《滑動(dòng)軸承》PPT課件.ppt

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1、滑動(dòng)軸承是一種工作在滑動(dòng)摩擦狀態(tài)下的軸承，其基本結(jié)構(gòu)包括軸瓦和軸頸?；瑒?dòng)軸承主要用于滾動(dòng)軸承難以滿足工作要求的場合，如高轉(zhuǎn)速、長壽命、低摩擦阻力、承受大的沖擊載荷、低噪聲和無污染等場合。,,,,基本要求,重點(diǎn)難點(diǎn),主要內(nèi)容,,基本要求：,1.掌握以不完全液體潤滑徑向滑動(dòng)軸承和液體動(dòng)壓潤滑徑向滑動(dòng)軸承的計(jì)算。 2.掌握滑動(dòng)軸承的類型、結(jié)構(gòu)、軸瓦材料等基本知識。 3.了解軸承參數(shù)，如寬徑比、相對間隙、偏心率、最小油膜厚度等大小對軸承性能的影響，掌握選取原則。,,不完全液體潤滑徑向滑動(dòng)軸承和液體動(dòng)壓潤滑徑向滑動(dòng)軸承的計(jì)算,液體動(dòng)力潤滑的基本方程式,重點(diǎn)：,難點(diǎn)：,,17.1 概述,17.2 徑向滑動(dòng)

2、軸承的主要類型,17.3 滑動(dòng)軸承的材料,17.4 軸瓦結(jié)構(gòu),17.5 軸承潤滑材料,17.6 潤滑方法,17.7 滑動(dòng)軸承的條件性計(jì)算,17.8 液體動(dòng)力潤滑的基本方程式,17.9 液體動(dòng)力潤滑徑向軸承的計(jì)算,,（1）支承軸及軸上零件，并保持軸的旋轉(zhuǎn)精度；(2）減小轉(zhuǎn)軸與支承間的摩擦和磨損。,17.1 概述,2、分類,,1、功用：,軸承分類,流體摩擦、邊界摩擦、混合摩擦必須在一定潤滑條件下實(shí)現(xiàn)，所以常稱為液體潤滑、邊界潤滑和混合潤滑。 當(dāng)載荷很大、工作溫度很低或很高時(shí)，常用石墨、二硫化鉬等潤滑劑潤滑，稱為固體潤滑。,17.1 概述,本章主要討論混合潤滑軸承和液體潤滑軸承。,3、摩擦種類,4、

3、滑動(dòng)軸承的應(yīng)用,5、滑動(dòng)軸承設(shè)計(jì)內(nèi)容 1）決定軸承的結(jié)構(gòu)型式； 2）選擇軸瓦和軸承襯材料； 3）決定軸承結(jié)構(gòu)參數(shù)； 4）選擇潤滑劑和潤滑方法 5）計(jì)算軸承的工作能力。,17.1 概述,,,,,組成： 軸承座（常為鑄鐵）、軸套（開油孔，內(nèi)表面開 油溝以送油） 優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡單。用于低速、載荷不大、間歇工作的機(jī)器上 缺點(diǎn)：磨損間隙無法調(diào)整，軸頸只能從端部裝入，對中間軸頸的軸無法安裝。,圖17.1整體式徑向滑動(dòng)軸承,17.2 徑向滑動(dòng)軸承的主要類型,17.2.1 整體式,圖17.2 剖分式徑向滑動(dòng)軸承,17.2.2 剖分式,剖分面,17.2 徑向滑動(dòng)軸承的主要類型,軸承剖分面： （最好與載荷垂直）多數(shù)

4、是水平，也有傾斜的。常為階梯形，以便定位與防止錯(cuò)動(dòng)。,主要參數(shù)之一： 寬徑比（B/d）：軸承寬度與直徑之比。,寬徑比（B/d）1.5，可以采用自動(dòng)調(diào)心軸承。,17.2.2 剖分式,17.2.3 自動(dòng)調(diào)心軸承,,球,軸瓦可自動(dòng)調(diào)位 適應(yīng)軸頸在軸彎曲 時(shí)所產(chǎn)生的傾斜。,,17.3.1 對軸承材料的要求,17.3 滑動(dòng)軸承的材料,軸承材料：軸瓦和軸承襯的材料。,選用何種材料，取決于失效形式。,主要失效形式是軸瓦磨損、疲勞損壞及軸承 襯脫落。,1）強(qiáng)度、塑性、順應(yīng)性和嵌藏性；2）磨合性、耐磨性、減摩性好；3）耐腐蝕；4）潤滑性能和熱化學(xué)性；5）工藝性；6）經(jīng)濟(jì)性。,17.3.2 軸承材料的分類,,1)

