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1、第七章 滑動軸承教學要求、重點與難點教學要求、重點與難點小小 結(jié)結(jié)作作 業(yè)業(yè)教學要求、重點與難點 一、教學要求 了解滑動軸承的主要類型、結(jié)構(gòu)和材料和潤滑方式；了解滑動軸承的主要類型、結(jié)構(gòu)和材料和潤滑方式；掌握非液體摩擦滑動軸承設(shè)計原理及設(shè)計方法；了解液掌握非液體摩擦滑動軸承設(shè)計原理及設(shè)計方法；了解液體摩擦動壓潤滑形成的機理和條件體摩擦動壓潤滑形成的機理和條件 。 二、教學重點與難點 重點：重點：滑動軸承的主要類型、結(jié)構(gòu)和材料；非液體摩擦滑動軸承的主要類型、結(jié)構(gòu)和材料；非液體摩擦滑動軸承的設(shè)計計算滑動軸承的設(shè)計計算 。 難點：難點：非液體摩擦滑動軸承的設(shè)計計算非液體摩擦滑動軸承的設(shè)計計算 。 一
2、、分類一、分類1、根據(jù)軸承工作的摩擦性質(zhì)分滑動(摩擦)軸承滾動(摩擦)軸承2、根據(jù)承載方向分徑向軸承（向心軸承）推力軸承（止推軸承）邊界摩擦：極限狀態(tài)、邊界膜作用；液體摩擦：兩表面完全隔開；非液體摩擦（混合摩擦）：部分固體凸峰接觸；3、根據(jù)軸承摩擦狀態(tài)分（p158，圖7-1）干摩擦：兩表面直接接觸；干摩擦液體摩擦邊界摩擦對于要求低摩擦的摩擦副，液體摩擦是比較理想的的狀態(tài)，維持邊界摩擦或混合摩擦是最低要求；對于要求高摩擦的摩擦副，則希望處于干摩擦狀態(tài)或邊界摩擦狀態(tài)。摩擦摩擦：一物體與另一物體直接接觸，當兩者間有運動或有運動趨勢時，接觸表面要產(chǎn)生切向阻力（即摩擦力摩擦力），這種現(xiàn)象成為摩擦摩擦。磨
3、損磨損：使摩擦表面物質(zhì)不斷損失的現(xiàn)象稱為磨損磨損。 單位時間里的磨損量稱為磨損率磨損率。1.整體式徑向滑動軸承整體式徑向滑動軸承 優(yōu)點：構(gòu)造簡單，常用于低速、載荷不大的間歇工作的機器上。缺點：1) 當滑動表面磨損而間隙過大時，無法調(diào)整軸承間隙； 2) 軸頸只能從端部裝入，對于粗重的軸或具有中軸頸的軸安裝不便。一、向心滑動軸承一、向心滑動軸承2. 剖分式軸承剖分式軸承 剖分式軸承由軸承座、軸承蓋、剖分軸瓦、軸承蓋螺柱等組成。 軸瓦是軸承直接和軸頸相接觸的零件，常在軸瓦內(nèi)表面上貼附一層軸承襯。在軸瓦內(nèi)壁不承擔載荷的表面上開設(shè)油溝，潤滑油通過油孔和油溝流進軸承間隙。3.調(diào)心式滑動軸承調(diào)心式滑動軸承
4、特點：軸瓦外表面做成球面形狀，與軸承蓋及軸承座的球狀內(nèi)表面相配合，軸瓦可以自動調(diào)位以適應軸頸在軸彎曲時所產(chǎn)生的偏斜。二、推力滑動軸承（方法同徑向軸承）二、推力滑動軸承（方法同徑向軸承）結(jié)構(gòu)：空心、實心、單環(huán)、多環(huán)1、軸瓦結(jié)構(gòu)、軸瓦結(jié)構(gòu) 2)剖分式軸瓦剖分式軸瓦1) 整體式軸瓦整體式軸瓦 3) 單金屬軸瓦單金屬軸瓦4) 雙金屬軸瓦：軸承襯雙金屬軸瓦：軸承襯2.軸瓦的油孔、油溝軸瓦的油孔、油溝油孔:供應潤滑油，油溝:輸送和分配潤滑油。油溝、油孔：油溝、油孔：，否則，否則，油溝長度油溝長度0.8B0.8B（軸瓦寬度），即（軸瓦寬度），即。3. 滑動軸承材料滑動軸承材料 軸瓦是滑動軸承中的重要零件。軸
