滑动轴承

第12章滑动轴承§12-1概述§12-2滑动轴承的结构形式§12-3滑动轴承的失效形式及常用材料§12-5滑动轴承润滑剂的选用§12-4轴瓦结构§12-6不完全液体润滑滑动轴承设计计算§12-8其它形式滑动轴承简介§12-7液体动力润滑径向滑动轴承设计计算轴承薄壁轴瓦厚壁轴瓦整体轴套卷制轴套1）支承轴及轴上零件，并保持轴的旋转精度；2）减少转轴与支承之间的摩擦和磨损分类：滚动轴承轴承的功用：滑动轴承应用实例：汽轮机、离心式压缩机、内燃机、大型电机、水泥搅拌机、滚筒清砂机、破碎机等机械常采用滑动轴承。优点多，应用广用于高速、高精度、重载、结构上要求剖分等场合。由于滑动轴承的摩擦损耗一般较大，维护也比较复杂，故很多场合常为滚动轴承取代。只是由于滑动轴承本身一些独特的特点，使得在某些特殊场合仍占重要地位。目前，滑动轴承主要应用于以下几种情况：1、滑动轴承的应用12.1概述1）工作转速高的轴承：因转速高，用滚动轴承，Lh将大大降低。2）特重型轴承；采用滚动轴承，造价太高（需单件生产）。3）要求对轴的支承位置特别精确的轴承；因滑动轴承比滚动轴承影响精度的零件数要少，故可制造得更精确。4）承受巨大冲击和振动载荷的轴承；5）据装配要求须做成剖分的轴承；如曲轴轴承；1.干摩擦固体表面直接接触，因而不允许出现干摩擦！2.边界摩擦§12-1概述——摩擦状态→功耗↑磨损↑温度↑→烧毁轴瓦运动副表面有一层厚度1μm的薄油膜，不足以将两金属表面分开，其表面微观高峰部分仍将相互搓削。比干摩擦的磨损轻，f≈0.1~0.3v有一层压力油膜将两金属表面隔开，彼此不直接接触。3.液体摩擦摩擦和磨损极轻，f≈0.001~0.01vvvfηn/po在一般机器中，摩擦表面多为边界摩擦和液体摩擦的混合状态，称为混合摩擦（或称为非(半)液体摩擦）。边界摩擦混合摩擦液体摩擦摩擦特性曲线称无量纲参数ηn/p为轴承特性数。η-动力粘度，p-压强，n-每秒转数滑动轴承的分类1按承受载荷的方向分：（1）径向轴承（支反力垂直于轴中心线）又叫向心滑动轴承（2）推力轴承（承受轴向载荷）又叫止推轴承（3）径向－推力轴承（同时受径向和轴向载荷）又叫向心止推轴承而径向轴承有两种基本的型式：（1）整体式滑动轴承（又叫轴套）（2）剖分式滑动轴承（又叫轴瓦）2根据润滑膜的形成原理不同分为：动压滑动轴承静压滑动轴承第12章滑动轴承§12-1概述§12-2滑动轴承的结构形式§12-3滑动轴承的失效形式及常用材料§12-5滑动轴承润滑剂的选用§12-4轴瓦结构§12-6不完全液体润滑滑动轴承设计计算§12-8其它形式滑动轴承简介§12-7液体动力润滑径向滑动轴承设计计算一、向心滑动轴承组成：轴承座、轴套或轴瓦、联接螺栓等。§12-2滑动轴承的结构型式整体式向心滑动轴承轴承座轴承整体式滑动轴承(a)无油沟轴套;(b)有油沟轴套整体式轴承特点：1无法调节轴颈和轴承孔间隙，磨损后必须更换轴套2轴颈只能从一端装入，对中间轴颈的轴无法安装。3结构简单应用场合：低速、轻载或间歇运转绞车、手动起重机剖分式滑动轴承,由轴承座、轴承盖、对开轴瓦、螺栓等组成。轴瓦和轴承座均为剖分式结构,在轴承盖与轴承座的剖分面上制有阶梯形定位口,便于安装时定心。剖分式向心滑动轴承剖分式轴瓦轴瓦的定位为防止轴瓦做轴向和周向移动，常将轴瓦两端做出凸缘作轴向定位，也可用紧定螺钉或销钉将其固定在轴承座上。油孔和油沟：径向滑动轴承的轴瓦内孔为圆柱形。若载荷方向向下，则下轴瓦为承载区，上轴瓦为非承载区。润滑油应由非承载区引入，所以在顶部开进油孔。在轴瓦内表面，以进油口为中心沿纵向、斜向或横向开有油沟，以利于润滑油均布在整个轴颈上。通常油沟的轴向长度约为轴瓦宽度的80%,如图所示,以便在轴瓦两端留出封油部分,防止润滑油的流失。轴瓦的油沟一般应开设在非压力区或剖分面上。滑动轴承壳体和轴瓦的结构尺寸,可参看有关手册、图册中的经验数据和公式，并结合设计要求确定。油沟的形式整体式轴承开在最大油膜厚度位置。油槽的形状剖分式轴承开在轴承分面处。