5、金屬材料,2）多孔質(zhì)金屬材料,3）非金屬材料,,軸承合金，青銅（表17.1）,,粉末冶金材料,,塑料、橡膠、硬木等。,,常用材料,,17.4 軸瓦結(jié)構(gòu),17.4.1 軸瓦和軸承襯,整體式軸瓦,軸瓦的固定,為改善軸瓦表面的摩擦性質(zhì)，常在其內(nèi)表面上澆注一層或兩層減摩材料，通常稱為軸承襯，所以軸瓦又有雙金屬軸瓦和三金屬軸瓦。,17.4.1 軸瓦和軸承襯,軸承襯背上的溝槽形式,,,軸承襯的厚度應(yīng)隨軸承直徑的增大而增大，一般由十分之幾毫米到6mm .,17.4.2 油孔、油溝和油室,油室：起貯油、穩(wěn)定供油的作用。,常見油溝的形狀見圖17.6(非承載軸瓦),17.4.1 軸瓦和軸承襯,,油孔： 用來供油,

6、,油溝輸送和分 布潤滑油；軸向 油溝較B小。,,圖17.7 不正確的油溝會(huì)降低油膜的承載能力,油溝位置不能開在 承載區(qū),17.4.2 油孔、油溝和油室,軸向油溝也可開在軸瓦剖分面上，但軸向油溝應(yīng)較軸承寬度短，以免油從油溝端部大量流失。,17.4.2 油孔、油溝和油室,,,17.5 軸承潤滑材料,潤滑的目的：,減小摩擦功耗、降低磨損率，同時(shí)還起冷卻、防塵、防銹以及吸振等作用。,常用的潤滑材料：,,主要物理及化學(xué)性能指標(biāo)：,17.5.1 潤滑油,選擇軸承用油的粘度時(shí)，應(yīng)考慮軸承壓力、滑動(dòng)速度、摩擦表面狀況、潤滑方式等條件。,粘度、黏度指數(shù)、油性、閃點(diǎn)、凝點(diǎn)、酸值、殘?zhí)剂康?。對于?dòng)壓潤滑軸承，粘度是

7、最重要的指標(biāo)，也是選擇用油的主要依據(jù)。,潤滑油粘度,潤滑油層流流動(dòng),液體的動(dòng)力粘度,1.粘度單位,切向力與速度梯度成正比。,長寬高各1m的液體，上、下平面發(fā)生1m/s相對速度需要的切向力為1N時(shí)，該液體的粘度為1Pa.s即1N.s/m2,運(yùn)動(dòng)粘度,m2/s,17.5.2 潤滑脂,軸頸速度12m/s可采用脂潤滑。 潤滑脂是用礦物油與各種稠化劑（鈣、鈉、鋁等金屬皂）混合制成。其稠度大，不易流失，承載力也較大，但物理和化學(xué)性質(zhì)不如潤滑油穩(wěn)定，摩擦功耗大，不宜在溫度變化大或高速下使用。工業(yè)上應(yīng)用最廣的潤滑脂是鈣基潤滑脂 。,,向軸承供應(yīng)潤滑油或潤滑脂的方法。,17.6 潤滑方法,17.6.1 油潤滑,

8、間歇供油：用油壺或油杯供油，見圖17.9。連續(xù)：供油比較可靠，連續(xù)供油方法見圖17.10。,潤滑脂只能間歇供油。潤滑杯（黃油杯）是應(yīng)用最廣的脂潤滑裝置。也常用黃油槍向軸承補(bǔ)充潤滑脂。,17.6.2 脂潤滑,潤滑方式的選擇：根據(jù)系數(shù)k選定。,,,,,,k216針閥式注油油杯潤滑； k1632油環(huán)或飛濺潤滑； k32壓力循環(huán)潤滑。,用潤滑脂，油杯潤滑；,17.6.2 脂潤滑,,潤滑杯（黃油杯）是應(yīng)用最廣的脂潤滑裝置。也常用黃油槍向軸承補(bǔ)充潤滑脂。,,17.7 滑動(dòng)軸承的條件性計(jì)算,磨粒磨損、粘著磨損、刮傷、軸承襯剝落、腐蝕。,對于工作要求不高、v較低，載荷不大，難以 維護(hù)等條件下工作的軸承，往往設(shè)

