及液体动力润滑轴承的初步计算.ppt

轴承轴承 滑动轴承滑动轴承 滚动轴承滚动轴承 按承受载荷的方向分按承受载荷的方向分 按润滑状态分按润滑状态分 液体摩擦轴承液体摩擦轴承 径向轴承径向轴承 推力轴承推力轴承 不完全液体摩擦轴承不完全液体摩擦轴承 径向轴承径向轴承推力轴承推力轴承第十七章第十七章 滑动轴承滑动轴承17.1 概述概述1.工作转速很高工作转速很高2.要求对轴的支承位置特别精确要求对轴的支承位置特别精确3.承受巨大的冲击与振动载荷承受巨大的冲击与振动载荷4.特重型的载荷特重型的载荷5.根据装配要求必须制成剖分式的轴承根据装配要求必须制成剖分式的轴承6.在特殊条件下工作的轴承在特殊条件下工作的轴承7.径向尺寸受限制时径向尺寸受限制时滑动轴承使用场合：滑动轴承使用场合：滑动轴承的主要特点：滑动轴承的主要特点：工作平稳，无噪声；工作平稳，无噪声；运转精度高；运转精度高；形成液体润滑时摩擦损失小，适合于高速；形成液体润滑时摩擦损失小，适合于高速；径向尺寸小而且可剖分径向尺寸小而且可剖分边界摩擦边界摩擦( (不完全液体摩擦不完全液体摩擦) )状态状态摩擦表面间有润滑油存在，摩擦表面间有润滑油存在，金属表面上形成了一层极金属表面上形成了一层极薄的边界油膜。

薄的边界油膜但但尖峰部分仍直接接触尖峰部分仍直接接触干摩擦干摩擦表面间无任何润滑表面间无任何润滑剂或保护膜的纯金剂或保护膜的纯金属接触时的摩擦；属接触时的摩擦； 多数滑动轴承都是这多数滑动轴承都是这种摩擦状态种摩擦状态液体摩擦状态液体摩擦状态两摩擦表面完全被润滑油两摩擦表面完全被润滑油分隔开，形成了一定厚度分隔开，形成了一定厚度的压力油膜的压力油膜这种摩擦状态是润滑油这种摩擦状态是润滑油分子之间的摩擦，摩擦分子之间的摩擦，摩擦系数极小系数极小重要轴承采用这种摩擦状态重要轴承采用这种摩擦状态非液体摩擦非液体摩擦滑动轴承滑动轴承液体摩擦滑液体摩擦滑动轴承动轴承摩擦副处于干摩擦、边界摩擦摩擦副处于干摩擦、边界摩擦和流体摩擦混合状态时的摩擦和流体摩擦混合状态时的摩擦混合摩擦混合摩擦滑动轴承设计包括的内容：滑动轴承设计包括的内容：     1.轴承的型式和结构轴承的型式和结构     2.轴瓦和轴承衬的结构及材料选择轴瓦和轴承衬的结构及材料选择     3.轴承的刚度和强度轴承的刚度和强度     4.润滑剂的选择和供应润滑剂的选择和供应     5.轴承温度和压力分布及轴承间隙轴承温度和压力分布及轴承间隙     6.轴承的热平衡轴承的热平衡17.2 径向滑动轴承的主要类型径向滑动轴承的主要类型17.2.1整体式轴承整体式轴承特点：特点：结构简单，成本结构简单，成本低廉，但轴套磨损后轴低廉，但轴套磨损后轴承间隙过大无法调整，承间隙过大无法调整，不便装拆粗重的轴。

