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1、第七章 滑動軸承教學(xué)要求、重點與難點教學(xué)要求、重點與難點小小 結(jié)結(jié)作作 業(yè)業(yè)教學(xué)要求、重點與難點 一、教學(xué)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(jī)理和條件體摩擦動壓潤滑形成的機(jī)理和條件 。 二、教學(xué)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(dāng)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(jī)器上。缺點：1) 當(dāng)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(dān)載荷的表面上開設(shè)油溝，潤滑油通過油孔和油溝流進(jìn)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(yīng)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(yīng)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(qiáng)度、塑性、順應(yīng)性、嵌藏性；(3) 良好的導(dǎo)熱性；(4)抗腐蝕性強(qiáng)；(5)抗膠合性強(qiáng)。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(dān)。 巴氏合金的減摩性好，機(jī)械強(qiáng)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(qiáng)度、耐磨性、導(dǎo)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(jī)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(xì)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(qiáng)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?。挥凶銐虻目箟簭?qiáng)度和疲勞強(qiáng)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(dǎo)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(yīng)選用粘度較 高的油?；瑒铀俣雀邥r，容易形成油膜，為了減小摩擦功耗，應(yīng)采用粘度較低的油。加工粗糙或未經(jīng)跑合的表面
8、，應(yīng)選用粘度較高的油。循環(huán)潤滑、芯捻潤滑或油墊潤滑時，應(yīng)選用粘度較低的油。2. 潤滑脂潤滑脂 （黃油）（黃油） 工業(yè)上應(yīng)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(zhǔn)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(qiáng)
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(qiáng),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(yīng)（壓粘效應(yīng)）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(jìn)，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(zhǔn)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(yán)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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