機械設(shè)計第十二章PPT課件VIP

12-1滑動軸承概述,12-2滑動軸承的典型結(jié)構(gòu),12-3滑動軸承的失效形式及常用材料,12-4滑動軸承軸瓦結(jié)構(gòu),12-5滑動軸承潤滑劑的選擇,12-6不完全液體潤滑滑動軸承的設(shè)計計算,12-7液體動力潤滑徑向滑動軸承的設(shè)計計算,12-8其它形式滑動軸承簡介,第十二章滑動軸承,滑動軸承概述1,滑動軸承概述,軸承的作用是支承軸。軸在工作時可以是旋轉(zhuǎn)的，也可以是靜止的。,1能承擔(dān)一定的載荷，具有一定的強度和剛度。,2具有小的摩擦力矩，使回轉(zhuǎn)件轉(zhuǎn)動靈活。,3具有一定的支承精度，保證被支承零件的回轉(zhuǎn)精度。,根據(jù)軸承中摩擦的性質(zhì)，可分為滑動軸承和滾動軸承。,一、軸承應(yīng)滿足如下基本要求：,二、軸承的分類,根據(jù)能承受載荷的方向，可分為向心軸承、推力軸承、向心推力軸承。(或稱為徑向軸承、止推軸承、徑向止推軸承）。,根據(jù)潤滑狀態(tài)，滑動軸承可分為：不完全液體潤滑滑動軸承。完全液體潤滑滑動軸承。,滑動軸承概述2,滑動軸承概述,四、滑動軸承設(shè)計內(nèi)容,三、滑動軸承的特點,滾動軸承絕大多數(shù)都已標(biāo)準(zhǔn)化，故得到廣泛的應(yīng)用。但是在以下場合，則主要使用滑動軸承：,工作轉(zhuǎn)速很高，如汽輪發(fā)電機。,要求對軸的支承位置特別精確，如精密磨床。,承受巨大的沖擊與振動載荷，如軋鋼機。,特重型的載荷，如水輪發(fā)電機。,根據(jù)裝配要求必須制成剖分式的軸承，如曲軸軸承。,在特殊條件下工作的軸承，如軍艦推進器的軸承。,徑向尺寸受限制時，如多輥軋鋼機。,軸承的型式和結(jié)構(gòu)選擇；軸瓦的結(jié)構(gòu)和材料選擇；軸承的結(jié)構(gòu)參數(shù)設(shè)計；,潤滑劑及其供應(yīng)量的確定；軸承工作能力及熱平衡計算。,徑向滑動軸承的典型結(jié)構(gòu)1,滑動軸承的典型結(jié)構(gòu),一、徑向滑動軸承的結(jié)構(gòu),整體式徑向滑動軸承,特點：結(jié)構(gòu)簡單，成本低廉。,應(yīng)用：低速、輕載或間歇性工作的機器中。,因磨損而造成的間隙無法調(diào)整。,只能從沿軸向裝入或拆出。,徑向滑動軸承的典型結(jié)構(gòu)2,滑動軸承的典型結(jié)構(gòu),對開式徑向滑動軸承,特點：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)用場合：低速、輕載或間歇性工作的機器中。,對開式軸承(剖分軸套),徑向滑動軸承的典型結(jié)構(gòu)3,滑動軸承的典型結(jié)構(gòu),三、止推滑動軸承的結(jié)構(gòu),止推滑動軸承由軸承座和止推軸頸組成。常用的軸頸結(jié)構(gòu)形式有：,空心式：軸頸接觸面上壓力分布較均勻，潤滑條件較實心式的改善。,單環(huán)式：利用軸頸的環(huán)形端面止推，結(jié)構(gòu)簡單，潤滑方便，廣泛用于低速、輕載的場合。,多環(huán)式：不僅能承受較大的軸向載荷，有時還可承受雙向軸向載荷。由于各環(huán)間載荷分布不均，其單位面積的承載能力比單環(huán)式低50%。,空心式,單環(huán)式,多環(huán)式,滑動軸承的失效形式及常用材料1,汽車用滑動軸承故障原因的平均比率,軸承表面的磨粒磨損、刮傷、咬粘(膠合)、疲勞剝落和腐蝕。