1、第四篇第四篇 軸系零部件軸系零部件 軸系：軸、軸承（滑動(dòng)軸承、滾動(dòng)軸承）、軸系：軸、軸承（滑動(dòng)軸承、滾動(dòng)軸承）、 聯(lián)軸器及離合器聯(lián)軸器及離合器 第十二章第十二章 滑動(dòng)軸承滑動(dòng)軸承 12-1 12-1 摩擦學(xué)概述摩擦學(xué)概述 12-1 12-1 摩擦學(xué)概述摩擦學(xué)概述 摩擦學(xué)摩擦學(xué)：即研究摩擦、磨損及潤滑的科學(xué)。即研究摩擦、磨損及潤滑的科學(xué)。 摩擦、磨損及潤滑三者之間的關(guān)系：摩擦、磨損及潤滑三者之間的關(guān)系： 作相對(duì)運(yùn)動(dòng)的兩物體接觸面間必然產(chǎn)生作相對(duì)運(yùn)動(dòng)的兩物體接觸面間必然產(chǎn)生 摩擦；摩擦的結(jié)果必然產(chǎn)生磨損；而減少摩摩擦；摩擦的結(jié)果必然產(chǎn)生磨損；而減少摩 擦、磨損的有效措施是潤滑。擦、磨損的有效措施是

2、潤滑。 第四章第四章 摩擦磨損及潤滑概述摩擦磨損及潤滑概述 摩擦摩擦 (friction） 一、基本一、基本概念概念 摩擦力（摩擦力（friction force） 磨損磨損 （wear） 摩擦?xí)r，摩擦表面材質(zhì)損失或轉(zhuǎn)移的現(xiàn)象摩擦?xí)r，摩擦表面材質(zhì)損失或轉(zhuǎn)移的現(xiàn)象 潤滑（潤滑（lubrication）：摩擦面添加介質(zhì)（油、脂）：摩擦面添加介質(zhì)（油、脂 等），以減小摩擦、磨損，降低材料消耗，等），以減小摩擦、磨損，降低材料消耗， 保證機(jī)器可靠工作的現(xiàn)象。保證機(jī)器可靠工作的現(xiàn)象。 摩擦學(xué)（摩擦學(xué)（tribology）：研究有關(guān)摩擦、磨損、潤）：研究有關(guān)摩擦、磨損、潤 滑的一門科學(xué)和技術(shù)。滑的一門科學(xué)

3、和技術(shù)。 二、摩擦二、摩擦 。 1、分類、分類 內(nèi)摩擦：發(fā)生在物質(zhì)內(nèi)部阻礙分子間相對(duì)運(yùn)動(dòng)的內(nèi)摩擦：發(fā)生在物質(zhì)內(nèi)部阻礙分子間相對(duì)運(yùn)動(dòng)的 摩擦。摩擦。 外摩擦：發(fā)生在兩個(gè)物體的接觸表面，阻礙其相外摩擦：發(fā)生在兩個(gè)物體的接觸表面，阻礙其相 對(duì)滑動(dòng)的摩擦。對(duì)滑動(dòng)的摩擦。 按物體是否有運(yùn)動(dòng)分按物體是否有運(yùn)動(dòng)分 靜摩擦（靜摩擦（staticalstatical friction friction）：有相對(duì)滑動(dòng)趨勢）：有相對(duì)滑動(dòng)趨勢 時(shí)的摩擦；時(shí)的摩擦； 動(dòng)摩擦（動(dòng)摩擦（kinetic frictionkinetic friction）：有相對(duì)滑動(dòng)的摩擦。）：有相對(duì)滑動(dòng)的摩擦。 按運(yùn)動(dòng)形式分按運(yùn)動(dòng)形式分 滑

4、動(dòng)摩擦（滑動(dòng)摩擦（sliding frictionsliding friction）：兩表面以相對(duì)滑動(dòng)）：兩表面以相對(duì)滑動(dòng) 為主的摩擦；為主的摩擦； 滾動(dòng)摩擦（滾動(dòng)摩擦（rolling frictionrolling friction）：）： 兩表面以滾動(dòng)為兩表面以滾動(dòng)為 主的摩擦主的摩擦。 一、一、 摩擦摩擦 （一）（一） 摩擦表面的摩擦狀態(tài)摩擦表面的摩擦狀態(tài) 1. 1. 干摩擦干摩擦：兩摩擦表面直接接觸，：兩摩擦表面直接接觸， 不加入任何摩擦劑的摩擦。不加入任何摩擦劑的摩擦。 干摩擦的摩擦阻力最大，磨損最嚴(yán)重，使用干摩擦的摩擦阻力最大，磨損最嚴(yán)重，使用 壽命最短，必須避免。壽命最短，必須避

5、免。 2. 2. 邊界摩擦邊界摩擦：摩擦表面間存在潤滑油，金屬表：摩擦表面間存在潤滑油，金屬表 面與潤滑油作用形成一層很薄的邊界膜（面與潤滑油作用形成一層很薄的邊界膜（1 1 m)m)， 保護(hù)金屬，這種摩擦稱為邊界摩擦。保護(hù)金屬，這種摩擦稱為邊界摩擦。 邊界摩擦不能完全避免金屬的邊界摩擦不能完全避免金屬的 直接接觸，因此仍有磨損產(chǎn)生。直接接觸，因此仍有磨損產(chǎn)生。 邊界膜分為：邊界膜分為： 物理吸附膜：利用油中的極性分子牢固的物理吸附膜：利用油中的極性分子牢固的 吸附在金屬表面形成表面吸附膜（分子間的吸附在金屬表面形成表面吸附膜（分子間的 吸附力）；吸附力）； 化學(xué)吸附膜：利用化學(xué)鍵力形成金屬皂