油孔、油沟和油室设计油沟时应注意的问题：1、油沟长度一般为轴承长度的80%；2、油孔、油沟应开在非承载区。目的：把润滑油导入轴颈和轴承所构成的运动副表面。3.轴承衬为节约贵重的减摩材料和便于修理,常制成双金属轴瓦,即以钢、铸铁或青铜轴承衬金属轴瓦一般是铸造的，在瓦背上浇铸轴承衬时,为了使轴承衬贴附牢固,应在瓦背上预制燕尾形或螺纹形沟槽。做瓦背,再在瓦背上浇铸一薄层减摩材料(轴承衬)以提高轴瓦的工作性能。厚度从零点几个毫米到6毫米。薄壁轴瓦轴瓦非承载区内表面开有进油口和油沟，以利于润滑油均匀分布在整个轴径上。进油孔油沟F厚壁轴瓦整体轴套卷制轴套轴承中分面常布置成与载荷垂直或接近垂直。当载荷垂直向下或略有偏斜时，轴承剖分面常为水平方向。若载荷方向有较大偏斜时，则轴承的剖分面也斜着布置（通常倾斜45），使剖分平面垂直于或接近垂直于载荷方向。大型液体滑动轴承常设计成两边供油的形式，既有利于形成动压油膜，又起冷却作用。45˚宽径比（B/d）：轴承宽度与直径（轴承孔直径）之比。它是径向滑动轴承的一个重要参数。当B/d1.5时，由于轴的弯曲变形和安装误差，将导致轴承两端边缘接触而使得载荷集中更为严重，从而造成轴承温升过高和加快局部磨损。这时可采用自动调心滑动轴承自动调心轴承Bd作用：用来承受轴向载荷二、推力（止推）滑动轴承组成：推力滑动轴承由3部分组成，即推力轴颈、推力轴瓦和轴承座。在混合摩擦滑动轴承中有时轴瓦和轴承座制成一体。•止推滑动轴承结构如图所示，可分为三种形式：（a）实心止推滑动轴承，轴颈端面的中部压强比边缘的大，润滑油不易进人，润滑条件差。（b）空心止推滑动轴承，轴颈端面的中空部分能存油，压强也比较均匀，承载能力不大。（c）多环止推滑动轴承，压强较均匀，能承受较大载荷。但各环承载不等，环数不能太多。第12章滑动轴承§12-1概述§12-2滑动轴承的结构形式§12-3滑动轴承的失效形式及常用材料§12-5滑动轴承润滑剂的选用§12-4轴瓦结构§12-6不完全液体润滑滑动轴承设计计算§12-8其它形式滑动轴承简介§12-7液体动力润滑径向滑动轴承设计计算§3.滑动轴承的失效形式及常用材料（一）滑动轴承的失效形式磨粒磨损进入轴承间隙间的硬颗粒（如灰尘、砂粒等）嵌入轴承表面，它们对轴颈和轴承表面起研磨作用。导致几何形状改变、精度丧失，轴间隙加大，使轴承性能在预期寿命前急剧恶化。非金属外部颗粒磨损结果(200:1)金属外部颗粒磨损结果(100:1)在安装时,如果轴瓦安装不正确,引起扭曲或局部接触,在工作时就很容易使轴瓦局部损坏。安装不正确引起的损坏咬粘（胶合）当轴承温升过高，载荷过大，油膜破裂时，在润滑油供应不足条件下，轴颈和轴的相对运动表面材料发生粘附和迁移，从而造成轴承损坏。疲劳剥落在载荷反复作用下，轴承表面出现与滑动方向垂直的疲劳裂纹，当裂纹向轴承衬与衬背结合面扩展后，造成轴承衬材料的剥落。腐蚀润滑剂在使用中不断氧化生成酸性物质对轴承材料有腐蚀性，特别是对铸造铜铅合金中的铅，易受腐蚀而形成点状的脱落。受腐蚀而形成点状的脱落由于工作条件不同，滑动轴承还可能出现气蚀、流体侵蚀、电侵蚀和微动磨损等损伤。气蚀电侵蚀微动磨损----发生在名义上相对静止，实际上存在循环的微幅相对运动的两个紧密接触的表面上。其它失效形式:气蚀---气流冲蚀零件表面引起的机械磨损；流体侵蚀---流体冲蚀零件表面引起的机械磨损；电侵蚀---电化学或电离作用引起的机械磨损；轴瓦失效实例:潘存云教授研制疲劳点蚀潘存云教授研制表面划伤潘存云教授研制轴瓦磨损二、轴承材料对材料性能要求良好的减摩性、耐磨性和咬粘性。良好的摩擦顺应性、嵌入性和磨合性。足够的强度和抗腐蚀的能力。良好的导热性、工艺性、经济性等。常用轴承材料轴承合金、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。轴承合金类型锡基轴承合金铅基轴承合金特点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。