《机械设计基础》 滑 动 轴 承

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1、滑滑 动动 轴轴 承承 第第 十十 六六 章章1. 1. 干摩擦干摩擦 固体表面直接接触，因而固体表面直接接触，因而 不允许出现干摩擦！不允许出现干摩擦！2. 2. 边界摩擦边界摩擦功耗功耗 磨损磨损 温度温度 烧毁烧毁 运动副表面有一层厚度运动副表面有一层厚度1 m1 m的薄油膜，的薄油膜，不足以将两金属表面分开，其表面微观高峰部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。分仍将相互搓削。比干摩擦的磨损轻比干摩擦的磨损轻，f 0.1 0.3 有一层压力油膜将两金属表面隔开，彼此有一层压力油膜将两金属表面隔开，彼此不直接接触。不直接接触。3. 3. 液体摩擦液体摩擦摩擦和磨损极轻摩

2、擦和磨损极轻，f 0.001 0.01 vvv16.1 16.1 摩擦状态摩擦状态在一般机器中，处于以上三种情况的混合状态。在一般机器中，处于以上三种情况的混合状态。称无量纲参数称无量纲参数n/pn/p为轴承特性数。为轴承特性数。 -动力粘度，动力粘度，p-p-压强压强 ，n-n-每秒转数每秒转数 fn/p o边界摩擦边界摩擦混合摩擦混合摩擦液体摩擦液体摩擦摩擦特性曲线摩擦特性曲线滑动轴承的类型滑动轴承的类型向心滑动轴承向心滑动轴承推力滑动轴承推力滑动轴承主要承受径向载荷主要承受径向载荷主要承受轴向载荷主要承受轴向载荷16.2 16.2 滑动轴承的特点及结构型式滑动轴承的特点及结构型式 一、一

3、、 向心滑动轴承向心滑动轴承组成：轴承座、轴套或轴瓦、联接螺栓等。组成：轴承座、轴套或轴瓦、联接螺栓等。整体式向心滑动轴承整体式向心滑动轴承剖分式向心滑动轴承剖分式向心滑动轴承榫口榫口螺纹孔螺纹孔轴承座轴承座轴套轴套轴承座轴承座轴承盖轴承盖联接螺栓联接螺栓轴瓦轴瓦关键关键部件部件 轴瓦非承载区内表面开有进油口和油沟，以利于润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。滑油均匀分布在整个轴径上。进油孔进油孔油沟油沟F薄壁轴瓦薄壁轴瓦厚壁轴瓦厚壁轴瓦整体轴套整体轴套卷制轴套卷制轴套作用：用来承受轴向载荷作用：用来承受轴向载荷 二、二、 推力滑动轴承推力滑动轴承 结构特点：

4、结构特点： 在轴的端面、轴肩或安装圆盘做成止推面。在轴的端面、轴肩或安装圆盘做成止推面。在止推环形面上，分布有若干有楔角的扇形快。其数量一般在止推环形面上，分布有若干有楔角的扇形快。其数量一般为为612。FF-倾角固定，顶部预留平台倾角固定，顶部预留平台， 固定式固定式可倾式可倾式-倾角随载荷、转速自行调整，性能好。倾角随载荷、转速自行调整，性能好。 类型类型轴瓦材料的要求：轴瓦材料的要求：1）摩擦系数小；）摩擦系数小；2）导热性好，热膨胀系数小；）导热性好，热膨胀系数小；3）耐磨、耐腐蚀、抗胶合能力强；）耐磨、耐腐蚀、抗胶合能力强；4）有足够的机械强度和塑性。）有足够的机械强度和塑性。 工程

5、上常用浇铸或压合的方法将两种工程上常用浇铸或压合的方法将两种不同的金属组合在一起，性能上取长补短。不同的金属组合在一起，性能上取长补短。能同时满足这些要求的材料是难找的，但能同时满足这些要求的材料是难找的，但应根据具体情况主要的使用要求。应根据具体情况主要的使用要求。轴承衬轴承衬一、轴承合金一、轴承合金1）锡锑轴承合金（白合金、巴氏合金）锡锑轴承合金（白合金、巴氏合金）优点：优点： f f 小，抗胶合性能好、对油的吸附性强、耐腐蚀性好、容易小，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。跑合、是优良的轴承材料，常用于高速、重载的轴承。16.3

