第11章滑动轴承机械设计课件

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第11章§11-1§11-2 §11-3 §11-4 §11-5 §11-6 §11-7 §11-8

滑动轴承

概述滑动轴承的摩擦状态 润滑油的粘度 动压润滑理论 向心滑动轴承动压润滑的形成和摩擦系数 非液体摩擦向心滑动轴承的设计计算 液体动压润滑向心滑动轴承的计算 向心滑动轴承的结构及润滑

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第11章§11-1

滑动轴承概述

轴承是支承轴的装臵，任何一种轴都要支承起来才能 工作。

轴上被支承部分——轴颈；支承轴颈的部件——轴承。 轴颈 轴承B F

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一、轴承类型： 一)按轴颈与轴承的相对运动摩擦情况可分为：

1)滑动轴承；2)滚动轴承。 二)按承载方向可分为： 1)向心轴承——载荷方向与轴的中心线相垂直；

2)推力轴承——载荷方向与轴的中心线方向一致；3)向心推力轴承——既受径向又受轴向载荷。 本章介绍滑动轴承。

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二、滑动轴承特点： 最简单的滑动轴承如下图所示：

轴承

轴轴颈 滑动表面(有润滑剂)

BF

轴承座

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1、滑动轴承结构简单、成本低。故适用于低速、轻载 和不重要的机器上。 2、液体摩擦状态下的滑动轴承，摩擦小、效率高、承 载能力大，并具有吸振能力，工作平稳。故适用于高速、 重载、高精度的重要机器中。 因此滑动轴承用于轴的支承时： 一为简单的、不重要的机器中； 另一为高级的、重要的机器中。

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§11-2

滑动轴承的摩擦状态

轴颈与轴承之间没有润滑时则成为干摩擦，摩擦系数 大，一般有：f=0.1~0.5,而且磨损也很快，这是很不利 的。为了减少摩擦与磨损，通常在轴颈与轴承之间必须加 入润滑剂(润滑油或润滑脂等)。加入润滑剂后，轴承中 的摩擦状态可能有两种： 1)非液体润滑摩擦状态； 2)液体润滑摩擦状态。 下面就两种摩擦状态分别予以讨论： 1、边界润滑(非液体润滑摩擦状态) 当轴承中加入润滑油以后 , 由于润滑油有一种特殊的性 能——油性 , 使润滑油能牢固地吸附在金属表面上 , 形成 一层很薄的油膜 ( 只要在接合面间加入润滑油就可形成 ) , 这层油膜 厚度 h<0.1µm;称为边界膜。自用盘编号JJ321002

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1. 干摩擦 固体表面直接接触，因而 →功耗↑ 磨损↑ 温度↑ →烧毁轴瓦 不用许出现干摩擦！ 2. 边界摩擦 运动副表面有一层厚度<1 μm的薄油 膜，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。 比干摩擦的磨损轻，f ≈ 0.1 ~ 0.3 3. 液体摩擦 有一层压力油膜将两金属表面隔开， 彼此不直接接触。 摩擦和磨损极轻，f ≈ 0.001 ~ 0.01自用盘编号JJ321002

vv

v

v

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边界润滑

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边界膜在金

属表面吸附得很牢，用压力很难去除掉。 滑动轴承的滑动表面是凹凸不平的，如精车：表面加 工粗糙度为6~16µ m;精磨也有1µ m。凹凸不平的高度大 于边界油膜的厚度，因此边界油膜不可能把滑动表面完全 分隔开。因此在相对运动时，两表面的波峰将相互搓削( 油膜隔开部分粗糙峰，只有部分粗糙峰在摩擦剪切)。 边界膜不可能消除滑动表面的磨损，而只能减轻磨损 和减小摩擦系数。 这种不能把两滑动表面的金属表面接触完全由润滑油 所隔开，还有一部分金属表面在直接接触的摩擦状态称为 非液体润滑的摩擦状态。其摩擦系数的大小随轴承载荷的 大小及供油情况不同，可在较大范围内变化，一般约为： f=0.01~0.15自用盘编号JJ321002

