特殊场合下使用)。,润滑油1) 性能：粘度(选择润滑油的主要依据，表征了液体流动的内摩擦性能),平行平板AB间：vB=0vA=v 液体内部的摩擦切应力：,: (动力)粘度, =/ (运动) du/dy: 任一点的速度梯度,温度，(参见P243图5-11 几种润滑油的粘温曲线) 压力， 。参当压力10MPa时，可忽略影响,粘温曲线,2) 润滑油的选用原则：综合考虑速度、载荷和工作情况。高温重载选大粘度油；高速小载荷选小粘度油。润滑脂(=润滑油+稠化剂(如钙、钠、铝等)特点：密封简单，不易流失，可用于垂直表面。润滑脂摩擦损耗大，机械效率低，受温度等影响不大，不宜用于高速，且润滑脂易变质。
10、常用润滑脂：钙基润滑脂(耐水, 使用温度60), 钠基润滑脂(不耐水, 使用温度115145) 。锂基润滑脂(性能优良, 耐水，使用温度-20150, 可以代替钙基、钠基润滑脂)。固体润滑剂固体润滑剂有：石墨、二硫化钼(MoS2)、聚氟乙烯树脂等。用于超出润滑油使用范围时。如高温介质中或低速重载条件下。,二、润滑装置,(a) 针阀式油杯,(b) 弹簧盖油杯,润滑脂用油杯,油环润滑,图a: 1:手柄 2:螺母 3:针杆 4:簧片 5:观察孔 6:滤网图b: 1:杯盖 2:弹簧 3:杯体 4:铝管 5:棉纱绳,油泵循环给油,油杯润滑,油环润滑,15 5 非液体摩擦滑动轴承的计算,润滑方法：可用润滑
11、油或润滑脂润滑(可在其中加少量石墨或一硫化钼粉末，以便油膜边界坚韧 填平宜糙面以减少磨损)。这类轴承不能完全排除磨损。设计依据：维持边界油膜不遭破裂。计算方法：按经验设计。即: pp, pvpv 一、向心轴承 1、压强p 2、轴承的pv 值与摩擦功率损耗成正比，表征轴承的发热因素。 pv越高，轴承温升越高，越易引起边界油膜破裂。,F: 轴承径向载荷B:轴瓦宽度 d: 轴颈直径p: 轴瓦材料许用压强, P241表15-1,n: 轴的转速 v: 轴颈线速度,一、推力轴承 1、压强p 2、轴承的pv 值对于多环推力轴承，由于制造和装配误差使各支承面上所受载荷不等， p和pv值应减小2040。,F:
12、轴向载荷d2: 轴肩直径d1: 轴颈直径z: 轴环数,dm= (d1+ d2)/2,P246例15-2,15 6 动压润滑的基本原理,一、动压润滑的形成原理和条件 1、平行板无载荷时： 各截面油速呈三角形分布 三角形面积相等(进油量=出油量)有载荷时：两边油逐渐被挤出，板会下沉。结论：平等板之间不能形成动压油膜！,板不下沉,2、非平行板无载荷时：同前(v呈三角形分布,且进油量=出油量)有载荷时： 大口油速为三角形内凹 小口油速为三角形内凸 在油速呈三角形的截面上，最大。结论：在间隙内形成了动压油膜！这种借助相对运动而在轴承间隙中形成的压力油膜称为动压油膜。,内部油液相互挤压形成压强,3、形成动
13、压油膜的必要条件：两工作表面间1) 必须有楔形间隙；2) 必须连续充满润滑油或其他粘性流体；3) 必须有相对滑动速度。且运动方向必须保证润滑油从大截面流进，小截面流出。此外，对于一定的载荷F，必须使速度v 、粘度及间隙等匹配恰当。,4、动压油膜形成过程,注意：d)图画法: 转向 偏心距e 最大压强pmax 最小油膜厚度hmin结论：其他条件相同时，工作转速越高， e值越小。即轴领中心越接近轴承孔中心。,二、液体动压润滑的基本方程在油膜中取出一微单元体, 它承受油压p和内摩擦切应力。由平衡条件，得：,假设：1) z向无限长, 润滑油在z 向无流动；2) 压力p不随y值变化; 3) 润滑油粘度不随
14、压力变化，且忽略油层的重力和惯性；4)润滑油处于层流状态。,则：,式(15-7),将 代入，得：结论：任一点的油膜压力p沿x方向的变化率dp/dx，与该点速度梯度(y向)的导数有关。将式(15-7) 积分并代入初始条件，得： 任一截面上的：速度呈三角形分布的截面(b-b)流量：,由流经两个截面上的流量相等可得:,此式反映了： dp/dx=0，即h=h0时，p有最大值pmax，此时d2u/dy2=0，即du/dy=const, 故b-b截面处速度呈三角形。此式反映了两平板间油膜压力p的变化与润滑油的动力粘度、相对滑动速度v及油膜厚度h之间的关系。 由上式可得p-x曲线(P246图15-16c)，再根据油膜压力的合力，便可确定油膜的承载能力。从而进行设计、计算。,液体动压润滑基本方程(一维雷诺(Reynolds)方程),作 业,P251：题15-3,