,一、滑動軸承常見失效形式有：,滑動軸承還可能出現(xiàn)氣蝕、電侵蝕、流體侵蝕和微動磨損等失效形式。,滑動軸承的失效形式及常用材料,詳細(xì)說明,滑動軸承的失效形式及常用材料2,滑動軸承的失效形式及常用材料,二、滑動軸承的材料,軸承材料是指在軸承結(jié)構(gòu)中直接參與摩擦部分的材料，如軸瓦和軸承襯的材料。軸承材料性能應(yīng)滿足以下要求：,減摩性：材料副具有較低的摩擦系數(shù)。,耐磨性：材料的抗磨性能，通常以磨損率表示。,抗咬粘性：材料的耐熱性與抗粘附性。,摩擦順應(yīng)性：材料通過表層彈塑性變形來補償軸承滑動表面初始配合不良的能力。,嵌入性：材料容納硬質(zhì)顆粒嵌入，從而減輕軸承滑動表面發(fā)生刮傷或磨粒磨損的性能。,此外還應(yīng)有足夠的強度和抗腐蝕能力、良好的導(dǎo)熱性、工藝性和經(jīng)濟性。,磨合性：軸瓦與軸頸表面經(jīng)短期輕載運行后，形成相互吻合的表面形狀和粗糙度的能力（或性質(zhì)）。,滑動軸承的失效形式及常用材料3,滑動軸承的軸瓦結(jié)構(gòu)1,滑動軸承的軸瓦結(jié)構(gòu),一、軸瓦的形式和結(jié)構(gòu),需從軸端安裝和拆卸，可修復(fù)性差。,可以直接從軸的中部安裝和拆卸，可修復(fù)。,節(jié)省材料，但剛度不足，故對軸承座孔的加工精度要求高。,具有足夠的強度和剛度，可降低對軸承座孔的加工精度要求。,強度足夠的材料可以直接作成軸瓦，如黃銅，灰鑄鐵。,軸瓦襯強度不足，故采用多材料制作軸瓦。,鑄造工藝性好，單件、大批生產(chǎn)均可，適用于厚壁軸瓦。,只適用于薄壁軸瓦，具有很高的生產(chǎn)率。,滑動軸承的軸瓦結(jié)構(gòu)2,滑動軸承的軸瓦結(jié)構(gòu),單材料、整體式厚壁鑄造軸瓦,多材料、整體式、薄壁軋制軸瓦,多材料、對開式厚壁鑄造軸瓦,多材料、對開式薄壁軋制軸瓦,虛擬現(xiàn)實中的軸瓦,滑動軸承的軸瓦結(jié)構(gòu)3,滑動軸承的軸瓦結(jié)構(gòu),二、軸瓦的定位,目的：防止軸瓦相對于軸承座產(chǎn)生軸向和周向的相對移動。,方法：對于軸向定位有：,對于周向定位有：,滑動軸承的軸瓦結(jié)構(gòu)4,滑動軸承的軸瓦結(jié)構(gòu),三、軸瓦的油孔及油槽,目的：把潤滑油導(dǎo)入軸頸和軸承所構(gòu)成的運動副表面。,原則：盡量開在非承載區(qū)，盡量不要降低或少降低承載區(qū)油膜的承載能力；軸向油槽不能開通至軸承端部，應(yīng)留有適當(dāng)?shù)挠头饷妗?形式：按油槽走向分沿軸向、繞周向、斜向、螺旋線等。,按油槽數(shù)量分單油槽、多油槽等。,單軸向油槽開在非承載區(qū)（在最大油膜厚度處）,雙軸向油槽開在非承載區(qū)（在軸承剖分面上）,雙斜向油槽（用于不完全液體潤滑軸承）,滑動軸承潤滑劑的選擇1,滑動軸承潤滑劑的選擇,一、潤滑脂及其選擇,特點：無流動性，可在滑動表面形成一層薄膜。,適用場合：要求不高、難以經(jīng)常供油，或者低速重載以及作擺動運動的軸承中。,選擇原則：當(dāng)壓力高和滑動速度低時，選擇針入度小一些的品種；反之，選擇針入度大一些的品種。,所用潤滑脂的滴點，一般應(yīng)較軸承的工作溫度高約2030，以免工作時潤滑脂過多地流失。,在有水淋或潮濕的環(huán)境下，應(yīng)選擇防水性能強的鈣基或鋁基潤滑脂。在溫度較高處應(yīng)選用鈉基或復(fù)合鈣基潤滑脂。