6、16.3 轴瓦及轴承衬材料轴瓦及轴承衬材料滑动轴承的材料缺点：缺点：价格贵、机械强度较差；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。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：工作温度：th0h00pmaxxppxxpxp二、流体动力润滑基本方程二、流体动力润滑基本方程 假设条件：假设条件：1 1）忽略压力对润滑油粘度的影响。）忽略压力对润滑油粘度的影响。2 2）流体为牛顿流体。）流体为牛顿流体。3 3）流体不可压缩，并作层流。）流体不可压缩，并作层流。4 4）流体膜中压力沿膜厚方向是不变的。）流体膜中压力沿膜厚方向是不变的。5 5）略去惯性力和重力的

7、影响。）略去惯性力和重力的影响。 xhvzphzxphx 6)()(33 一维雷诺流体动力润滑方程一维雷诺流体动力润滑方程 对对x x取偏导数，并考虑沿取偏导数，并考虑沿z z方向的流动：方向的流动： 二维雷诺流体动力润滑方程二维雷诺流体动力润滑方程306hhhvxp 流体动力润滑基本方程流体动力润滑基本方程三、油楔承载机理三、油楔承载机理 306hhhvxp pxxppxpmax0=0hh0静止件Oh0yx移动件vh=h0油膜必须呈收敛油膜必须呈收敛楔形，才能使油楔楔形，才能使油楔内各处油压都大于内各处油压都大于入口和出口处的压入口和出口处的压力，产生正压力以力，产生正压力以支承外载。支承外

8、载。润滑油的粘度润滑油的粘度表面滑动速度表面滑动速度油膜厚度油膜厚度油压的变化：油压的变化：形成流体动力润滑的必要条件形成流体动力润滑的必要条件: （1）相对运动两表面必须形成一个收敛楔形）相对运动两表面必须形成一个收敛楔形 。（2）被油膜分开的两表面必须有一定的相对滑动速度）被油膜分开的两表面必须有一定的相对滑动速度vs， 其运动方向必须使润滑油从大口流进，小口流出。其运动方向必须使润滑油从大口流进，小口流出。（3）润滑油必须有一定的粘度，供油要充分。）润滑油必须有一定的粘度，供油要充分。 四、液体动力润滑状态的建立过程四、液体动力润滑状态的建立过程 1、静止、静止(最稳定状态最稳定状态 )

9、dDFFF(a)(b)(c)2、启动、启动(不稳定运转阶段不稳定运转阶段 )3、运转、运转 (稳定阶段稳定阶段) 转速稳定以后转速稳定以后,转速越高轴颈中心越靠近轴孔中心。当两心转速越高轴颈中心越靠近轴孔中心。当两心重合时油楔消失，但重合时油楔消失，但n不可能到达不可能到达，故两心不会重合。，故两心不会重合。五、径向滑动轴承的几何关系和承载能力五、径向滑动轴承的几何关系和承载能力 1、几何关系、几何关系 直径间隙：直径间隙： dD 半径间隙：半径间隙： rR 相对间隙：相对间隙： rd 偏心距：偏心距： 1ooe 偏心率：偏心率： /e 轴颈中心，外载轴颈中心，外载F作用处。作用处。1轴承中心

10、。轴承中心。 d轴颈直径。轴颈直径。 D轴承孔直径。轴承孔直径。eF、ahmaxO1O1rR02h0hminhApmax极轴 2/2/BBydZpF 2/2/32122116BBdZfdfdfr 2/2/3212113BBFdZfdfdfBC 令：令： 油膜承载能力：油膜承载能力： FCdBF2 对于有限宽轴承，油膜与外载平衡的承载能力为：对于有限宽轴承，油膜与外载平衡的承载能力为：2、油膜承载能力、油膜承载能力 全部油膜压力之和全部油膜压力之和(1) hmin，B/d ， CF ，轴承的承载能力，轴承的承载能力 F (2) 实际工作时，随外载实际工作时，随外载F变化变化hmin随之变化，油膜压力随之变化，油膜压力 发生变化，最终油膜压力使轴颈在新的位置上与外载发生变化，最终油膜压力使轴颈在新的位置上与外载 保持新的平衡。保持新的平衡。 FCdBF2