6、膜化學(xué)吸附膜：利用化學(xué)鍵力形成金屬皂膜 （吸附在金屬表面原子間的吸附力）；（吸附在金屬表面原子間的吸附力）； 化學(xué)反應(yīng)膜：油中的化學(xué)反應(yīng)膜：油中的S S、P P、clcl 元素與金元素與金 屬表面在（屬表面在（150150 200C200C）形成化合物。）形成化合物。 前兩種吸附膜構(gòu)成潤滑油的前兩種吸附膜構(gòu)成潤滑油的油性油性 油性的好壞取決于油中所含活性物質(zhì)：油性的好壞取決于油中所含活性物質(zhì)： 動(dòng)物油動(dòng)物油 植物油植物油 礦物油礦物油 后一種膜構(gòu)成潤滑油的后一種膜構(gòu)成潤滑油的極壓性極壓性 3. 3. 混合摩擦混合摩擦：隨著摩擦面油膜厚度的增大，表面：隨著摩擦面油膜厚度的增大，表面 不平度凸峰接

7、觸數(shù)量在縮小，形成的油膜比重增加。不平度凸峰接觸數(shù)量在縮小，形成的油膜比重增加。 膜厚比：膜厚比： a2a1 min RR h 最小油膜厚度最小油膜厚度 表面輪廓表面輪廓 算術(shù)平均值算術(shù)平均值 表面粗糙度均方根值表面粗糙度均方根值 h hmin min R Ra1 a1 R Ra2 a2 1 邊界摩擦邊界摩擦 =1=15 5 混合摩擦混合摩擦 增加，油膜厚度增加增加，油膜厚度增加 5 5 液體摩擦液體摩擦 混合摩擦?xí)r，仍不能避免金屬的直接接觸，仍混合摩擦?xí)r，仍不能避免金屬的直接接觸，仍 存存 在摩擦，但比邊界磨損小得多。在摩擦，但比邊界磨損小得多。 4. 4. 液體摩擦液體摩擦：摩擦面間的油膜

8、：摩擦面間的油膜 厚度大到將兩表面的不平度凸峰厚度大到將兩表面的不平度凸峰 完全分開完全分開, ,即為完全液體摩擦。即為完全液體摩擦。 非液體摩擦：非液體摩擦：混合摩擦，邊界摩擦，干摩擦。混合摩擦，邊界摩擦，干摩擦。 ( (二）磨損二）磨損 磨損曲線：機(jī)械零件的磨損過程分為三個(gè)階段。磨損曲線：機(jī)械零件的磨損過程分為三個(gè)階段。 時(shí)間時(shí)間 磨損量磨損量 I IIIIIIIIIII 1. 1. 跑合磨損階（跑合磨損階（I I）：由于表面粗糙度，致使接觸面：由于表面粗糙度，致使接觸面 積小，單位面積上的載荷大，因此磨損速度很快。積小，單位面積上的載荷大，因此磨損速度很快。 3. 3. 劇烈（崩潰）磨損

9、階段（劇烈（崩潰）磨損階段（IIIIII）：磨損速度急：磨損速度急 劇增長，間隙增大，振動(dòng)、噪聲增大，精度下降，劇增長，間隙增大，振動(dòng)、噪聲增大，精度下降， 以致報(bào)廢。以致報(bào)廢。 設(shè)計(jì)時(shí)要盡量縮短跑合期，延長穩(wěn)定磨損設(shè)計(jì)時(shí)要盡量縮短跑合期，延長穩(wěn)定磨損 期，推遲劇烈磨損期的到來。期，推遲劇烈磨損期的到來。 2. 2. 穩(wěn)定（正常）磨損階段（穩(wěn)定（正常）磨損階段（IIII）：磨損過程平穩(wěn)：磨損過程平穩(wěn) 而又緩慢，標(biāo)志零件的耐磨壽命。而又緩慢，標(biāo)志零件的耐磨壽命。 （三）（三） 潤滑潤滑 1. 1. 潤滑的目的：能降低摩擦、減少磨損，還能潤滑的目的：能降低摩擦、減少磨損，還能 防銹、防塵、冷卻、緩

10、沖吸振。防銹、防塵、冷卻、緩沖吸振。 2. 2. 潤滑劑及其選擇：潤滑劑及其選擇： 潤滑劑：液體（油、水、液態(tài)金屬）潤滑劑：液體（油、水、液態(tài)金屬） 氣體（空氣等）氣體（空氣等） 半固體（潤滑脂）半固體（潤滑脂） 固體（石墨、二硫化鉬、聚四氟乙烯）固體（石墨、二硫化鉬、聚四氟乙烯） (1) (1) 潤滑油：潤滑油：三大類：有機(jī)油、礦物油、合成油。三大類：有機(jī)油、礦物油、合成油。 主要性能指標(biāo)：主要性能指標(biāo)： 粘度：流體抵抗變形的能力（流體內(nèi)摩擦粘度：流體抵抗變形的能力（流體內(nèi)摩擦 力阻力的大小）力阻力的大小） 兩平行平板間充滿潤滑油，拖動(dòng)上平板兩平行平板間充滿潤滑油，拖動(dòng)上平板A A，且潤滑，

