第16章滑动轴承设计1.

第16章滑动轴承功用：支承轴及轴上零件，保持轴的旋转精度；减少转轴与支承之间的摩擦和磨损。类型(0-3)：按承载分向心滑动轴承推力滑动轴承按摩擦状态分液体摩擦滑动轴承非液体摩擦滑动轴承动压轴承静压轴承15-1滑动轴承的摩擦状态完全液体摩擦1边界摩擦1干摩擦1润滑油膜将摩擦表面完全隔开，只存在液体分子间的摩擦润滑油膜部分地将摩擦表面隔开，部分摩擦表面仍可直接接触固体表面直接接触摩擦3.0~1.0f边界摩擦、液体摩擦、干摩擦并存，通称非液体摩擦1.0~01.0f01.0~001.0f摩擦副的摩擦特性曲线pn——轴承特性数η——动力粘度；n——转速；p——轴承压强f——摩擦系数滑动轴承的适用场合低速低载、精度不高非液体摩擦滑动轴承高速滚动轴承寿命大为降低重载滚动轴承造价高承受巨大冲击和振动载荷油膜的缓冲和阻尼作用支承精度特别高滑动轴承零件少某些特殊场合受径向尺寸限制等15-2滑动轴承的结构型式向心轴承3-8推力轴承19-21剖分式1整体式自动调心式1实心式空心式单环式多环式结构简单安装困难间隙不可调结构较繁间隙可调广泛采用中间压强高15-3轴瓦的材料和结构（21-26）1.轴瓦的材料1(1)基本要求减磨性磨损少减摩性摩擦系数小其他要求：抗胶合性耐腐蚀性强度……(2)常用材料铸铁轻载、低速的轴瓦材料轴承合金(巴氏合金)锡基铅基锑锡、铜锡金属硬粒锡基体或铅基体综合性能好机械强度较低价昂轴承合金浇铸在钢或铸铁的轴瓦基体上铜合金锡青铜中速重载铝青铜低速重载铅青铜中速中载粉末冶金铁或铜粉末混入石墨压制烧结而成多孔性存油用于载荷平稳、低速和加油不便场合非金属材料塑料、橡胶、尼龙等摩擦系数小、耐磨、耐腐蚀、承载低、热变形大2.轴瓦的结构(1)轴瓦的结构要素油孔油沟壁厚油室壁厚油孔和油沟：将油引入轴承油室：存油油沟开在非承载区常用油沟形状两侧供油的轴承(2)结构型式1整体式剖分式应用9-1215-4滑动轴承的润滑功用：降低摩擦功耗、减少磨损，冷却、吸振、防锈分类：①流体：润滑油—流动性好、常用②半固体：润滑脂—不易泄漏、常用（钙基、钠基、锂基）③固体：石墨、二硫化钼、低速重载高温用。④气体：空气——粘度小，阻力小1.润滑油(1)粘度流体抵抗变形的能力称为粘度，以流体内摩擦阻力表示平行板间油的层流流动贴近静止扳的油层速度0u各油层以不同速度移动udydu贴近移动扳的油层速度vudydu油层间剪应力与速度梯度油层成正比(粘性流体粘性定律)比例常数，即动力粘度设长宽高各为1m的流体，若上下两面发生1m/s的相对滑动，所需施加的力为1N时，则该流体的粘度为1个国际单位制的动力粘度记为Pa.s2/11msNsPasmStcSt/10101262动力粘度与同温下该流体密度的比值(用于流体动力学计算)(润滑油的粘度)单位换算sm/2国际单位制scm/2物理单位St(斯)smm/2常用单位cSt(厘斯)动力粘度运动粘度温度压力粘度粘度(2)常用润滑油润滑油牌号一般为40°C时运动粘度的平均值查得运动粘度再用公式转换为动力粘度用于流体动力学计算(3)润滑油的选择外载大—难形成油膜—选粘度高的油速度高—摩擦大—选粘度低的油温度高—油变稀—选粘度高的油比压大—油易挤出—选粘度高的油2.润滑脂钙基抗水性好、耐热性差、价廉钠基抗水性差、耐热性好、防腐性较好锂基抗水性和耐热性好铝基抗水性好、有防锈作用、耐热性差主要指标针入性：表征润滑脂稀稠润滑脂越稠滴点：润滑脂受热后开始滴落的温度，表征耐高温的能力润滑脂工作温度一般应低于滴点20–30°C针入性承载摩擦阻力3.润滑装置★针阀式油杯★弹簧盖油杯★润滑脂油杯★油环润滑15-5非液体摩擦滑动轴承的设计1.失效形式及计算准则设计准则失效形式磨损防止过度磨损发热引起胶合防止胶合][pp][pvpvpvfdlfFv单位面积摩擦功率p比压小、油难挤出、润滑好压强pv向心轴承pdBFp向心轴承推力轴承推力轴承][20000pvBFnpv][)(4202pzddFp][)(300000pvzddFnpv2.设计步骤(1)选择轴承结构型式及材料(2)初定轴承基本型式和参数选择宽径比5.1~5.0dldl承载散热性油温(3)校核计算(4)选择润滑剂和润滑装置15-6动压润滑的基本原理（12-18）1.压力油膜形成的原理轴颈和轴瓦同心时两平行板的摩擦状况轴颈和轴瓦偏心时两倾斜板的摩擦状况(1)两平行板(2)两倾斜板层与层间靠内摩擦阻力(粘性)带动前进油层间压力无变化，平行板间润滑油不产生压力vy沿方向按线性变化vhQQOUTIN21vabQIN21vcdQOUT21OUTINQQ润滑油不可压缩“拥挤”形成压力油的粘性和压力的作用，改变了油层速度变化规律2.液体动压润滑的基本方程dyddxdpdydu22dyuddxdp假设油层在Z方向无流动；P不随y的变化而变化；η不随压力的变化而变化；忽略重力和惯性力；层流状态。21221CyCydxdpuouhyvuoy)hy(hvy)hy(dxdp21u对y积分：边界条件：h03Xh2vhdxdp121udyq0maxXvh21qmaxXXqq任意截面上单位宽度(z方向)的流量0dxdp设油膜压力最大处(此截面)的间隙为0h则流体是连续的)hy(hvy)hy(dxdp21udp/dx=6ηv(h0-h)/h3一维雷诺方程0maxXvh21qh03Xh2vhdxdp121udyq＝讨论之一：22dyuddxdp由油膜压力沿x方向变化规律对平行板对倾斜板kyu022dyud0dxdp0dxdp0dxdp平行板间油膜压力沿x方向无变化，等于入口处压力(压力为0)h＜h0在0dxdp处0h油膜厚度为u沿y方向线性分布maxp油膜压力达dp/dx=6ηv(h0-h)/h3压力随x增大而增大h＞h0压力随x增大而减小讨论之二：液体摩擦形成的条件(1)两工作表面必须形成收敛的楔形间隙(2)两工作表面必须有一定的相对运动，且v方向是从大口道小口(3)间隙中必须连续充满具有一定粘度的润滑油0hh若0dxdp则无粘度各油层无速度两板间油无流动不能形成油膜压力dp/dx=6ηv(h0-h)/h3讨论之三：向心滑动轴承动压油膜形成过程(1)停车(2)启动0n0n金属直接接触摩擦力使轴颈右移油膜压力将轴颈托起其合力将轴颈左推n(3)随着油膜压力将轴颈完全托起其合力与外载平衡(4)n为工作转速n油膜压力偏心距e其他类型轴承（26-36）