10第十章 滑动轴承解析

本章目录第一节概述第二节润滑油的粘度第三节流体动压润滑的基本理论第四节单油楔向心动压轴承设计计算第五节滑动轴承设计参数选择第七节非液体摩擦轴承的计算下一页上一页退出总目录第八节滑动轴承的结构类型第九节轴承材料与轴瓦结构第十节滑动轴承的润滑下一页上一页退出分目录第一节概述轴承滚动摩擦下运转滚动轴承的摩擦阻力较小，机械效率较高，润滑和维护方便，并且已经标准化，在机械中应用广泛，但它的径向尺寸和振动、再应噪音较大。滑动摩擦下运转除了在简单和低成本要求的场合使用滑动轴承外，滑动轴承主要用于滚动轴承难以满足支承要求的场合：高速度、高精度、大冲击、长寿命要求的场合。滚动轴承滑动轴承下一页上一页退出分目录滑动轴承面接触，承载能力高，零件数少制造更精确滑动轴承的特点下一页上一页退出分目录对于大型轴，滚动轴承不好装拆，可采用滑动轴承剖分结构滑动轴承的特点下一页上一页退出分目录径向尺寸小。在特殊无润滑介质下也能胜任滑动轴承的特点下一页上一页退出分目录径向尺寸小滑动轴承的特点下一页上一页退出分目录各类滑动轴承下一页上一页退出分目录第二节润滑油的粘度一粘度的定义及粘性液体的牛顿定律粘度液体阻止运动的能力dydudyduFUdydu动力粘度下一页上一页退出分目录二动力粘度的单位)(100)(1111cPPPoise厘泊泊厘米秒克平方厘米秒达因）泊（国际单位1帕．秒（Pa．S)=1千克/米．秒（kg/m．s)下一页上一页退出分目录三运动粘度国际单位：m2/s1托克斯（斯St）=1cm2/s1托克斯（斯St）=100厘斯（cSt）液体的温度升高，粘度下降液体的压力增大，粘度增大下一页上一页退出分目录第三节流体动压润滑的基本理论一流体动压润滑的承载机理若B板静止不动，Ａ板以速度Ｖ移动,板间各流层的速度呈三角形分布，两板间的油量保持不变1）当两板平行时油膜无承载能力下一页上一页退出分目录２）当两板倾斜时油膜具有承载能力流体动压润滑的基本理论移动件的运动方向是由间隙大的方向移向间隙小的方向如果两端流速相同，——流入量流出量假设油不可压缩板宽无穷大产生油压p入口处流速呈凹形抛物线出口处流速呈凸形抛物线必有一处流速呈直线下一页上一页退出分目录1）相对运动的两表面间必须形成楔形间隙；形成动力润滑的必要条件：3）润滑油须有一定的粘度，供油要充分。2）被油膜分开的两表面须有一定的相对滑动速度，其方向应保证润滑油由大口进，从小口出；下一页上一页退出分目录二、流体动力学基本方程条件假设：（１）忽略油层的重力和惯性；（２）润滑油不可压缩，ｚ向无限长，在ｚ向没有流动（３）同一油膜截面上压力为常数；（４）润滑油处于层流状态，忽略压力对流体粘度的影响下一页上一页退出分目录0dxdzdyydydzdxxppdxdzpdydz流体动力学基本方程下一页上一页退出分目录压力沿Ｘ方向及速度沿Ｙ方向的变化关系22yvxpyxp整理后得：yv由牛顿粘性定律知：流体动力学基本方程下一页上一页退出分目录对y积分并取边界条件22yvxp由式xpyv122得：yyhxphyhUu)(21)(——油层的速度分布hUxphcuhyUcUuy2,0,012则时，当则时，当由压力流引起呈抛物线分布的速度流体动力学基本方程由剪切流引起呈线性分布的速度下一页上一页退出分目录任意截面上的流量Q为：dxdhUxphdxdxphdxddxdhUdxdqxphUhdyyhyxphyhUudyQxhh60122122)](21)([33300流体动力学基