機(jī)械設(shè)計(jì)第十二章滑動(dòng)軸承.doc

摩擦：滾動(dòng)摩擦 滾動(dòng)摩擦軸承 滾動(dòng)軸承滑動(dòng)摩擦 滑動(dòng)摩擦軸承 滑動(dòng)軸承第十二章滑動(dòng)軸承第一節(jié)概述1、滑動(dòng)軸承應(yīng)用場(chǎng)合：1）工作轉(zhuǎn)速特高軸承，如汽輪發(fā)電機(jī)；2）要求對(duì)軸的支撐位置特別精確的軸承，如精密磨床；3）特重型的軸承，如水輪發(fā)電機(jī)；4）承受巨大的沖擊和振動(dòng)，如軋鋼機(jī)；5）根據(jù)工作要求必須做成剖分式的軸承，如曲軸軸承；6）在特殊的工作條件下（如在水中或腐蝕性介質(zhì)中）工作的軸承，如軍艦推進(jìn)器的軸承；7）在安裝軸承處的徑向空間尺寸受到限制時(shí)，也常采用滑動(dòng)軸承，如多輥軋鋼機(jī)。2、分類 按載荷方向：徑向（向心）軸承、止推軸承、向心止推 按接觸表面之間潤(rùn)滑情況：液體滑動(dòng)軸承、非液體滑動(dòng)軸承液體滑動(dòng)軸承：完全是液體非液體滑動(dòng)軸承：不完全液體潤(rùn)滑軸承、無(wú)潤(rùn)滑軸承不完全液體潤(rùn)滑軸承（表面間處于邊界潤(rùn)滑或混合潤(rùn)滑狀態(tài)）無(wú)潤(rùn)滑軸承（工作前和工作時(shí)不加潤(rùn)滑劑）液體潤(rùn)滑承載機(jī)理：液體動(dòng)力潤(rùn)滑軸承（即動(dòng)壓軸承） 液體靜壓潤(rùn)滑軸承（即液體靜壓軸承）3、如何設(shè)計(jì)滑動(dòng)軸承（設(shè)計(jì)內(nèi)容）1）軸承的型式和結(jié)構(gòu)2）軸瓦的結(jié)構(gòu)和材料選擇3）軸承的結(jié)構(gòu)參數(shù)4）潤(rùn)滑劑的選擇和供應(yīng)5）軸承的工作能力及熱平衡計(jì)算4.特點(diǎn)：承載能力大，工作平穩(wěn)可靠，噪聲小，耐沖擊，吸振，可剖分等特點(diǎn)。第二節(jié)滑動(dòng)軸承的典型結(jié)構(gòu)一、整體式徑向滑動(dòng)軸承：特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，易于制造，端部裝入，裝拆不便，軸承磨損后無(wú)法調(diào)整。應(yīng)用：低速、輕載或間歇性工作的機(jī)器中。二、對(duì)開(kāi)式徑向滑動(dòng)軸承：裝拆方便，間隙可調(diào)，應(yīng)用廣泛。特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)復(fù)雜、可以調(diào)整磨損而造成的間隙、安裝方便。應(yīng)用場(chǎng)合：低速、輕載或間歇性工作的機(jī)器中。三、止推式滑動(dòng)軸承：多環(huán)式結(jié)構(gòu)，可承受雙向軸向載荷。第三節(jié)滑動(dòng)軸承的失效形式及常用材料一、失效形式1、磨粒磨損：硬顆粒對(duì)軸頸和軸承表面起研磨作用。2、刮傷： 硬顆粒劃出傷痕。3、膠合： 軸承溫度過(guò)高，載荷過(guò)大，油膜破裂或供油不足時(shí)，軸頸和軸承相對(duì)運(yùn)動(dòng)表面材料發(fā)生粘附和遷移，從而造成軸承損壞。