应用重载、中高速场合。金属材料多孔质金属材料非金属材料材料要求：轴瓦及轴承衬材料1）摩擦系数小；2）导热性好，热膨胀系数小；3）耐磨、耐腐蚀、抗胶合能力强；4）有足够的机械强度和塑性。轴承衬一、轴承合金（白合金、巴氏合金）1）锡锑轴承合金优点：f小，抗胶合性能好、对油的吸附性强、耐腐蚀性好、容易跑合、是优良的轴承材料，常用于高速、重载的轴承。2）青铜缺点：价格贵、机械强度较差；只能作为轴承衬材料浇注在钢、铸铁、或青铜轴瓦上。工作温度：t120℃由于巴式合金熔点低优点：青铜强度高、承载能力大、耐磨性和导热性都优于轴承合金。工作温度高达250℃。缺点：可塑性差、不易跑合、与之相配的轴径必须淬硬。青铜可以单独制成轴瓦，也可以作为轴承衬浇注在钢或铸铁轴瓦上。铝青铜铅青铜锡青铜→中速重载→中速中载→低速重载3）具有特殊性能的轴承材料含油轴承：用粉末冶金法制作的轴承，具有多孔组织，可存储润滑油。可用于加油不方便的场合。橡胶轴承：具有较大的弹性，能减轻振动使运转平稳，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：具有摩擦系数低、可塑性、跑合性良好、耐磨、耐腐蚀、可用水、油及化学溶液等润滑的优点。运转时轴瓦温度升高，由于油的膨胀系数比金属大，油自动进入摩擦表面起到润滑作用。含油轴承加一次油，可使用较长时间。铸铁：用于不重要、低速轻载轴承。缺点：导热性差、膨胀系数大、容易变形。为改善此缺陷，可作为轴承衬粘复在金属轴瓦上使用。表12-1常用轴瓦及轴承衬材料的性能材料及其代号铸锡锑轴承合金ZSnSb11Cu6铸铅锑轴承合金ZPbSb16Sn16Cu2铸锡青铜ZCuSn10P1铸锡青铜ZCuSn5Pb5Zn5铸铝青铜ZCuAl10Fe3[p]Mpa[pv]Mpa.m/s平稳冲击25202015HBS金属型砂型最高工作温度℃轴径硬度150HBS150HBS45HBC45HBC45HBC150150280280280273090806560110100151581510151512整体式滑动轴承(a)无油沟轴套;(b)有油沟轴套§12-4润滑剂和润滑装置一、润滑剂作用：降低摩擦功耗、减少磨损、冷却、吸振、防锈等。分类液体润滑剂----润滑油半固体润滑剂----润滑脂固体润滑剂1.润滑油在用的大部分润滑油为矿物油（石油）粘度----重要参数在轴承中，润滑油最重要的物理参数是粘度，它是选择润滑油的主要依据。粘度表征液体流动的内摩擦特性。A、B两板之间充满了液体，B板静止，A板水平移动速度为v。由于液体与金属表面的吸附作用，A板表面的液体速度为v，而B板表面的液体速度为0。两板之间的速度呈线性分布。液体层与层之间摩擦切应力：τ=ηdudy-----牛顿液体流动定律η----液体的动力粘度，简称粘度量纲：力·时间/长度2单位：N·s/m2(Pa·s)或泊：1P=1dyn·s/cm2运动粘度：ν=ηρ单位：m2/s或斯St：cm2/s或厘斯cSt：1St=100cSt实验结果：oxyydydu分析位置y处薄层的受力AB我国石油产品是用运动粘度标定的表12-2常用常用润滑油的主要性质名称全损耗系统用油GB443-89汽轮机油GB11120-89代号40℃的粘度mm2/sL-AN76.12~7.48-10110凝点≤C闪点(开式)≥C用于高速底负荷机械、精密机床、纺织纱锭的润滑和冷却。普通机床的液压油。用于一般滑动轴承、齿轮、蜗轮的润滑用于重型机床导轨、矿山机械的润滑。用于汽轮机、发电机等高速高负荷轴承和各种小型液体润滑轴承L-AN10090~1100210L-AN109.0~11.0-10125L-AN1513.5~16.5-10165L-AN3228.8~32.2-10170L-AN4641.4~50.6-10180L-AN6861.2~74.8-10190L-TSA3228.8~35.2-7180L-TSA4641.4~50.6主要用途0.080.070.06