不便装拆粗重的轴应用：应用：低速、轻载或间低速、轻载或间歇性工作的机械中歇性工作的机械中17.2.2 剖分式轴承剖分式轴承17.3 滑动轴承的材料滑动轴承的材料轴瓦和轴承衬的材料统称为轴承材料轴瓦和轴承衬的材料统称为轴承材料滑动轴承的主要失效形式：滑动轴承的主要失效形式：轴瓦的胶合和磨损轴瓦的胶合和磨损特点：特点：轴承装拆方便，轴瓦磨损后便于调整轴承间隙轴承装拆方便，轴瓦磨损后便于调整轴承间隙17.3.1 对轴承材料的要求：对轴承材料的要求：金属材料金属材料 多孔质金属材料多孔质金属材料 非金非金 属材料属材料对对材材料料性性能能要要求求良好的减摩性、耐磨性和咬粘性良好的减摩性、耐磨性和咬粘性良好的摩擦顺应性、嵌入性和磨合良好的摩擦顺应性、嵌入性和磨合足够的强度和抗腐蚀的能力足够的强度和抗腐蚀的能力良好的工艺性、经济性等良好的工艺性、经济性等常常用用轴轴承承材材料料轴承合金轴承合金、、铜合金铜合金、、铸铁铸铁、、铝基合金铝基合金多孔铁、多孔质青铜多孔铁、多孔质青铜酚醛树脂、尼龙、聚四氟乙烯酚醛树脂、尼龙、聚四氟乙烯17.3.2 轴承材料的分类轴承材料的分类 轴承合金轴承合金类类 型型锡基锡基轴承合金轴承合金铅基轴承合金铅基轴承合金特特 点点 嵌入性和摩擦顺应性嵌入性和摩擦顺应性最好最好 ，，易于轴颈磨合，易于轴颈磨合，但强度低，价格较贵。

但强度低，价格较贵应应 用用重载、中高速场合重载、中高速场合 铜合金铜合金特特 点点锡青铜减摩性和耐磨性最好，锡青铜减摩性和耐磨性最好，铅青铜抗粘附能力强，铅青铜抗粘附能力强，铝青铜强度及硬度较高铝青铜强度及硬度较高应应 用用锡青铜适用于重载、中速场合，锡青铜适用于重载、中速场合，铅青铜适用于高速、重载场合，铅青铜适用于高速、重载场合，铝青铜适用于低速、重载场合铝青铜适用于低速、重载场合类类 型型锡锡青铜青铜铅青铜铅青铜铝青铜铝青铜剖分式整体式17.4 轴瓦结构轴瓦结构17.4.1 轴瓦和轴承衬轴瓦和轴承衬轴瓦结构轴瓦结构轴轴瓦的定位瓦的定位 凸凸缘缘17.4.2 油孔、油沟和油室油孔、油沟和油室目的：把润滑油导入轴颈和轴承所构成的运动副表面目的：把润滑油导入轴颈和轴承所构成的运动副表面设计油沟时应注意的问题：设计油沟时应注意的问题：       1、、  油沟长度一般为轴承长度的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油孔、油沟应开在非承载区17.5 轴承润滑材料轴承润滑材料17.5.1 润滑油润滑油    特点：特点： 有良好的流动性，可形成动压、静压或边膜界有良好的流动性，可形成动压、静压或边膜界润滑膜。

润滑膜    适用场合：适用场合：不完全液体滑动轴承和完全液体润滑滑动轴不完全液体滑动轴承和完全液体润滑滑动轴承   粘度选择的原则：粘度选择的原则：   1.转速高，比压小时，选粘度低的油；反之，选粘度高转速高，比压小时，选粘度低的油；反之，选粘度高的油；的油；   2.加工表面粗糙度高时，选粘度大的油；加工表面粗糙度高时，选粘度大的油；   3.根据润滑方式不同，选择不同粘度的油；根据润滑方式不同，选择不同粘度的油；   4.在较高温度下工作的轴承，所用油的粘度比通常高一在较高温度下工作的轴承，所用油的粘度比通常高一些；些；   5.低温工作的轴承应选用凝点低的油低温工作的轴承应选用凝点低的油17.5.2 润滑脂润滑脂特　　点：特　　点：无流动性，可在滑动表面形成一层薄膜无流动性，可在滑动表面形成一层薄膜适用场合适用场合 ：：要求不高、难以经常供油，或者低速重载以要求不高、难以经常供油，或者低速重载以及作摆动运动的轴承中及作摆动运动的轴承中选择润滑脂品种的一般原则选择润滑脂品种的一般原则    1.单位压力高和滑动速度低时，选择针入度小一些的单位压力高和滑动速度低时，选择针入度小一些的品种；品种；    2.所用润滑脂的滴点，一般应高于轴承工作温度约所用润滑脂的滴点，一般应高于轴承工作温度约20º~30ºC;    3.在有水淋或潮湿的环境下，应选择防水性强的钙基在有水淋或潮湿的环境下，应选择防水性强的钙基或铝基脂；在温度较高时应选用钠基或锂基脂。