嚴(yán)重時(shí)導(dǎo)致運(yùn)動(dòng)停止。4、疲勞剝落5、腐蝕： 潤(rùn)滑劑氧化，所生成的酸性物質(zhì)對(duì)軸承材料腐蝕。二、軸承材料1、軸承材料：軸瓦和軸承襯的材料。（軸套，軸承減摩層材料）失效形式?jīng)Q定對(duì)軸承材料性能的要求。（一） 對(duì)軸承材料性能的要求。1、良好的減摩性，耐摩性和抗膠合性。2、良好的摩擦順應(yīng)性，嵌入性和磨合性。3、足夠的強(qiáng)度和抗腐蝕能力。4、良好的導(dǎo)熱性、工藝性、經(jīng)濟(jì)性等。（二） 常用軸承材料：、 、木材第四節(jié)軸瓦結(jié)構(gòu)一、軸瓦結(jié)構(gòu)軸瓦和軸直接接觸，軸瓦應(yīng)具一定的強(qiáng)度和剛度，在軸承中定位可靠，便于輸入潤(rùn)滑劑，容易散熱，并且裝拆，調(diào)整方便。因此軸瓦在外形結(jié)構(gòu)、定位、油槽開(kāi)設(shè)和配合等方面采用不同的形式以適應(yīng)不同的工作要求。1、軸瓦的形式和構(gòu)造軸瓦2、軸瓦的定位為了防止軸瓦沿軸向和周向移動(dòng)，可將其兩端做出凸緣來(lái)做軸向定位，也可用緊定螺釘或銷釘將其固定在軸承座上，或在軸瓦上沖出定位唇（凸耳）供定位用。3、油孔及油槽，油室（注意開(kāi)設(shè)的位置） 油孔導(dǎo)油 油槽將油分布到整個(gè)摩擦面 有時(shí)油孔，油槽只要一個(gè)就行了。油室：在軸瓦上挖出一大塊腔體裝油。一般開(kāi)設(shè)在軸瓦的剖分處。4、軸承襯與瓦背的貼附 在澆鑄軸承襯的瓦背上應(yīng)開(kāi)設(shè)溝槽，使軸承襯與瓦背緊密貼合第五節(jié)滑動(dòng)軸承潤(rùn)滑劑的選用及潤(rùn)滑方式1、潤(rùn)滑作用：減小摩擦，降低磨損，冷卻，防塵，防銹，吸振作用等。一、潤(rùn)滑劑潤(rùn)滑脂選用時(shí)：1）壓力高，轉(zhuǎn)速低時(shí)，應(yīng)選針入度小些的品種，反之相反。2）所用潤(rùn)滑脂的滴點(diǎn)，一般應(yīng)較軸承的工作溫度高約20-30度，以免工作時(shí)潤(rùn)滑脂過(guò)多地流失。3）在水或潮濕環(huán)境下，應(yīng)選擇防水性強(qiáng)的鈣基或鋁基潤(rùn)滑脂。在溫度較高處應(yīng)選用耐熱性強(qiáng)鈉基或復(fù)合鈣基潤(rùn)滑脂。備注：針入度（或稠度）：它標(biāo)志著潤(rùn)滑脂內(nèi)阻力的大小和流動(dòng)性的強(qiáng)弱。針入度愈小，則表明潤(rùn)滑脂愈稠。滴點(diǎn)：在規(guī)定的加熱條件下，潤(rùn)滑脂從標(biāo)準(zhǔn)測(cè)量杯中的孔口滴下第一滴時(shí)的溫度叫潤(rùn)滑脂的滴點(diǎn)。潤(rùn)滑脂的滴點(diǎn)決定了它的工作溫度。潤(rùn)滑脂的工作溫度至少應(yīng)低于滴點(diǎn)20度。二、滑動(dòng)軸承的潤(rùn)滑方式和潤(rùn)滑裝置潤(rùn)滑效果與潤(rùn)滑劑、潤(rùn)滑方式、潤(rùn)滑裝置有關(guān)。