5、瓦和軸承襯的材料統(tǒng)稱為軸承材料。1) 對軸承材料的要求對軸承材料的要求(1)有良好的減摩性和耐磨性；(2)有足夠的強度、塑性、順應性、嵌藏性；(3) 良好的導熱性；(4)抗腐蝕性強；(5)抗膠合性強。2 ) 軸承材料的分類軸承材料的分類(1) 軸承合金（又稱巴氏合金） 錫、鉛、銻、銅的合金統(tǒng)稱為軸承合金。它以錫或鉛作基體，懸浮銻錫及銅錫的硬晶粒。軟基體增加材料的塑性。硬晶粒起耐摩作用，受重載時可以嵌陷到軟基里，使載荷由更大的面積承擔。 巴氏合金的減摩性好，機械強度較低且價格昂貴，通常將它作為軸承襯材料貼附在軟鋼、鑄鐵或青銅的軸瓦上使用。熔點低，工作溫度低于1500C。(2) 青銅 是銅與錫、鉛
6、、鋁的合金，強度、耐磨性、導熱性、承載能力都高于軸承合金，價格比軸承合金便宜，但可塑性差，不易跑合，適用于重載機械上。(3)粉末冶金材料 是用銅、鐵、石墨等粉末經(jīng)壓制、燒結(jié)而成的多孔隙軸承材料。采取措施使軸承所有細孔都充滿潤滑油，又稱含油軸承，因此它具有自潤滑性能。制造簡單，價格低廉，且耐磨性好，強度低，韌性差，適用于輕載、低速和加油不便的場合。(4) 軸承塑料塑料軸承有自潤滑性能，也可用油或水潤滑。優(yōu)點：摩擦系數(shù)較小；有足夠的抗壓強度和疲勞強度，可承受沖擊載荷；塑性好，可以嵌藏外來雜質(zhì)，防止損傷軸頸。導熱性差（只有青銅的幾百分之一）；線膨脹系數(shù)大（約為金屬的310倍）；缺點: 軸承潤滑的目的
7、主要是：減小摩擦功耗，降低磨損率，同時還可起冷卻、防塵、防銹以及吸振等作用。 常用的潤滑劑是潤滑油和潤滑脂。此外，有使用固體（如石墨、二硫化鉬）或氣體（如空氣）作潤滑劑的。潤滑油中以礦物油用的最多。1. 潤滑油潤滑油一、潤滑劑一、潤滑劑主要特性主要特性1、粘度：表示潤滑油流動時，流體內(nèi)摩擦阻力的大小。粘度 摩擦力 功耗發(fā)熱 2、油性 油吸附于摩擦表面的性能，邊界潤滑取決于油的吸附能力。 油性吸附能力粘度承載能力選用潤滑油一般原則：選用潤滑油一般原則：在壓力大或沖擊、變載等工作條件下，應選用粘度較 高的油。滑動速度高時，容易形成油膜，為了減小摩擦功耗，應采用粘度較低的油。加工粗糙或未經(jīng)跑合的表面
8、，應選用粘度較高的油。循環(huán)潤滑、芯捻潤滑或油墊潤滑時，應選用粘度較低的油。2. 潤滑脂潤滑脂 （黃油）（黃油） 工業(yè)上應用最廣的潤滑脂是鈣基潤滑脂，它在100攝氏度附近開始稠度急劇降低，因此只能在60攝氏度以下使用。鈉基潤滑脂一般用在120攝氏度以下，比鈣基脂耐熱，但怕水。鋰基潤滑脂有一定的抗水性和較好的穩(wěn)定性，適用于-20攝氏度120攝氏度。 特點：無流動性，可在滑動表面形成一層薄膜， 承載能力大，但性能不穩(wěn)定，摩擦功耗大 。 適用場合 ：要求不高、難以經(jīng)常供油，或者低速重載、 溫度變化不大 以及作擺動運動的 軸承中。3、固體潤滑劑、固體潤滑劑 主要用：石墨、二硫化鉬等。主要用：石墨、二硫化