或铝基脂；在温度较高时应选用钠基或锂基脂间歇供油17.6．润滑方法．润滑方法17.6.1 油润滑油润滑连续供油17.6.2 脂润滑脂润滑供油方式可根据系数供油方式可根据系数k选定    k≤2 ——用润滑脂，油杯润滑用润滑脂，油杯润滑k=2~16——针阀式注油油杯润滑针阀式注油油杯润滑k=16~32——油环或飞溅润滑油环或飞溅润滑k>32——压力循环润滑压力循环润滑17.7 滑动轴承的条件性计算滑动轴承的条件性计算2.限制轴承限制轴承pv值值         限制轴承的温升限制轴承的温升   3.限制滑动速度限制滑动速度v    限制局部的过度磨损限制局部的过度磨损17.7.1 径向轴承径向轴承   1. 限制轴承平均压强限制轴承平均压强 p             避免过度磨损避免过度磨损失效形式失效形式1.1.磨损磨损导致轴承配合间隙加大，影响轴的旋转精导致轴承配合间隙加大，影响轴的旋转精度，甚至使轴承不能正常工作度，甚至使轴承不能正常工作高速重载且润滑不良时，摩擦加剧，发热高速重载且润滑不良时，摩擦加剧，发热多，使轴承上较软的金属粘焊在轴颈表面多，使轴承上较软的金属粘焊在轴颈表面而出现胶合。

而出现胶合2.2.胶合胶合设计准则：设计准则：     保证边界油膜不致破裂保证边界油膜不致破裂           ——混合润滑轴承的条件性计算；混合润滑轴承的条件性计算；                 及液体动力润滑轴承的初步计算及液体动力润滑轴承的初步计算17.7.2 推力推力轴承轴承1）验算轴承的平均压力Ｐ验算轴承的平均压力Ｐ２）验算轴承的２）验算轴承的pV 值值dd0A推力滑动轴承推力滑动轴承n17.8 液体动力润滑的基本方程式液体动力润滑的基本方程式    1.液体静压轴承液体静压轴承    2.液体动压轴承液体动压轴承17.8.1 雷诺润滑方程式雷诺润滑方程式    基本假设基本假设    1.两板间润滑油做层流运动；两板间润滑油做层流运动；    2.两板间润滑油是牛顿流体；两板间润滑油是牛顿流体；    3.与两板相接触的流体层与板间无滑动；与两板相接触的流体层与板间无滑动；    4.流体的重力和流动过程中产生的惯性力流体的重力和流动过程中产生的惯性力与压力相比很小，可以忽略；与压力相比很小，可以忽略；    5.压力沿压力沿y方向大小不变；方向大小不变；    6.平板沿平板沿z方向无限长。

方向无限长一阶雷诺方程式一阶雷诺方程式二阶雷诺方程式二阶雷诺方程式17.8.2 油楔承载机理油楔承载机理vF两摩擦表面平行，不两摩擦表面平行，不会产生压力油膜会产生压力油膜vp两摩擦表面成楔形间隙，两摩擦表面成楔形间隙，产生了压力油膜产生了压力油膜间隙内的润滑间隙内的润滑油形成了拥挤油形成了拥挤进进油油口口出出油油口口形成动压油膜的必要条件形成动压油膜的必要条件形成动压油膜的必要条件形成动压油膜的必要条件1.1.两摩擦表面必须形成楔形两摩擦表面必须形成楔形2.2.润滑油必须从大口进小口出润滑油必须从大口进小口出3.3.必须具有足够的滑动速度必须具有足够的滑动速度4.4.必须充满足够粘度的润滑油必须充满足够粘度的润滑油 17.9 液体动力润滑径向轴承的计算液体动力润滑径向轴承的计算17.9.1 几何关系几何关系半径间隙：半径间隙：相对间隙：相对间隙：偏心率：偏心率：最小油膜厚度：最小油膜厚度：17.9.2 动力润滑状态的建立动力润滑状态的建立no1oo1oo1oo1onn静止静止起动起动不稳定不稳定运行运行稳定运行稳定运行RRRR1.动力润滑状态建立的过程动力润滑状态建立的过程2.校核层流条件校核层流条件17.9.3 承载能力和索氏数承载能力和索氏数       在允许情况下降低相对间隙，提高润滑油粘度都有在允许情况下降低相对间隙，提高润滑油粘度都有利于获得满意的承载能力，前者效果更显著。