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2、流体润滑 当滑动表面间的油膜达到一定的厚度，而把两个滑动表 面完全隔开，轴承运转时，没有金属与金属之间的直接接 触与摩擦，而只有润滑油的分子之间的摩擦。这种状态称 为流体润滑状态。 轴颈

润滑油

轴承但形成一定厚度的油膜得有一定的条件。 液体润滑摩擦的摩擦系数很小，一般为： f=0.001~0.008自用盘编号JJ321002

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液体润滑的摩擦系数比非液体润滑的摩擦系数小得多； 另外，由于两滑动表面间的非直接接触，因此磨损大大地 减少。 要获得液体润滑摩擦，通常有两种方法： 1、液体动压润滑： 油入口 油膜 利用轴颈的高速旋转，将 油带到轴承中去，形成具有 压力的油膜，把两滑动表面 顶开。这种形成油压的方法 F 称为液体动压润滑。 n 注：必须有油源源不断的 进入。当油的粘度、轴的转 轴承 速、载荷三者达到一定关系 时，才能将轴浮起来，形成 液体动压润滑。自用盘编号JJ321002

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2、液体静压润滑： 利用油泵产生具 有一定压力的油，将 压力油压进两滑动表 面之间，将两滑动表 面顶开而形成压力油 膜。这种形成油压的 方法称为液体静压润 滑。 注：需油泵、油 箱和节流阀等辅助设 备。

轴颈

F油膜 n

轴承 高压油入口(一 般均布四个入口)

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3、混合润滑： 实际在机械摩擦副中，常常是干摩擦、边界摩擦和液 体摩擦的混合状态，称做混合摩擦(混合润滑)。

油润滑

干摩擦

边界润滑

如上图所示：仍然有微凸体的直接接触，但摩擦系数比 边界润滑时要小得多。

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4、固体膜润滑 当工作转速很高，温升很高时，矿物油会变得很稀或 可能会燃烧，此时应当采用耐高温的固体润滑剂(如二硫 化钼掺入黄油中)吸附在金属表面。 5、弹性流体动压润滑： 两个作旋转运动的物体在油进入时将形成弹性变形下的 流体润滑。 F 特点：点、线 F F

接触。如齿轮啮 油 合；滚动轴承的 滚动体与内、外 滚道之间在一定 F F F 条件下可形成弹 性流体动压润滑。自用盘编号JJ321002

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六种不同性质的润滑形式： 1、边界润滑； 2、流体动压润滑； 3、流体静压润滑； 4、混合润滑； 5、固体润滑(脂润滑); 6、弹性流体动压润滑(相对点、线接触的滚动物体 而言)。 自学教材P275~P285 §12—1~§12—5。 注意：1)整体式轴承及剖分式轴承的各自特点； 2)各种轴瓦的特性及运用场合，油槽形状及其 正确位臵； 3)润滑脂和润滑油的应用场合和选用条件； 4、轴承材料、轴承的失效形式。自用盘编号JJ321002

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润滑油的性质对滑动轴承的影响很大，表示润滑油的质 量的指标很多，其中在设计轴承时要着重考虑的是油性和 粘度。 油性——润滑油吸附在金属表面形成边界油膜的能力。 吸附能力越强，油性越好。 粘度——流体流动时内部的摩擦阻力大小的表示。 1、动力粘度： 设有两块被不可压缩的润滑油完全隔开的水平板，下面 一块固定不动，上面一块板上施加一个水平载荷F,使其 以速度V沿x方向等速(匀速)运动。见下图所示： 和上板相接触的一层油层，由于其油性而吸附在上板 上 , 和上板一起以速度V移动 ; 而和下板相接触的一层油层 也吸附在下板上 , 而下板是固定不动的 , 因此其速度为零。自用盘编号JJ321002

§11-3

润滑油的粘度