9、鉬等。 用于不能用油和脂潤滑的場合。用于不能用油和脂潤滑的場合。二、潤滑裝置二、潤滑裝置 1、油潤滑、油潤滑 連續(xù)供油連續(xù)供油: 間歇供油間歇供油:油壺或油槍1) 滴油潤滑 2) 繩芯潤滑3) 油環(huán)潤滑 4) 浸油潤滑 5) 飛濺潤滑 6) 壓力循環(huán)潤滑 2、脂潤滑、脂潤滑 旋蓋式油脂杯、黃油槍 手柄調(diào)節(jié)螺母彈簧針閥杯體蓋杯體接頭油芯20手柄調(diào)節(jié)螺母彈簧針閥杯體蓋杯體接頭油芯20手柄調(diào)節(jié)螺母彈簧針閥杯體蓋杯體接頭油芯20一、混合摩擦滑動軸承失效形式一、混合摩擦滑動軸承失效形式膠合、磨損等設(shè)計準則：至少保持在邊界潤滑狀態(tài)，即。計算方法：簡化計算（條件性計算）點蝕及金屬剝落磨損1、限制軸承平均壓強
10、 pdLFp F 徑向載荷, N；d 軸頸直徑, mm；L 軸瓦有效寬度,mm；p 許用壓強,Mpa。：，。2、限制pv值20000100060pvLFndndLFpv Mpam/s pv摩擦功耗發(fā)熱量易膠合：限制pv是為了。 軸承發(fā)熱量單位面積摩擦功耗fpv二、向心軸承二、向心軸承3、限制滑動速度vsmvdnv/100060：。有一滑動軸承，其軸頸直徑有一滑動軸承，其軸頸直徑d d=100mm=100mm，B B/ /d d=1.4=1.4， p p 8MPa8MPa， V V=3=3m/sm/s， pVpV=15MPa.m/s=15MPa.m/s，轉(zhuǎn)速，轉(zhuǎn)速n n=500r/min=500
11、r/min，問此軸承允許最大工作載荷為多少？，問此軸承允許最大工作載荷為多少？Bd1414100140 mm. FdB p1001408112000 NVdn/ ().601000100500601000262m/ spVp15262.p 152625725 MPa.F 572510014080150.N由此得所以，允許最大工作載荷為80150N。 pzddFp21224 100060pvndppvmm某船用推力軸承，軸轉(zhuǎn)速某船用推力軸承，軸轉(zhuǎn)速n n=700=700r/minr/min，軸向推力，軸向推力F F=8000=8000N N，軸直徑，軸直徑d d=890=890mmmm，軸環(huán)，軸
12、環(huán)外徑外徑D D=160=160mmmm，根據(jù)，根據(jù) pVpV 設(shè)計該軸承，設(shè)設(shè)計該軸承，設(shè) pVpV 2 2MPaMPa m/sm/s，求該軸承需幾個軸環(huán)。，求該軸承需幾個軸環(huán)。pVpV42601000222Fz DdDdn()4800070026010002186 7160902z Ddz().()z133.z 2所以，取即軸承需2環(huán)。6 6、液體動力潤滑的基本方程式、液體動力潤滑的基本方程式一、液體動壓潤滑基本方程一、液體動壓潤滑基本方程雷諾方程雷諾方程1、建模為方便研究，作如下假設(shè)： 研究對象：被潤滑油隔開作相對運動的兩剛體，一個以v運動，一個靜止。1）忽略p-效應（壓粘效應）2）油沿
13、z方向無流動，即無限寬軸承0zpB（無限寬）：一維方程3）層流4）油與表面吸附，一起運動或靜止即：油層流速y=0，u=v(板速)y=h，u=0(靜止板)5）不計油的慣性力和重力6）油不可壓縮：=const端泄端泄BB為有限寬時：二維方程yu2、求解針對“連續(xù)介質(zhì)”，通過取“微單元體”手段：:0X0)()(dxdzdyydxdzdydzdxxpppdydzyxpyu由于：22yuxp流速方程：yhyxpyhhvu)(21)(二次積分21221CyCyxpu代入邊界條件： y=0，u=v；y=h，u=0pmaxOxyh0hh0h0exeep=0pexeh0h0exeep=0pexeh0h0exee