利于获得满意的承载能力，前者效果更显著17.9.4 流量计算流量计算= 承载区端泄流量承载区端泄流量Q1 + 非承载区端泄流量非承载区端泄流量Q2 + 轴瓦供油槽两端流出的附加流量轴瓦供油槽两端流出的附加流量 Q3进入轴承的润滑油总流量进入轴承的润滑油总流量Q ≈ Q117.9.6 热平衡计算热平衡计算（（1）粘度）粘度↓→间隙改变，使轴承的承载能力下降间隙改变，使轴承的承载能力下降（（2）会使金属软化）会使金属软化→发生抱轴事故发生抱轴事故摩擦产生的热量摩擦产生的热量H = 端泄润滑油所带走热量端泄润滑油所带走热量H1 + 轴承散轴承散发热量发热量H2热平衡条件：热平衡条件：单位时间内单位时间内轴承温升轴承温升润滑油平均温度润滑油平均温度tm为保证承载要求为保证承载要求tm<75℃a) 若若t1>>(35~45)℃, 热平衡易建立，则应降低热平衡易建立，则应降低tm，，再行计再行计算 b) 若若t1<(35~45) ℃，，不易达到热平衡状态不易达到热平衡状态→降低粗糙度降低粗糙度→重新计算重新计算 c) t2>80℃→易过热失效，易过热失效，→改变相对间隙和油的粘度改变相对间隙和油的粘度→重新计算重新计算17.9.7 保证液体动力润滑的条件保证液体动力润滑的条件       除上述油楔承载机理四条件外，还需保证最小油膜除上述油楔承载机理四条件外，还需保证最小油膜厚度大于两表面不平度之和。

厚度大于两表面不平度之和17.9.8 参数选择参数选择1.宽径比宽径比      一般轴承的宽径比为一般轴承的宽径比为0.5~1.5ψ大大→Q大大→ 温升小温升小 →但承载能力和运转精度低但承载能力和运转精度低 ψ小小→易形成流体膜易形成流体膜→承载能力和运转精度承载能力和运转精度↑ 2.相对间隙相对间隙 3.平均压强平均压强B/d小小 →端泄端泄Q1↑→摩擦功耗和温升摩擦功耗和温升↓ →减轻轴颈与轴瓦边缘接触但承载能力减轻轴颈与轴瓦边缘接触但承载能力↓ 高速重载轴承，高速重载轴承，因其工作时温升高，宽径比宜取因其工作时温升高，宽径比宜取小小值；值； 高速轻载轴承，高速轻载轴承，如对轴承刚性无过高要求，宜取如对轴承刚性无过高要求，宜取小小值；值； 低速重载轴承，低速重载轴承，为提高轴承的整体刚性，宜取为提高轴承的整体刚性，宜取大大值；值； 对轴有较大支承刚性的对轴有较大支承刚性的机床轴承机床轴承，宜取，宜取大大值 压强压强↑，轴承尺寸，轴承尺寸↓，运转平稳，但轴承易损坏运转平稳，但轴承易损坏 设计步骤设计步骤确定轴承结构形式确定轴承结构形式确定轴承宽度确定轴承宽度 B 和直径和直径 d验算验算p、、pv、、v选择轴承的配合选择轴承的配合选择润滑剂与润滑装置选择润滑剂与润滑装置选择轴瓦材料选择轴瓦材料。