本方程整理后得：306hhhUdxdp——一维雷诺方程下一页上一页退出分目录第四节单油楔向心动压轴承设计计算一动压轴承的油膜形成下一页上一页退出分目录动压轴承的油膜形成单油楔向心动压轴承设计计算起动阶段不稳定润滑阶段动力润滑阶段下一页上一页退出分目录ceOOedrcdDdDrRcdB偏心率偏心距相对间隙直径间隙半径间隙轴承宽径比121二几何参数下一页上一页退出分目录油膜厚度000222222cos1cos1cos1cos1sincoscos2rchrcheRehrhrehreR下一页上一页退出分目录三承载能力与轴承特性数S306hhhUdxdprnUrddx2轴径转速令将一维的雷诺方程应用到向心轴承中：21302302)cos1(coscos12)cos1(coscos12dnpnddp下一页上一页退出分目录2121cos,cos180cos011rdpdpFpppppOOFyByy油膜承载能力得到轴承单位宽度上的积分从油膜起始角到终止角将在载荷方向的分量为油膜压强在，称为偏位角，的夹角为与连心线载荷承载能力与轴承特性数S下一页上一页退出分目录z因为有测泄，油膜承载能力沿宽度呈抛物线分布承载能力与轴承特性数S下一页上一页退出分目录2121cos01rdpdpFyB承载能力与轴承特性数S——这是无限宽轴承的油膜承载能力对有限宽轴承的油膜承载能力应加以修正2121BzkFFBBz与宽径比和偏心率有关的轴承侧泄对承载能力降低的影响系数下一页上一页退出分目录有限宽轴承的油膜承载能力22122213221BBBBBBBBzkBFdzBzkFdzFFSnBdF2——润滑油在工作温度下的动力粘度——轴径每秒转数n轴承径向载荷B——轴承宽度d——轴径直径——相对间隙下一页上一页退出分目录有限宽轴承的油膜承载能力2mpnSBdFpm——轴承的平均压强——轴承的特性数，无量纲。它是偏心率、宽径比和轴承包角的函数，查图10-9SSnBdF2下一页上一页退出分目录。图与轴承特性数有关，查最小油膜厚度系数：处，油膜厚度最小在9101)1()1(180minminchrcech四最小油膜厚度准则下一页上一页退出分目录最小油膜厚度准则:][minhh)(][21zzRRKhK——可靠性系数，K=1.5~221zzRR、——分别为轴径和轴承表面粗糙度的十点平均高度下一页上一页退出分目录第五节滑动轴承设计参数选择1轴承平均压强pmp↑—轴承尺寸↓运转平稳轴承损坏下一页上一页退出分目录2和宽径比Ｂ/ｄ↓——运转平稳性↑承载能力↓则常用范围：B/d=0.3~1.5端泄漏量↑——△ｔ↓滑动轴承设计参数选择下一页上一页退出分目录3相对间隙ψ由速度和载荷选取——Ｖ↑——ψ↑F↑——ψ↓经验公式：3410)0.1~6.0(v下一页上一页退出分目录设计时：先假定ｔｍ——初选η——初步设计校核入口温度若t1＝３５～４０℃则合适；否则重新计算。4粘度ηtm↓——η↑——承载能力高tm↑——η↓——承载能力低下一页上一页退出分目录α包角从180°降至120°承载能力降低不大，但轴承温升显著降低5包角下一页上一页退出分目录第七节非液体摩擦轴承的计算干磨擦边界磨擦液体磨擦混合磨擦下一页上一页退出分目录一、向心滑动轴承的计算F——径向载荷（N）B——轴承宽度（ｍｍ）[P]——轴瓦材料的许用压力N/mm2d——轴颈直径（ｍｍ）pBdFp1）验算轴承的平均压力p非液体摩擦轴承的计算下一页上一页退出分目录2）验算轴承的pV值smmmNpvBnFdnBdFvpm//][191001000602[pv]——轴承材料pV的许用值N/mm2,m/s3）验算滑动速度V——轴颈转速（r/min)[v]——许用滑动速度（m/s)向心滑动轴承的计算v——轴颈圆周速度，即滑动速度（m/s）n——轴颈转速（r/min)v≤［v］下一页上一页退出分目录Fa——轴向载荷（Ｎ）z——推力环的数目d,d0——推力环的内径和外径k——考虑推力环面上有油沟使面积减小的系数，k=0.8~0.9[p]——许用压力（ＭＰａ）2202/4mmNpddzkFpam二、推力滑动轴承的计算1）验算轴承的平均压力Ｐ下一页上一页退出分目录２）验算轴承的pV值smmmNpvndpvpmmmm//][1000602n——轴颈转速(r/min)vm——推力环面的平均速度(m/s)[pv]——pv的许用值(N/mm2.m/s)dm——推力环面的平均直径,mmsmvndvmm/][1000603）验算轴承的值下一页上一页退出分目录1整体式第八节滑动轴承的结构类型一、向心滑动轴承的结构类型下一页上一页退出分目录2剖分式下一页上一页退出分目录3间隙可调式下一页上一页退出分目录3间隙可调式下一页上一页退出分目录4自位式下一页上一页退出分目录5多油楔式下一页上一页退出分目录二、推力滑动轴承的结构型式1普通推力轴承下一页上一页退出分目录2液体动力推力轴承下一页上一页退出分目录第九节轴承材料与轴瓦结构良好的减摩性、耐磨性和咬粘性。足够的强度和抗腐蚀的能力。良好的摩擦顺应性、嵌入性和磨合性。良好的导热性、工艺性、经济性等。一对材料性能要求下一页上一页退出分目录多孔质金属材料轴承合金、铜合金、铸铁、铝基合金。多孔铁、多孔质青铜。酚醛树脂、尼龙、聚四氟乙烯。金属材料非金属材料二常用轴承材料下一页上一页退出分目录锡基轴承合金铅基轴承合金类型嵌入性和摩擦顺应性最好，易于轴颈磨合，但强度低，价格较贵。特点重载、中高速场合。应用轴承合金下一页上一页退出分目录铜合金特点锡青铜减摩性和耐磨性最好，铅青铜抗粘附能力强，铝青铜强度及硬度较高。应用锡青铜适用于重载、中速场合，铅青铜适用于高速、重载场合，铝青铜适用于低速、重载场合。类型锡青铜铅青铜铝青铜下一页上一页退出分目录铸铁特点有一定的减摩性和耐磨性，价格低廉，但铸铁性脆、磨合性差。应用适用于低速、轻载和不受冲击的场合。类型灰铸铁耐磨铸铁下一页上一页退出分目录三、轴瓦结构剖分式整体式单金属双金属下一页上一页退出分目录轴瓦结构下一页上一页退出分目录整体式轴瓦——轴套一般开有油沟以便润滑下一页上一页退出分目录剖分式轴瓦——由上、下两半瓦组成。上轴瓦开有油沟以便润滑下一页上一页退出分目录在轴瓦剖分面处开有较大的油沟（油室）以便稳定供油容纳污物下一页上一页退出分目录为改善轴瓦的摩擦性能，常在其内表面浇注一层减摩材料，称为轴承衬。为使轴承衬能牢固地粘在轴瓦表面上，常在轴瓦上制出一些沟槽。下一页上一页退出分目录第十节滑动轴承的润滑转速高、压力小时选粘度低的油；转速低、压力大时选粘度高的油；较高温度下工作时用粘度高些的油。具体可参考表10-8一润滑油的选择下一页上一页退出分目录压力高、滑动速度低时，选择针入度小的脂；反之，选择针入度大的脂；润滑脂的滴点一般应高于轴承工作温度约20—30℃。具体可参考表10-9二润滑脂的选择下一页上一页退出分目录二、润滑方法间歇供油注油杯下一页上一页退出分目录滴油润滑芯捻润滑下一页上一页退出分目录油环润滑油脂杯润滑下一页上一页退出分目录压力循环润滑