9、計(jì)成非流體摩 擦滑動(dòng)軸承（混合潤滑軸承）。,主要失效形式：,防止失效的關(guān)鍵在于能否保證軸頸和軸瓦間形成一層邊界油膜。,混合潤滑軸承的設(shè)計(jì)計(jì)算，主要是在軸承 直徑d和寬度B確定以后，進(jìn)行工作能力的計(jì)算： 驗(yàn)算p、pv、v是否超過許用值。,17.7 滑動(dòng)軸承的條件性計(jì)算,17.7.1 徑向軸承,設(shè)計(jì)時(shí)，一般已知d，n（r/min）和軸承 載荷F。按如下步驟：,1、根據(jù)工作條件、使用要求，確定軸承 結(jié)構(gòu)形式，并按表17.1、17.2選軸承材料； 2、選B/d，求出B； 3、驗(yàn)算工作能力。,,1) 限制軸承平均壓強(qiáng)p 為防止過度磨損,,2）限制軸承pv,MPa,3) 限制滑動(dòng)速度v,軸承材料的最高許

10、用p、v、pv 值見表17.1、17.2。常用機(jī)器徑向軸承的 p、v，pv見表17.4。,17.7.1 徑向軸承,17.7.2 推力軸承,結(jié)構(gòu)如圖17.12所示。用來承受軸向載荷。,圖17.12 普通推力軸頸,,當(dāng)與徑向軸承聯(lián)合使用時(shí)，可承受復(fù)合載荷。a)實(shí)心端面軸頸；b)空心端面軸頸;c)環(huán)狀軸頸；d)多環(huán)軸頸。,混合摩擦潤滑推力軸承，應(yīng)驗(yàn)算p、pv,（17.5）,,（17.6）,17.7.2 推力軸承,多環(huán)軸頸，各環(huán)受力不均勻，p、pv應(yīng)降低50 .,液體動(dòng)力潤滑軸承在起動(dòng)、停車時(shí)處于混合摩擦狀態(tài)，所以設(shè)計(jì)時(shí)也需進(jìn)行上述計(jì)算。,17.7.2 推力軸承,,1) 在滑動(dòng)表面間用足以平衡外載的壓

11、力輸入潤滑油，人為使兩表面分離。用這種方法來實(shí)現(xiàn)液體摩擦的軸承稱為液體靜壓軸承； 2)利用軸頸本身回轉(zhuǎn)時(shí)的泵油作用，把油帶入摩擦面間，建立壓力油膜而把摩擦面分開，用此方法實(shí)現(xiàn)液體摩擦的軸承稱為液體動(dòng)壓軸承。,17.8 液體動(dòng)力潤滑的基本方程式,獲得液體摩擦的有兩種方法：,17.8.1 雷諾潤滑方程式,,,,設(shè)：1)忽略壓力對油粘度的影響；2)油沿z向 無流動(dòng)；3)油為層流流動(dòng)；4)油與工作表面 吸附牢固；5)不計(jì)油慣性力、重力；6)油不 可壓縮等。,17.8.1 雷諾潤滑方程式,據(jù)X方向的平衡條件得：,,,12-7積分得：,17.8.1 雷諾潤滑方程式,上式整理后得：,將,對Y求導(dǎo)代入上式：,

12、,（12-7）,（12-6),1.油層的速度分布,，,邊界條件：y0，u=v；yh, u0，求得：,將C1、C2代入上式，得到：,,,,分析任一截面沿x方向單位寬度流量,（a）,2.潤滑油流量,17.8.1 雷諾潤滑方程式,設(shè)油壓最大處間隙,在此截面上,,（b）,,連續(xù)流動(dòng)時(shí)，流量不變（a）（b），得到：,（17.7）,17.8.1 雷諾潤滑方程式,一維雷諾動(dòng)力潤滑方程式,17.8.2 油楔承載機(jī)理,由,油壓變化與，v，油膜厚度變化有關(guān)。,由式17.7，可求任一位置處的油膜壓力p， 整個(gè)油膜壓力之和即為油膜承載能力。 正常工作情況下，油膜承載力應(yīng)與外載平衡。,（1） 潤滑油要有一定粘度，越大，