11、且潤滑 油作層流流動(dòng)，油層間的剪應(yīng)力與速度梯度（速油作層流流動(dòng)，油層間的剪應(yīng)力與速度梯度（速 度變化率）成正比。度變化率）成正比。 粘性定律粘性定律 0 y v y dy dx B A x F v 表達(dá)式：表達(dá)式： dy dv 式中：式中：“-”-”表示油層速度表示油層速度v v隨隨y y的增大而減小。的增大而減小。 比例常數(shù)，即流體的動(dòng)力粘度。比例常數(shù)，即流體的動(dòng)力粘度。 牛頓液體：服從粘性定律的液體。牛頓液體：服從粘性定律的液體。 a) a) 動(dòng)力粘度（絕對(duì)粘度）動(dòng)力粘度（絕對(duì)粘度） 單位：單位： 國際單位制（國際單位制（SISI） PaPa S S 絕對(duì)單位制（絕對(duì)單位制（C.G.S)

12、C.G.S) P=100cP P=100cP 換算：換算： 1Pa1PaS=10P=1000cPS=10P=1000cP V=1m/sV=1m/sF=1NF=1N 1m1m 1m1m 1m1m b) b) 運(yùn)動(dòng)粘度運(yùn)動(dòng)粘度 ：動(dòng)力粘度：動(dòng)力粘度 與同溫度下該與同溫度下該 液體的密度液體的密度 的比值。的比值。 國際單位制（國際單位制（SISI） m m/s/s 絕對(duì)單位制（絕對(duì)單位制（C.G.S)C.G.S) St 1St=100cStSt 1St=100cSt 我國的石油產(chǎn)品是用運(yùn)動(dòng)粘度來標(biāo)定的。我國的石油產(chǎn)品是用運(yùn)動(dòng)粘度來標(biāo)定的。 換算：換算： 1m1m/s=10/s=104 4St=10

13、St=106 6cStcSt c) c) 相對(duì)粘度（條件粘度）相對(duì)粘度（條件粘度） 單位：我國采用恩氏度單位：我國采用恩氏度 Et 當(dāng)當(dāng)200ml200ml待測油在規(guī)定溫度待測油在規(guī)定溫度t t )EEc100c50t( 10050 和和表示為表示為或或一般一般 流過恩氏粘度計(jì)所需時(shí)間與同體積蒸餾水在流過恩氏粘度計(jì)所需時(shí)間與同體積蒸餾水在 20c20c時(shí)流過粘度計(jì)所需時(shí)間之比。時(shí)流過粘度計(jì)所需時(shí)間之比。 ttt cSt E 4 E.2 . 3E cSt E 64. 8 E82 . 3E35. 1 E 時(shí)時(shí)當(dāng)當(dāng) 時(shí)時(shí)當(dāng)當(dāng) 換換算算： 例例 ：求：求50c50c時(shí)時(shí)5050號(hào)機(jī)械油的動(dòng)力粘度號(hào)機(jī)械

14、油的動(dòng)力粘度 。 =50 cSt=50 cSt =900 kg/m 1cSt=10 =900 kg/m 1cSt=10-6 -6m m/s /s = = = 50 = 501010-6 -6 900=0.045 Pa900=0.045 Pa s s 粘度的性質(zhì)：粘度的性質(zhì)： 粘粘溫性：粘度隨溫度升高而顯著降低。溫性：粘度隨溫度升高而顯著降低。( (圖圖4 49)9) 其他性質(zhì)：其他性質(zhì)： 油性與極壓性；氧化穩(wěn)定性；閃點(diǎn)；凝固點(diǎn)。油性與極壓性；氧化穩(wěn)定性；閃點(diǎn)；凝固點(diǎn)。 潤滑油的選擇潤滑油的選擇 ： 轉(zhuǎn)速高，比壓小時(shí)，選轉(zhuǎn)速高，比壓小時(shí)，選 低的油；轉(zhuǎn)速低，比壓低的油；轉(zhuǎn)速低，比壓 大時(shí)選大時(shí)選

15、 高的油。高的油。 高溫時(shí)選粘度高些的油。高溫時(shí)選粘度高些的油。 具體選擇時(shí)按圖表選取。具體選擇時(shí)按圖表選取。 粘粘壓性：粘度隨壓力升高而增高，但一般壓性：粘度隨壓力升高而增高，但一般 (100MPa)(100MPa)時(shí)變化很小，忽略不計(jì)。對(duì)于高副時(shí)變化很小，忽略不計(jì)。對(duì)于高副 接觸時(shí)（齒輪嚙合處壓力達(dá)接觸時(shí)（齒輪嚙合處壓力達(dá)4000MPa)4000MPa)不可忽略。不可忽略。 鈣基脂：抗水性好，耐熱性差。鈣基脂：抗水性好，耐熱性差。 工作溫度不超過工作溫度不超過5555 65 c 65 c 鈉基脂：耐熱性好，抗水性差。鈉基脂：耐熱性好，抗水性差。 工作溫度可達(dá)工作溫度可達(dá)120 c 120