,潤滑脂牌號表,滑動軸承潤滑劑的選擇2,滑動軸承潤滑劑的選擇,二、潤滑油及其選擇,特點：有良好的流動性，可形成動壓、靜壓或邊膜界潤滑膜。,適用場合：不完全液體滑動軸承和完全液體潤滑滑動軸承。,選擇原則：主要考慮潤滑油的粘度。,轉(zhuǎn)速高、壓力小時，油的粘度應(yīng)低一些；反之，粘度應(yīng)高一些。,高溫時，粘度應(yīng)高一些；低溫時，粘度可低一些。,三、固體潤滑劑及其選擇,特點：可在滑動表面形成固體膜。,適用場合：有特殊要求的場合，如環(huán)境清潔要求處、真空中或高溫中。,常用類型：二硫化鉬，碳石墨，聚四氟乙烯等。,使用方法：涂敷、粘結(jié)或燒結(jié)在軸瓦表面；制成復(fù)合材料，依靠材料自身的潤滑性能形成潤滑膜。,潤滑油牌號表,不完全液體潤滑滑動軸承的設(shè)計計算1,不完全液體潤滑滑動軸承的設(shè)計計算,一、失效形式與設(shè)計準(zhǔn)則,工作狀態(tài)：因采用潤滑脂、油繩或滴油潤滑，故無法形成完全的承載油膜，工作狀態(tài)為邊界潤滑或混合摩擦潤滑。,失效形式：邊界油膜破裂。,設(shè)計準(zhǔn)則：保證邊界膜不破裂。因邊界膜強度與溫度、軸承材料、軸頸和軸承表面粗糙度、潤滑油供給等有關(guān)，目前尚無精確的計算方法，但一般可作條件性計算。,校核內(nèi)容：驗算平均壓力pp，以保證強度要求。,驗算摩擦發(fā)熱pvpv，fpv是摩擦力，限制pv即間接限制摩擦發(fā)熱。,驗算滑動速度vv，p，pv的驗算都是平均值?？紤]到軸瓦不同心，受載時軸線彎曲及載荷變化等的因素，局部的p或pv可能不足，故應(yīng)校核滑動速度v。,不完全液體潤滑滑動軸承的設(shè)計計算2,不完全液體潤滑滑動軸承的設(shè)計計算,二、徑向滑動軸承的設(shè)計計算,已知條件：外加徑向載荷F(N)、軸頸轉(zhuǎn)速n(r/mm)及軸頸直徑d(mm),驗算及設(shè)計：,驗算軸承的平均壓力p(MPa),B軸承寬度，mm（根據(jù)寬徑比B/d確定）p軸瓦材料的許用壓力，MPa。,驗算摩擦熱,v軸頸圓周速度，m/s；pv軸承材料的pv許用值，MPam/s,驗算滑動速度v(m/s),v材料的許用滑動速度,選擇配合,p、v、pv的選擇,止推滑動軸承的設(shè)計計算,一般可選H9/d9或H8/f7、H7/f6,液體動力潤滑徑向滑動軸承的設(shè)計計算1,液體動力潤滑徑向滑動軸承的設(shè)計計算,一、流體動力潤滑基本方程的建立,對流體平衡方程（NavierStokes方程）作如下假設(shè)，以便得到簡化形式的流體動力平衡方程。這些假設(shè)條件是：,流體為牛頓流體，即。,流體的流動是層流，即層與層之間沒有物質(zhì)和能量的交換；,忽略壓力對流體粘度的影響，實際上粘度隨壓力的增高而增加；,略去慣性力及重力的影響，故所研究的單元體為靜平衡狀態(tài)或勻速直線運動，且只有表面力作用于單元體上；,流體不可壓縮，故流體中沒有“洞”可以“吸收”流質(zhì)；,流體中的壓力在各流體層之間保持為常數(shù)。,液體動力潤滑徑向滑動軸承的設(shè)計計算2,液體動力潤滑徑向滑動軸承的設(shè)計計算,在以上假設(shè)下，從兩平板所構(gòu)成的楔形空間中，取某一層液體的一部分作為單元體，通過建立平衡方程和給定邊界條件，可得一維雷諾方程：,流體動力潤滑的必要條件是：,相對運動的兩表面間構(gòu)成楔形空間。,楔形空間中充滿具有粘性的液體。,兩板相對運動的結(jié)果，應(yīng)使液體在粘性力的作用下由楔形空間的大端流向楔形空間的小端。