武汉理工机械设计第14章--滑动轴承设计

§14-1滑动轴承的类型、结构和材料§14-2非液体摩擦滑动轴承的设计轴承分类滑动轴承滑动摩擦滚动轴承滚动摩擦，摩擦损失小。滚动轴承滑动轴承本章的主要内容1．滑动轴承的类型、结构形式、特点及应用场合。2．轴瓦的结构、材料和润滑方式。3．非液体摩擦滑动轴承的设计。本章重点：非液体摩擦滑动轴承的设计§14-1滑动轴承的类型、结构和材料一.滑动轴承的类型滑动轴承按其承受载荷方向的不同，可分为向心滑动轴承，又称径向滑动轴承（承受径向载荷）推力滑动轴承（承受轴向载荷）向心滑动轴承推力滑动轴承FRFA完全液体摩擦边界摩擦干摩擦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摩擦表面间没有任何物质的摩擦008.0~001.0f边界摩擦常与半液体摩擦、半干摩擦并存，通称非液体摩擦1.0~01.0f按工作表面的摩擦状态不同，可分为二向心滑动轴承的结构型式一）整体式向心滑动轴承由轴承座1和整体轴套2组成。轴承座上面有安装润滑油杯的螺纹孔。在轴瓦上有油孔，为了便润滑油能均匀分布在整个轴颈上，在轴瓦的内表面上开有油沟。整体轴套2轴承座1剖分式滑动轴承由轴承座1、轴承盖2、剖分轴瓦3、4和联接螺栓5组成。轴承盖上制有螺纹孔，以便安装油杯或油管。剖分轴瓦由上、下轴瓦组成，通常下轴瓦承受载荷，上轴瓦不承受载荷；上轴瓦顶部开有油孔，以便进入润滑油。二）剖分式滑动轴承三）自动调心轴承由外表面制有凸球面的轴瓦，内表面上制有凹球面的轴承座及轴承盖组成。轴承盖轴承座轴瓦推力滑动轴承又称止推滑动轴承，推力滑动轴承由轴承座和止推轴颈组成。推力滑动轴承常用的结构型式有空心式、单环和多环式。单环式利用轴颈的环形端面止推，结构简单、广泛应用于低速、轻载的场合。多环式不仅能承受较大的向载荷，有时还可以承受双向轴向载荷。三.推力滑动轴承单环式推力轴颈止推轴瓦止推轴颈多环式推力轴颈四轴瓦结构及材料轴瓦结构整体式轴瓦剖分式轴瓦轴瓦轴承衬油沟•轴瓦材料•对轴瓦材料的基本要求是：(1)足够的抗压强度和疲劳强度；(2)低摩擦系数，良好的耐磨性，抗胶合性，跑合性，嵌藏性和顺应性；(3)热膨胀系数小，良好的导热性和润滑性能以及耐腐蚀性；(4)良好的工艺性。又称巴氏合金或白合金，其金相组织是在锡或铅的软基体中夹着锑、铜和硷土金属等硬合金颗粒。它的减摩性能最好，很容易和轴颈饱合。具有良好的抗胶合性和耐腐蚀性，但它的弹性模量和弹性极限都很低，机械强度比青铜、铸铁等低很多，一般只用作轴承衬的材料，锡基合金的热膨胀性质比铝基合金好，更适用于高速轴承。轴承合金双金属轴承铜合金有锡青铜、铝青铜和铅青铜三种。青铜有很好的疲劳强度，耐容性和减摩性均很好，工作温度高。但可塑性差，不易跑合，与之相配的轴颈必须淬硬。适用于中速重载，低速重载的轴承。青铜基轴承粉末冶金将不同的金属粉末经压制烧结而成的多孔结构材料，称为粉末冶金材料，其孔隙约占体积的１０－３５％，可贮存润滑油，故又称为含油轴承。运转时，轴瓦温度升高，因油的膨胀系数比金属大，从而自动进入摩擦表面润滑轴承。停车时，因毛细管作用润滑油又被吸回孔隙中。含油轴承加一次油便可工作较长时间，若能定期加油，则效果更好。但由于它韧性差，宜用于载荷平稳、低速和加油不方便的场合。铸铁用作中低速不重要的轴承。铸铁镶嵌轴承钢铜镶嵌轴承工程塑料轴承油孔、油槽和油室磨损——非液体摩擦滑动轴承工作表面,在工作时有局部金属接触,会产生不同程度的摩擦和磨损，导致轴承配合间隙增大,影响轴的旋转精度,从而使轴承不能正常工作。§14-2非液体摩擦滑动轴承的设计一、非液体摩擦滑动轴承的失效形式及计算准则一）失效形式胶合——当载荷过大而导致油膜破裂时；或在润滑油供应不足条件下，轴承温升过高，轴颈和轴承的相对运动表面材料发生粘附和迁移，从而出现胶合。限制轴承平均压力p——以免产生过度的磨损；限制pv值——以防止过热产生胶合；限制滑动速度V——以免加速磨损而使轴承报废。二）计算准则设计方法及步骤：1．根据工作要求选择轴承结构形式：整体式还是剖分式2．选择轴瓦材料3．选择轴承的长径比l/d二、非液体摩擦滑动轴承的设计计算一）向心轴承设计设计的已知条件：轴颈直径ｄ（由轴的结构设计确定），轴的转速ｎ（r/min),径向载荷FR(N),使用条件.4．验算轴承的工作能力)(]p[BdFp2N/mm1）验算平均压力p——目的是保证润滑油不被过大的压力挤出，从而避免轴瓦产生过度的磨损式中F——轴承的径向载荷，N；B——轴瓦长度，mm；d——轴颈直径，mm；[p]——轴瓦材料的许用压力MPa,其值见表14-2)(]p[BdFp2N/mm2）验算轴承的pv值——目的是限制轴承的摩擦功耗与温升，避免引起边界油膜破裂，产生胶合][pvdnBdFpv100060式中n——轴的转速，r/min；[pv]——轴瓦材料的许用值，N/mm2·m/s,其值见P320表14-2Bd3）验算滑动速度v对于p和pv的验算均合格的轴承，由于滑动速度过高，也会加速磨损而使轴承报废。这是因为p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pv值还会超过许用值。因此必须验算滑动速度V满足m/s][vv式中[v]——许用滑动速度，其值见P320表14-2。5.选择轴颈与轴瓦之间的配合dd'根据轴的转速n1径向载荷FR选择n1↑,↑n1一定时,FR↑↓轴承间隙按工作表面的摩擦状态不同，可分为液体摩擦滑动轴承非液体摩擦滑动轴承液体摩擦滑动轴承非液体摩擦滑动轴承润滑油膜边界油膜轴颈轴瓦轴颈轴瓦