16、c 鋰基脂：既抗水又耐高溫鋰基脂：既抗水又耐高溫(145 c) (145 c) 為多用途潤滑脂。為多用途潤滑脂。 鋁基脂：抗水性好，吸附能力強(qiáng)，鋁基脂：抗水性好，吸附能力強(qiáng)， 防銹作用好。防銹作用好。 (2) (2) 潤滑脂：潤滑脂： 潤滑油與稠化劑（如鈣、鋰、鈉的金屬皂）潤滑油與稠化劑（如鈣、鋰、鈉的金屬皂） 的膏狀混合物。的膏狀混合物。 類型：類型： 主要性能指標(biāo)：主要性能指標(biāo)： 針入度及稠度：重針入度及稠度：重1.5N1.5N的標(biāo)準(zhǔn)錐體，在的標(biāo)準(zhǔn)錐體，在25c25c下，下，5 5秒秒 刺入潤滑脂的深度。針入度小刺入潤滑脂的深度。針入度小, ,不易從摩擦面擠出，承不易從摩擦面擠出，承 載能

17、力強(qiáng)，密封性好，但摩擦阻力大，填充性差。載能力強(qiáng)，密封性好，但摩擦阻力大，填充性差。 滴點(diǎn)：潤滑脂從標(biāo)準(zhǔn)測量杯的孔里滴下第一滴時(shí)的滴點(diǎn)：潤滑脂從標(biāo)準(zhǔn)測量杯的孔里滴下第一滴時(shí)的 溫度。標(biāo)志其耐高溫性能。溫度。標(biāo)志其耐高溫性能。 在水淋及潮濕的環(huán)境下，選用鈣基脂及鋁基脂；在在水淋及潮濕的環(huán)境下，選用鈣基脂及鋁基脂；在 溫度較高處選用鈉基、鋰基或復(fù)合鈣基脂。溫度較高處選用鈉基、鋰基或復(fù)合鈣基脂。 具體選擇時(shí)可參考表。具體選擇時(shí)可參考表。 所用潤滑脂所用潤滑脂 的滴點(diǎn)應(yīng)高于軸承工作溫度的滴點(diǎn)應(yīng)高于軸承工作溫度2020 30c30c。 單位壓力高、滑動(dòng)速度低時(shí)，選擇針入度小的品種；單位壓力高、滑動(dòng)速度低

18、時(shí)，選擇針入度小的品種； 反之反之, ,選擇針入度大的品種。選擇針入度大的品種。 潤滑脂的選擇：潤滑脂的選擇： (3) (3) 添加劑：添加劑：改善潤滑油及潤滑脂的性能，以適應(yīng)改善潤滑油及潤滑脂的性能，以適應(yīng) 惡劣的工作條件：惡劣的工作條件： 高溫、低溫、重載、真空等。高溫、低溫、重載、真空等。 分散凈化劑：使內(nèi)燃機(jī)汽缸、曲軸箱中因氧化生分散凈化劑：使內(nèi)燃機(jī)汽缸、曲軸箱中因氧化生 成的膠狀物分散，避免其粘著、卡死或過度磨損。成的膠狀物分散，避免其粘著、卡死或過度磨損。 降凝劑：嚴(yán)寒地區(qū)或低溫機(jī)械（冷凍機(jī)）。降凝劑：嚴(yán)寒地區(qū)或低溫機(jī)械（冷凍機(jī)）。 抗氧化劑：防止?jié)櫥脱趸冑|(zhì)，腐蝕零件。抗氧化劑

19、：防止?jié)櫥脱趸冑|(zhì)，腐蝕零件。 油性添加劑：提高油膜強(qiáng)度，保證邊界潤滑狀態(tài)。油性添加劑：提高油膜強(qiáng)度，保證邊界潤滑狀態(tài)。 極壓及抗磨添加劑：在金屬表面形成一層熔點(diǎn)高，極壓及抗磨添加劑：在金屬表面形成一層熔點(diǎn)高， 剪切強(qiáng)度低的保護(hù)膜，以減輕磨損。剪切強(qiáng)度低的保護(hù)膜，以減輕磨損。 增粘劑：改善粘增粘劑：改善粘溫特性，使油高溫不變稀溫特性，使油高溫不變稀, ,低低 溫不致過稠。溫不致過稠。 3. 3. 潤滑方法潤滑方法 (1) (1) 油潤滑方法：分散潤滑及集中潤滑油潤滑方法：分散潤滑及集中潤滑 a) a) 分散潤滑：連續(xù)的或間歇的，有壓的或無壓的分散潤滑：連續(xù)的或間歇的，有壓的或無壓的 手工加油

20、潤滑：油孔，自動(dòng)關(guān)閉式鉸鏈油杯，旋手工加油潤滑：油孔，自動(dòng)關(guān)閉式鉸鏈油杯，旋 套套 式油杯，壓注油杯式油杯，壓注油杯 手動(dòng)式滴油油杯潤滑：作為重要軸承的輔助潤滑手動(dòng)式滴油油杯潤滑：作為重要軸承的輔助潤滑 油芯式油杯潤滑油芯式油杯潤滑 針閥式油杯潤滑針閥式油杯潤滑 帶油潤滑：油鏈、油輪（水平軸，直徑為帶油潤滑：油鏈、油輪（水平軸，直徑為2525 50mm50mm） 油浴潤滑及飛濺潤滑：油浴潤滑及飛濺潤滑：5m/sv125m/sv12v12 15m/s15m/s 油霧潤滑：油霧器油霧潤滑：油霧器 (2) (2) 潤滑脂潤滑脂 手工涂抹潤手工涂抹潤 滑滑 預(yù)填油脂潤滑預(yù)填油脂潤滑 潤滑脂杯潤滑潤滑脂