供油方式1、連續(xù)供油： 滴油潤(rùn)滑 油芯潤(rùn)滑（油繩）油環(huán)潤(rùn)滑 浸油潤(rùn)滑（完全液體軸承）飛濺 壓力循環(huán)2、間歇供油：油杯、油槍、滴油潤(rùn)滑三、潤(rùn)滑方式的選擇潤(rùn)滑方式的選擇可根據(jù)軸承平均載荷系數(shù)K來(lái)選擇1、 K= ：軸承平均壓強(qiáng)（N/mm2）；軸頸的圓周速度（m/s）K值越大，表明軸承載荷大或溫升高，要充分供油，應(yīng)選擇黏度高的潤(rùn)滑劑?；瑒?dòng)軸承潤(rùn)滑方式的選擇K22-1616-3232潤(rùn)滑劑潤(rùn)滑脂潤(rùn)滑油潤(rùn)滑方式油杯滴油飛濺、油環(huán)、壓力循環(huán)壓力循環(huán)第六節(jié) 不完全液體潤(rùn)滑滑動(dòng)軸承設(shè)計(jì)計(jì)算循環(huán)壓力潤(rùn)滑30000 采用潤(rùn)滑脂、油繩或滴油潤(rùn)滑的徑向滑動(dòng)軸承，由于軸承中得不到足夠的潤(rùn)滑劑，在相對(duì)運(yùn)動(dòng)表面間難以產(chǎn)生一個(gè)完全的承載油膜，軸承只能在混合摩擦潤(rùn)滑狀態(tài)（即邊界潤(rùn)滑和液體潤(rùn)滑同時(shí)存在的狀態(tài)）下運(yùn)轉(zhuǎn)。1、不完全液體潤(rùn)滑滑動(dòng)軸承可靠的工作條件是：邊界膜不遭破裂，維持粗糙表面微腔內(nèi)有液體潤(rùn)滑存在。2、不完全液體潤(rùn)滑滑動(dòng)軸承的承載能力：與邊界膜的強(qiáng)度及其破裂溫度有關(guān)，與軸承材料、軸頸與軸承表面粗糙度、潤(rùn)滑油的供給量等因素有密切關(guān)系。3、液體摩擦滑動(dòng)軸承的主要失效形式是；軸瓦的過(guò)度磨損和膠合。4、非液體摩擦潤(rùn)滑軸承的計(jì)算準(zhǔn)則：根據(jù)邊界膜的強(qiáng)度和破裂溫度來(lái)決定軸承的工作能力。由于促使邊界摸破裂的因素十分復(fù)雜，目前采用一種簡(jiǎn)化的條件性計(jì)算。一、徑向滑動(dòng)軸承的計(jì)算： 在設(shè)計(jì)時(shí)，已知軸承所受的徑向載荷，軸頸轉(zhuǎn)速及軸頸直徑1、驗(yàn)算軸承的平均壓力： 式中：為軸承寬度（長(zhǎng)度），要滿足寬徑比的限制。設(shè)計(jì)： 驗(yàn)算的目的：防止油被完全擠出，軸瓦過(guò)度磨損。2、驗(yàn)算軸承的值軸承的發(fā)熱量與單位面積上的摩擦功耗成正比，是摩擦系數(shù)，限制值就是限制軸承溫升。單位時(shí)間在單位面積上的摩擦功：限制的目的：限制軸承溫升，防止發(fā)生膠合。3、驗(yàn)算滑動(dòng)速度（軸承圓周速度） 對(duì)于和驗(yàn)算合格的軸承，由于滑動(dòng)速度過(guò)高，也會(huì)加速磨損使軸承報(bào)廢，這是因?yàn)橹皇瞧骄鶋毫?，?shí)際上，在軸發(fā)生彎曲或不同心等引起的一系列誤差及振動(dòng)的影響下，軸承邊緣可能產(chǎn)生相當(dāng)高的壓力，因而局部區(qū)域的值還會(huì)超過(guò)許用值。4、配合要求：或 或二、止推滑動(dòng)軸承的計(jì)算1、 組成：軸承座、止推軸承2、 常用結(jié)構(gòu)形式：空心式、單環(huán)式、多環(huán)式3、 驗(yàn)算軸承的平均壓力：式中；為軸承孔直徑；為軸環(huán)直徑；為軸向載荷；為環(huán)數(shù)。