13、承載力越大； （2）要有相當(dāng)?shù)南鄬瑒?dòng)速度v，一定范圍內(nèi)，油膜承載力與v成正比關(guān)系； （3）足夠充分的供油量； （4）相對滑動(dòng)表面間必須形成收斂形間隙 （稱油楔），即移動(dòng)件帶著油從大口進(jìn)入， 從小口流出。,17.8.2 油楔承載機(jī)理,油膜承載力的建立必須滿足的條件：,,圖 17.14 a),,即隨x增大，p也在增大，任一處油壓pp（入口）,即隨x增大，p在減小，任一處油壓pp（出口）,17.8.2 油楔承載機(jī)理,P沿x方向呈拋物線分布。 油膜必須呈收斂楔形，才能使各處油壓pp （人口或出口），產(chǎn)生正壓力以支撐外載。,,，,b) 兩滑動(dòng)表面平行，處處油膜厚度相等,c) 兩滑動(dòng)表面呈擴(kuò)散楔形,故不

14、能產(chǎn)生高于外面壓力的油壓以承受外載。,故不僅不能產(chǎn)生正壓力以支承外載，還會(huì) 產(chǎn)生使兩表面相吸的力。,17.8.2 油楔承載機(jī)理,,,,,1)起動(dòng)階段：n=0，干摩；,17.9 液體動(dòng)力潤滑徑向軸承的計(jì)算,17.9.1 動(dòng)力潤滑狀態(tài)的建立,2)不穩(wěn)定 潤滑階段,3)液體動(dòng)力潤滑階段,,,,,17.9.2 幾何關(guān)系及層流條件校核,1、幾何關(guān)系,偏心率,半徑間隙,相對間隙,最小油膜厚度:,任意處的油膜厚度h,2、校核層流條件,雷諾潤滑方程式是建立在層流流動(dòng)基礎(chǔ)上的，故計(jì)算時(shí)須校核是否滿足層流流動(dòng)條件。,17.9.2 幾何關(guān)系及層流條件校核,層流流動(dòng)條件:,流體由層流轉(zhuǎn)變?yōu)橥牧鳌?,,如圖17.17所

15、示。,17.9.3 承載能力和索氏數(shù),17.9.2 幾何關(guān)系及層流條件校核,1油膜起始角,2油膜終止角,從oo連線起至任意 油膜處的油膜角,為偏位角,設(shè)B無窮大，則認(rèn)為油沿軸向無流動(dòng)。,由于軸承為圓柱形，用極坐標(biāo)更方便。將一維雷諾動(dòng)力潤滑方程改為極坐標(biāo)形式。,,v=r，代入17.7，整理得到：,17.9.3 承載能力和索氏數(shù),積分得任意角度的油膜壓力,,，,沿F方向單位寬度的油膜力為,17.9.3 承載能力和索氏數(shù),上式右端值稱為索氏數(shù)S0,,,,不計(jì)端泄時(shí)，有限寬軸承,17.9.3 承載能力和索氏數(shù),將上式乘以B，代入rd/2，得有限寬軸承 不計(jì)端泄時(shí)油膜承載力F，整理得：,,由于端泄不可避

16、免，實(shí)際承載力比上式低，實(shí)際計(jì)算采用二維雷諾方程式的數(shù)值解提供的線圖進(jìn)行計(jì)算，見圖17.18。,17.9.4 流量計(jì)算,體積流量,,17.9.5 功耗計(jì)算,徑向軸承承載區(qū)的摩擦功耗：,17.9.3 承載能力和索氏數(shù),qv流量系數(shù)與，，B/d有關(guān)（17.19）,見圖17.20,17.9.6 熱平衡計(jì)算,非壓力供油的徑向軸承,潤滑油的平均油溫,,,,（4）相對滑動(dòng)表面間自動(dòng)形成收斂形間隙；,17.9.7 保證液體動(dòng)力潤滑的條件,（1） 潤滑油要有一定粘度,（2）兩表面要有相當(dāng)?shù)南鄬瑒?dòng)速度v；,（3）足夠充分的供油量；,,（5）保證最小油膜厚度處的表面不平度 高峰不直接接觸。,一般 取S2,m,