21、杯潤滑 連續(xù)壓注油杯潤滑連續(xù)壓注油杯潤滑 (3) (3) 潤滑方法的選擇潤滑方法的選擇 滑動(dòng)軸承的潤滑方法可以根據(jù)系數(shù)滑動(dòng)軸承的潤滑方法可以根據(jù)系數(shù) k k選定。選定。 3 pvk 式中：式中：p=F/dB p=F/dB 平均壓強(qiáng)（平均壓強(qiáng)（N/mmN/mm） v v軸頸線速度（軸頸線速度（m/sm/s） k k 2 2 用潤滑脂，油杯潤滑；用潤滑脂，油杯潤滑； k2k2 16 16 針閥式油杯潤滑；針閥式油杯潤滑； k16k16 32 32 油鏈或油輪潤滑；油鏈或油輪潤滑； k32 k32 壓力潤滑。壓力潤滑。 b) b) 集中潤滑：一臺(tái)機(jī)器的許多潤滑點(diǎn)由一個(gè)潤集中潤滑：一臺(tái)機(jī)器的許多潤滑點(diǎn)

22、由一個(gè)潤 滑系統(tǒng)來同時(shí)潤滑。滑系統(tǒng)來同時(shí)潤滑。 12-2 12-2 滑動(dòng)軸承概述滑動(dòng)軸承概述 滑動(dòng)軸承是支承軸的零件。滑動(dòng)軸承是支承軸的零件。 一、類型一、類型 1. 1. 按摩擦性質(zhì)分：滑動(dòng)摩擦軸承、滾動(dòng)摩擦軸承。按摩擦性質(zhì)分：滑動(dòng)摩擦軸承、滾動(dòng)摩擦軸承。 2. 2. 按承受載荷的方向分：按承受載荷的方向分： 向心軸承（承受徑向載荷向心軸承（承受徑向載荷F Fr r） 推力軸承（承受軸向載荷推力軸承（承受軸向載荷F Fa a） 向心推力軸承（同時(shí)承受徑向向心推力軸承（同時(shí)承受徑向F Fr r和軸向載荷和軸向載荷F Fa a） 12-2 12-2 滑動(dòng)軸承概述滑動(dòng)軸承概述 二、特點(diǎn)及應(yīng)用二、特

23、點(diǎn)及應(yīng)用 注意：注意：一般盡量采用滾動(dòng)軸承；某些特殊場合一般盡量采用滾動(dòng)軸承；某些特殊場合 （高速、重載、沖擊、精密及一些不太重要的場（高速、重載、沖擊、精密及一些不太重要的場 合）采用滑動(dòng)軸承。合）采用滑動(dòng)軸承。 工作轉(zhuǎn)速特高的軸承；工作轉(zhuǎn)速特高的軸承； 要求對(duì)軸的支承位置特別精確的軸承；要求對(duì)軸的支承位置特別精確的軸承； 特重型軸承；特重型軸承； 承受巨大的沖擊和振動(dòng)載荷的軸承；承受巨大的沖擊和振動(dòng)載荷的軸承； 要求制成剖分式的軸承；要求制成剖分式的軸承； 要求徑向尺寸較小的軸承；要求徑向尺寸較小的軸承； 特殊條件下（水、腐蝕性介質(zhì)）工作的軸承；特殊條件下（水、腐蝕性介質(zhì)）工作的軸承； 三

24、、滑動(dòng)軸承設(shè)計(jì)三、滑動(dòng)軸承設(shè)計(jì) 1.1.軸承型式和結(jié)構(gòu)的確定；軸承型式和結(jié)構(gòu)的確定； 2.2.軸瓦結(jié)構(gòu)和材料的選擇；軸瓦結(jié)構(gòu)和材料的選擇； 3.3.潤滑劑及潤滑方法的選擇；潤滑劑及潤滑方法的選擇； 4.4.軸承的工作能力計(jì)算。軸承的工作能力計(jì)算。 12-3 12-3 滑動(dòng)軸承的典型結(jié)構(gòu)滑動(dòng)軸承的典型結(jié)構(gòu) （一）向心滑動(dòng)軸承的結(jié)構(gòu)（一）向心滑動(dòng)軸承的結(jié)構(gòu) 特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡單；拆裝不便；磨損后間隙無法調(diào)整；特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡單；拆裝不便；磨損后間隙無法調(diào)整； 應(yīng)用：低速輕載或間歇工作。應(yīng)用：低速輕載或間歇工作。 1. 1. 整體式：整體式： 2. 2. 對(duì)開式：（剖分式）對(duì)開式：（剖分式） 特點(diǎn)：拆裝方便；