,詳細(xì)推導(dǎo),液體動力潤滑徑向滑動軸承的設(shè)計計算3,液體動力潤滑徑向滑動軸承的設(shè)計計算,二、徑向滑動軸承形成流體動力潤滑時的狀態(tài),軸承的孔徑D和軸頸的直徑d名義尺寸相等；直徑間隙是公差形成的。,軸頸上作用的液體壓力與F相平衡，在與F垂直的方向，合力為零。,軸頸最終的平衡位置可用a和偏心距e來表示。,軸承工作能力取決于hlim，它與、和F等有關(guān)，應(yīng)保證hlimh。,初始狀態(tài),穩(wěn)定工作狀態(tài),演示,液體動力潤滑徑向滑動軸承的設(shè)計計算4,液體動力潤滑徑向滑動軸承的設(shè)計計算,三、徑向滑動軸承的幾何關(guān)系和承載量系數(shù),最小油膜厚度：hmin=er(1-c),c偏心率，ce/,為直徑間隙，Dd,為半徑間隙，Rr/2,r和d分別為軸頸的半徑和直徑。,R和D分別為軸承的半徑和直徑。,e為偏心距,液體動力潤滑徑向滑動軸承的設(shè)計計算5,液體動力潤滑徑向滑動軸承的設(shè)計計算4,液體動力潤滑徑向滑動軸承的設(shè)計計算,積分一維雷諾方程,并考慮到壓力沿軸承寬度方向的分布，,Cp承載量系數(shù)，與軸承包角，寬徑比B/d和偏心率c有關(guān)。,分析思路：1)根據(jù)已知條件計算求得Cp。2)根據(jù)Cp由承載量系數(shù)表查取偏心率c。3)計算最小油膜厚度hmin=r(1-c)。,(詳細(xì)說明),液體動力潤滑徑向滑動軸承的設(shè)計計算6,液體動力潤滑徑向滑動軸承的設(shè)計計算,四、最小油膜厚度hmin,動力潤滑軸承的設(shè)計應(yīng)保證：hminh,其中：h=S(Rz1+Rz2),S安全系數(shù)，考慮表面幾何形狀誤差和軸頸撓曲變形等，常取S2。,對于一般軸承可取為3.2m和6.3m，1.6m和3.2m。,對于重要軸承可取為0.8m和1.6m，或0.2m和0.4m。,Rz1、Rz2分別為軸頸和軸承孔表面粗糙度十點高度。（參見）,液體動力潤滑徑向滑動軸承的設(shè)計計算7,液體動力潤滑徑向滑動軸承的設(shè)計計算,五、液體動力潤滑徑向滑動軸承的設(shè)計過程,已知條件：外加徑向載荷F(N)，軸頸轉(zhuǎn)速n(r/min)及軸頸直徑d(mm)。,設(shè)計及驗算：,保證在平均油溫tm下hminh,驗算溫升,選擇軸承材料，驗算p、v、pv。,選擇軸承參數(shù)，如軸承寬度(B)、相對間隙()和潤滑油()。,計算承載量系數(shù)(Cp)并查表確定偏心率(c)。,計算最小油膜厚度(hmin)和許用油膜厚度(h)。,計算軸承與軸頸的摩擦系數(shù)(f)。,計算軸承溫升(t)和潤滑油入口平均溫度(ti)。,根據(jù)寬徑比(B/d)和偏心率(c)查取潤滑油流量系數(shù)。,詳細(xì)過程,液體動力潤滑徑向滑動軸承的設(shè)計計算8,液體動力潤滑徑向滑動軸承的設(shè)計計算,極限工作能力校核,根據(jù)直徑間隙()，選擇配合及軸承和軸頸的尺寸公差。,根據(jù)最大間隙(max)和最小間隙(min)，校核軸承的最小油膜厚度和潤滑油入口油溫。,繪制軸承零件圖,其它形式滑動軸承簡介1,其它形式滑動軸承簡介,一、無潤滑軸承和自潤滑軸承,無潤滑軸承：工作時外界不提供潤滑劑的軸承。,自潤滑軸承：當(dāng)無潤滑軸承材料本身就是固體潤滑材料時，或軸瓦中含有潤滑介質(zhì)，這種無潤滑軸承常稱自潤滑軸承。,二、多油楔滑動軸承,固定軸瓦多油楔軸承,可傾軸瓦多油楔軸承,詳細(xì)說明,詳細(xì)說明,其它形式滑動軸承簡介2,其它形式滑動軸承簡