14、p=0pexe0移動件靜止件eex=0p靜止件移動件h=h0p=01、潤滑油有一定。2、有一定。承載能力v；3、相對滑動面之間必須形成， 即：油從大口流進，小口流出。 （入口、出口處p油楔內(nèi)p）4、有足夠。xp，承載能力。液體動壓潤滑形成的：FFF7 7、液體動力潤滑徑向軸承的計算、液體動力潤滑徑向軸承的計算1）靜止階段。2）起動階段，軸瓦摩擦力作用下“爬坡”。3）液體動力潤滑階段，n足夠大，軸頸中心O向軸承中心O漂移。一、動力潤滑狀態(tài)的建立：三階段一、動力潤滑狀態(tài)的建立：三階段h RrOOMhmineFOOMecos二、幾何關(guān)系二、幾何關(guān)系2、動態(tài)參數(shù)（變參數(shù)）：OOe：rRee 表示偏心程
15、度10 )1(min rreh（hmin）1、固定參數(shù)R軸承孔半徑；r軸頸半徑；2rRdr；：L/d。保證流體動力潤滑：min21minhRRhzz 3221min zzRRhSS 安全系數(shù)，考慮表面形狀不準確和零件變形Rz1、Rz2 軸頸、軸瓦表面微觀不平度的十點高度，m三、偏心率三、偏心率a 從OO起至任意膜厚處的油膜角。 油膜起始角2 油膜終止角a ：連心線OO與外載F方向之間的夾角。1306hhhvdxdp)cos()cos1()cos(cos22211302 aBKdvlFPaBCKd )cos()cos1()cos(cos221130 令令PCvlF22 vlFCP 22 或或CP
16、:承載量系數(shù)承載量系數(shù) CP=f(,L/d)查查P174圖圖7-16 CP F hminKB:考慮軸承端泄降低油膜壓考慮軸承端泄降低油膜壓力而引入的系數(shù)力而引入的系數(shù)t= （P175 式7-2）t 油溫升 t = t2t1流出流入平均溫度：Ctttttm7521)(21121CCt 45351四、熱平衡計算四、熱平衡計算摩擦功熱量：vfF 流動的潤滑油帶走：tQc 通過軸承座散熱：tdLb 熱平衡條件：tdLtQcvfFS 五、參數(shù)選擇五、參數(shù)選擇5 . 15 . 0 dLL/d 端泄量，承載能力 ，軸承剛度，t，L/d端泄量，承載能力，運轉(zhuǎn)穩(wěn)定性重載：承載能力 選高速：發(fā)熱嚴重 使 q 端泄
17、，溫升 F 承載能力，但易發(fā)熱低速重載； 高速輕載加工精度 hmin 承載能力 造價1 1、保證液體動力潤滑的條件（、保證液體動力潤滑的條件（）：）：)()1 (21minzzRRSrh 兩公式：2、承載能力PCvlF22 已知 R，rRz1，Rz2、v（n）、B、F否則，不能形成動壓潤滑，rrR，S=2，查圖7-16得。)1(min rh若)(21minzzRRSh：形成流體動壓潤滑vlFCP 22 vlFCP 22 hmin已知： R、r、Rz1、Rz2L、F、n中任三個rrR，S=2)()1 (21minzzRRSrhPCvlF2max2 式求Lmin、nmin、min rRRSzz)(121 查表得CP
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