25、間隙可通過加減墊片調(diào)整特點(diǎn)：拆裝方便；間隙可通過加減墊片調(diào)整 應(yīng)用：廣泛。應(yīng)用：廣泛。 3. 3. 橢圓軸承，多油楔軸承，可傾瓦軸承橢圓軸承，多油楔軸承，可傾瓦軸承 雙油楔橢圓軸承和雙油楔錯(cuò)位軸承示意圖：雙油楔橢圓軸承和雙油楔錯(cuò)位軸承示意圖： 三油楔和四油楔軸承示意圖三油楔和四油楔軸承示意圖： 特點(diǎn)：由幾個(gè)承載油楔共同作用，維持軸較穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)。特點(diǎn)：由幾個(gè)承載油楔共同作用，維持軸較穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)。 應(yīng)用：液體摩擦滑動(dòng)軸承應(yīng)用：液體摩擦滑動(dòng)軸承( (重要重要) ) 可傾瓦多油楔徑向軸承示意圖：可傾瓦多油楔徑向軸承示意圖： （二）推力滑動(dòng)軸承的結(jié)構(gòu)（二）推力滑動(dòng)軸承的結(jié)構(gòu) 1. 1. 固定式固定式：實(shí)心式

26、，單環(huán)式，空心式，多環(huán)式：實(shí)心式，單環(huán)式，空心式，多環(huán)式 2. 2. 多油楔式，可傾扇面式多油楔式，可傾扇面式 易形成液體潤滑易形成液體潤滑 可傾瓦止推軸承示意圖：可傾瓦止推軸承示意圖： 12-4 12-4 軸瓦的材料和結(jié)構(gòu)軸瓦的材料和結(jié)構(gòu) 軸瓦是軸承上直接與軸頸接觸的零件。軸瓦表軸瓦是軸承上直接與軸頸接觸的零件。軸瓦表 面既承受載荷又是摩擦面，因此軸瓦是軸承的面既承受載荷又是摩擦面，因此軸瓦是軸承的 重要組成部分。重要組成部分。 （一）軸瓦的材料（一）軸瓦的材料 1. 1. 對(duì)軸瓦材料的主要要求對(duì)軸瓦材料的主要要求 摩擦系數(shù)小，磨損小；摩擦系數(shù)小，磨損小； 抗粘著性好；抗粘著性好； 適應(yīng)性好

27、：硬度低適應(yīng)性好：硬度低, ,塑性好塑性好, ,彈性系數(shù)彈性系數(shù) 低的材料適應(yīng)性好；低的材料適應(yīng)性好； 12-4 12-4 軸瓦的材料和結(jié)構(gòu)軸瓦的材料和結(jié)構(gòu) 價(jià)格及來源。價(jià)格及來源。 抗腐蝕性；抗腐蝕性； 強(qiáng)度：抗壓強(qiáng)度，疲勞強(qiáng)度，抗沖擊強(qiáng)度：抗壓強(qiáng)度，疲勞強(qiáng)度，抗沖擊 能力；能力； 抗疲勞性好；減薄軸承合金的厚度，制成抗疲勞性好；減薄軸承合金的厚度，制成 軸承襯；軸承襯； 容納異物的能力；容納異物的能力； 2. 2. 常用的軸瓦材料常用的軸瓦材料 1) 1) 軸承合金軸承合金（巴氏合金）（巴氏合金）軸承襯材料軸承襯材料 錫基：以錫為基本成分加入錫基：以錫為基本成分加入 適量銻、銅。適量銻、銅

28、。 如：如：ZChSnSb10ZChSnSb106 6 鉛基：以鉛為基本成分加入鉛基：以鉛為基本成分加入 適量錫、銻。適量錫、銻。 如：如：ZChPbSn16ZChPbSn1616162 2 軟基體軟基體 硬顆粒硬顆粒 2) 2) 銅合金銅合金常用軸瓦材料常用軸瓦材料 均為優(yōu)良的軸承材料，但錫基抗腐蝕性、抗粘著均為優(yōu)良的軸承材料，但錫基抗腐蝕性、抗粘著 性好；而鉛基抗腐蝕性較差。性好；而鉛基抗腐蝕性較差。 鑄造錫磷青銅鑄造錫磷青銅 如：如：ZCuSn10P1 ZCuSn10P1 性能最好的銅合金。性能最好的銅合金。 鑄造錫鋅鉛青銅鑄造錫鋅鉛青銅 如如ZCuSn5Pb5Zn5ZCuSn5Pb5Z

29、n5 鑄造鉛青銅鑄造鉛青銅 如如 ZCuPb30 ZCuPb30 用于雙金屬或三金屬軸瓦。用于雙金屬或三金屬軸瓦。 鑄造鋁青銅鑄造鋁青銅 如如 ZCu10Fe3 ZCu10Fe3 強(qiáng)度強(qiáng)度高，硬度高，高，硬度高， 與淬硬且表面光潔度高的軸頸配用。與淬硬且表面光潔度高的軸頸配用。 鑄造黃銅鑄造黃銅 如如ZCuZn16Si4ZCuZn16Si4或或ZCuZn40Mn2 ZCuZn40Mn2 用于滑動(dòng)速度不高的軸瓦。用于滑動(dòng)速度不高的軸瓦。 3) 3) 鋁合金鋁合金雙金屬軸瓦雙金屬軸瓦 如如2%2%鋁錫合金強(qiáng)度高，耐腐蝕，導(dǎo)熱性好；鋁錫合金強(qiáng)度高，耐腐蝕，導(dǎo)熱性好； 軸頸表面必須具有高硬度、高表面光