驗(yàn)算的目的：防止油被完全擠出，軸環(huán)過(guò)度磨損。4、驗(yàn)算軸承的值； 式中；為軸徑轉(zhuǎn)速。限制的目的：限制軸承溫升，防止發(fā)生膠合。 第七節(jié)液體動(dòng)力潤(rùn)滑徑向滑動(dòng)軸承設(shè)計(jì)計(jì)算1、形成原理：油液不可壓縮，各截面流量必須相等。（見(jiàn)第四章）（一）、形成流體動(dòng)力潤(rùn)滑（即形成動(dòng)壓油膜）的必要條件1、相對(duì)運(yùn)動(dòng)的表面間必須形成收斂條件的楔形間隙。2、兩表面相對(duì)運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)放向是大口進(jìn)，小口出。3、供油充分，有一定粘度。（二）、徑向滑動(dòng)軸承形成流體動(dòng)力潤(rùn)滑的過(guò)程。（三）徑向滑動(dòng)軸承的幾何關(guān)系和承載量系數(shù)。1、 直徑間隙：d選取時(shí)注意：當(dāng)載荷越大，越小。 當(dāng)轉(zhuǎn)速越高，摩擦系數(shù)大，溫升高，為了冷卻，要取大。旋轉(zhuǎn)精度高的軸承，要小。 材料膨脹系數(shù)大，要大。2、半徑間隙：3、相對(duì)間隙： （配合精度高）h承載P 高速重載高精度要 低速、輕載、低精度 。4、偏心距e ： 軸頸穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，其中心與軸瓦中心之距離。5、偏心率： 6、承載量系數(shù)： 7、油膜厚度： 受軸頸、軸承表面粗糙度、軸的剛性及軸承與軸頸的幾何形狀誤差等有關(guān)，另與軸和軸瓦的熱變形以及混于潤(rùn)滑油中污物的顆粒大小等有關(guān)。8、： 大承載能力p，但T承載能力 小承載能力p但側(cè)漏使T升高不大變化不大（四）、軸承的耗油量1、充足供油好處：補(bǔ)充由軸承兩端漏出的油量。 借助于漏出的油量帶走一部分摩擦熱量，從而使軸承不致發(fā)生過(guò)熱現(xiàn)象。2、耗油量的確定：必須注意：不必要地加大供油量會(huì)帶來(lái)有害的結(jié)果。因?yàn)楣┯瓦^(guò)多時(shí)，軸承的非承載區(qū)內(nèi)也充滿了潤(rùn)滑油，而這部分油中也要產(chǎn)生內(nèi)阻，因而就加大了內(nèi)阻，降低了軸承的機(jī)械效率。（五）軸承的熱平衡計(jì)算1、熱平衡計(jì)算目的：軸承工作時(shí)，摩擦功耗熱量油溫度承載能力防止油溫升過(guò)高。2、 平衡條件： 式中：為軸承摩擦生熱；為油流動(dòng)時(shí)帶走的熱量；為軸承散發(fā)的熱量, =， =式中：為軸承表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)，隨軸承結(jié)構(gòu)的散熱條件而定；為油液出口溫度，代表軸承溫度；為油液入口溫度，代表周圍介質(zhì)溫度；為潤(rùn)滑油流量；為潤(rùn)滑油的比熱容；為潤(rùn)滑油的密度。于是得出為了達(dá)到熱平衡而必須控制的油溫= ； 為潤(rùn)滑油流量系數(shù)實(shí)際上軸承上各點(diǎn)的溫度是不相同的。油從入口到出口，溫度逐漸升高，因而軸承中不同之處油的粘度也將不同，但