17、以上是非壓力供油的液體動(dòng)力潤滑徑向軸承的計(jì)算，對壓力供油的軸承可參閱有關(guān)資料。,17.9.7 保證液體動(dòng)力潤滑的條件,軸承直徑d和軸頸直徑的名義尺寸相同， d由軸結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)而定。,17.9.8 參數(shù)選擇,參數(shù)：d，B/d，，p等,常用范圍：B/d0.51.5。 寬徑比小，d一定時(shí)，B小，占用空間??；對高速輕載軸承，由于P大，可提高運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)性。但B/d小，軸承承載力也隨之降低。,1、寬徑比B/d,一般，主要據(jù)載荷、速度選?。?速度高，應(yīng)取大些，可減少發(fā)熱； 載荷大，應(yīng)取小些，可提高承載力。,2、相對間隙,P取值大，可減少軸承尺寸，運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)； 但p過高，軸承易損壞。,3、 平均壓強(qiáng)p,：,17.9.

18、8 參數(shù)選擇,,,,2）邊界摩擦,,兩表面被吸附在表面的邊界膜隔開，摩擦性質(zhì)不取決于油的粘度，而與邊界膜和表面的吸附性質(zhì)有關(guān)。,1）干摩擦,,當(dāng)兩摩擦表面間不加任何潤滑劑時(shí)，將出現(xiàn)兩固體表面直接接觸的摩擦。,17.1 概述,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,彈性變形,,邊界膜,,3、摩擦種類,,,,17.1 概述,4）混合摩擦,一般機(jī)器，摩擦面多處于干摩擦、邊界摩擦和流體摩擦的混合狀態(tài)，稱為混合摩擦。,3）流體摩擦,,兩表面被一流體層隔開。兩表面有充足的流體，足以將兩摩擦表面分開，可顯著減小摩擦和磨損。摩擦性質(zhì)取決于流體內(nèi)部分子間粘性阻力。流體摩擦是最

19、理想的摩擦狀態(tài)。,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,流體,,,,,,,,,,,,,由于滑動(dòng)軸承的摩擦損耗一般較大，維護(hù) 也比較復(fù)雜，故很多場合常為滾動(dòng)軸承取代。 只是由于滑動(dòng)軸承本身一些獨(dú)特的特點(diǎn)，使 得在某些特殊場合仍占重要地位。目前，滑 動(dòng)軸承主要應(yīng)用于以下幾種情況：,4、 滑動(dòng)軸承的應(yīng)用,17.1 概述,1）工作轉(zhuǎn)速高的軸承：因轉(zhuǎn)速高，用滾動(dòng)軸承，壽命將大大降低。 2）特重型軸承；采用滾動(dòng)軸承，造價(jià)太高（需單件生產(chǎn)）。,3）要求對軸的支承位置特別精確的軸承； 因滑動(dòng)軸承比滾動(dòng)軸承影響精度的零件數(shù)要少，故可制造得更精確。,4）承受巨大沖擊和振動(dòng)載荷的軸承；,5）據(jù)裝配要求須做成剖分的軸承；,6）特殊工作條件下工作的軸承。,4、 滑動(dòng)軸承的應(yīng)用,,,徑向滑動(dòng)軸承,推力軸承,,,不正確的油溝會(huì)降低油膜的承載能力,圖8-3整體式向心滑動(dòng)軸承,自潤滑關(guān)節(jié)軸承,具有承載能力高、摩擦系數(shù)小、自潤滑、使用壽命長及自動(dòng)調(diào)心等優(yōu)點(diǎn)。,關(guān)節(jié)軸承,由一個(gè)外球面的內(nèi)圈和一個(gè)內(nèi)球面的外圈組成，能夠承受較大的負(fù)荷。 用于速度較低的擺動(dòng)運(yùn)動(dòng)（即角運(yùn)動(dòng)），由于滑動(dòng)表面為球面形，亦可在一定角度范圍內(nèi)作傾斜運(yùn)動(dòng)（即調(diào)心性）。,