30、潔度。軸頸表面必須具有高硬度、高表面光潔度。 4) 4) 鑄鐵鑄鐵：耐磨鑄鐵，球墨鑄鐵。：耐磨鑄鐵，球墨鑄鐵。 輕載、低速軸承的軸瓦材料。輕載、低速軸承的軸瓦材料。 5) 5) 多孔質(zhì)金屬材料（含油軸承）多孔質(zhì)金屬材料（含油軸承）多孔質(zhì)結(jié)構(gòu)，多孔質(zhì)結(jié)構(gòu)， 具有自潤滑作用。具有自潤滑作用。 用于平穩(wěn)無沖擊載荷，中、小速度下。用于平穩(wěn)無沖擊載荷，中、小速度下。 6) 6) 其他非金屬材料其他非金屬材料 如石墨、橡膠、酚醛膠布、尼龍如石墨、橡膠、酚醛膠布、尼龍 （二）軸瓦的結(jié)構(gòu)（二）軸瓦的結(jié)構(gòu) 已標(biāo)準(zhǔn)化，可直接由手冊中查出（自學(xué)）已標(biāo)準(zhǔn)化，可直接由手冊中查出（自學(xué)） 要點(diǎn)：要點(diǎn)： 1. 1. 軸瓦的

31、形式和結(jié)構(gòu)軸瓦的形式和結(jié)構(gòu) 常用的軸瓦有整體式和對(duì)開式兩種結(jié)構(gòu)。常用的軸瓦有整體式和對(duì)開式兩種結(jié)構(gòu)。 2. 2. 軸瓦的定位軸瓦的定位 軸向定位軸向定位兩端凸緣；兩端凸緣； 周向定位周向定位緊定螺釘、銷釘。緊定螺釘、銷釘。 3. 3. 油孔及油槽：使油可靠地流到摩擦面。油孔及油槽：使油可靠地流到摩擦面。 軸向油槽軸向油槽單軸向油槽、雙軸向油槽單軸向油槽、雙軸向油槽 周向油槽周向油槽寬度一定時(shí)，設(shè)有周向油槽軸承寬度一定時(shí)，設(shè)有周向油槽軸承 的承載能力低于設(shè)有軸向油槽的軸承。的承載能力低于設(shè)有軸向油槽的軸承。 各種軸瓦材料的性能比較各種軸瓦材料的性能比較 滑動(dòng)軸承材料滑動(dòng)軸承材料 軸瓦材料 抗拉強(qiáng)

32、度b/ MPa 彈性模量 E/ GPa 密度/ gcm-3 熱導(dǎo)率/ W(m)-1 線脹系數(shù)/ 10-6-1 錫基軸承合金 8090 4857 73007380 33.538.5 23.1 鉛基軸承合金60802993001020020.925.124.028.0 銅基軸承合金 150700 75120 76009000 2771 1619 耐磨鑄鐵200350 表表22-1 22-1 各種軸瓦材料的物理性能各種軸瓦材料的物理性能 表表22-2 22-2 各種軸瓦材料的使用性能比較各種軸瓦材料的使用性能比較 滑動(dòng)軸承材料滑動(dòng)軸承材料 金 屬 材 料 非 金 屬 材 料 (含油)粉 末冶金材 料

33、 錫(鉛)基 軸承合金 銅基軸 承合 金 銅鉛 合金 鑄 鐵 塑料 木材 橡膠 炭石墨 承載能力尚可 良 良 良 尚可 差 差 差 尚可 減摩性 優(yōu) 中等 良 中 等 中等 優(yōu) 優(yōu) 良 中等 耐磨性尚可 優(yōu)中等優(yōu)中等 尚可差 尚可中等 順應(yīng)性優(yōu) 尚可差差 優(yōu)良優(yōu)中等 差 12-5 12-5 不完全液體潤滑滑動(dòng)軸承的設(shè)計(jì)計(jì)算不完全液體潤滑滑動(dòng)軸承的設(shè)計(jì)計(jì)算 （三）設(shè)計(jì)計(jì)算（三）設(shè)計(jì)計(jì)算 已知條件：已知條件：d(d(軸頸直徑軸頸直徑) )、n (n (轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)速) )、P(P(軸承載荷軸承載荷) ) 不完全液體潤滑滑動(dòng)軸承用于：速度較低、載荷不大、工作要求不完全液體潤滑滑動(dòng)軸承用于：速度較低、載荷不

34、大、工作要求 不高的場合。不高的場合。 一、一、 徑向滑動(dòng)軸承的計(jì)算徑向滑動(dòng)軸承的計(jì)算 （一）主要失效形式：磨損、膠合（一）主要失效形式：磨損、膠合 （二）設(shè)計(jì)準(zhǔn)則：保持邊界膜，防止過度磨損（二）設(shè)計(jì)準(zhǔn)則：保持邊界膜，防止過度磨損 設(shè)計(jì)步驟：設(shè)計(jì)步驟： 1.1.確定軸承類型，選擇軸瓦材料確定軸承類型，選擇軸瓦材料 表表12122 2、表、表12123 3 2.2.確定軸瓦寬度確定軸瓦寬度B B：選定：選定B/ dB/ d，根據(jù)已知，根據(jù)已知d d即可定即可定B B 12-5 12-5 不完全液體潤滑不完全液體潤滑 滑動(dòng)軸承的設(shè)計(jì)計(jì)算滑動(dòng)軸承的設(shè)計(jì)計(jì)算 3. 3. 軸承工作能力驗(yàn)算軸承工作能力驗(yàn)

35、算 比壓比壓p p的驗(yàn)算：的驗(yàn)算：防止過度磨損防止過度磨損 式中：式中：pp軸瓦材料的許用比軸瓦材料的許用比 壓。查表壓。查表12122 2、表、表12123 3 f pv f pv值驗(yàn)算（值驗(yàn)算（f f 為摩擦系數(shù)）：為摩擦系數(shù)）： 限制軸承表面發(fā)熱量，防止邊界膜破裂限制軸承表面發(fā)熱量，防止邊界膜破裂 d n F B 軸頸圓周速度軸頸圓周速度V V的驗(yàn)算：限制由于安裝誤差，使軸的驗(yàn)算：限制由于安裝誤差，使軸 承邊緣壓力增大，當(dāng)承邊緣壓力增大，當(dāng)V V過大時(shí)，造成軸承邊緣工作溫過大時(shí)，造成軸承邊緣工作溫 度過高。度過高。 312212V V 100060 dn V 、表、表表表式中式中 4.

36、4. 選擇軸承的配合選擇軸承的配合 根據(jù)不同使用要求，保證一定的旋轉(zhuǎn)精度，根據(jù)不同使用要求，保證一定的旋轉(zhuǎn)精度， 按表按表12124 4合理選擇軸承的配合，以保證一定合理選擇軸承的配合，以保證一定 的間隙。的間隙。 二、止推滑動(dòng)軸承的計(jì)算二、止推滑動(dòng)軸承的計(jì)算 1. 1. 驗(yàn)算軸承的平均壓力驗(yàn)算軸承的平均壓力 p )dd( 4 z F A F p 2 1 2 2 aa F Fa a軸向載荷，軸向載荷，N N z z環(huán)的數(shù)目環(huán)的數(shù)目 pp許用壓力，許用壓力，MpaMpa 見表見表12127 7 s/m 100060 dn V MPa dbz F p a s/mMPa bz60000 nF pV

37、a 式中：式中：b b軸頸環(huán)形工作寬度，軸頸環(huán)形工作寬度，mm mm n n軸頸的轉(zhuǎn)速，軸頸的轉(zhuǎn)速，r/min r/min v v軸頸的圓周速度，軸頸的圓周速度，m/s m/s pv pv pvpv 的許用值，的許用值，MPaMPa m/s , m/s , 見表見表12127 7 2. 2. 驗(yàn)算軸承的驗(yàn)算軸承的pvpv值值 12-6 12-6 流體動(dòng)力潤滑徑向滑動(dòng)軸承設(shè)計(jì)計(jì)算流體動(dòng)力潤滑徑向滑動(dòng)軸承設(shè)計(jì)計(jì)算 按摩擦表面間油膜形成原理分為：按摩擦表面間油膜形成原理分為： 流體動(dòng)力潤滑流體動(dòng)力潤滑動(dòng)壓軸承動(dòng)壓軸承 流體靜力潤滑流體靜力潤滑靜壓軸承靜壓軸承 一流體動(dòng)力潤滑的基本方程（雷諾方程）一流

38、體動(dòng)力潤滑的基本方程（雷諾方程） 基本方程：建立流體動(dòng)力潤滑的條件；油膜壓基本方程：建立流體動(dòng)力潤滑的條件；油膜壓 力的分布情況。力的分布情況。 兩平板被一層油膜完全隔開，兩平板被一層油膜完全隔開， 一定，一定， A A（動(dòng)板），（動(dòng)板），B B（定板），取一微單元體。（定板），取一微單元體。 12-6 12-6 流體動(dòng)力潤滑徑向流體動(dòng)力潤滑徑向 滑動(dòng)軸承設(shè)計(jì)計(jì)算滑動(dòng)軸承設(shè)計(jì)計(jì)算 假定：假定： 層流層流 沿沿Z Z軸方向無流動(dòng)軸方向無流動(dòng) 流體不可壓縮流體不可壓縮 忽略流體的慣性力和重力忽略流體的慣性力和重力 粘度與壓力無關(guān)粘度與壓力無關(guān) 相對(duì)運(yùn)動(dòng)表面為理想光滑表面相對(duì)運(yùn)動(dòng)表面為理想光滑表面

39、x y z v B A dxdz dy pdydz dxdz dxdz)dy y ( dydz)dx x p p( 沿沿x x方向的平衡條件：方向的平衡條件： x=0 x=0 y v yx p 0dxdz)dy y (dxdzdydz)dx x p p(pdydz 由牛頓粘性液摩擦定律由牛頓粘性液摩擦定律 整理后得整理后得 x p 2 )yh(y h )yh(V v h V x p 2 h C0vhy VCVv0y CC CyCy) x p ( 2 1 v vxy x p1 y v y v x p 1 2 21 21 2 2 2 2 2 代入公式得：代入公式得： 時(shí)，時(shí)，當(dāng)當(dāng) 時(shí)，時(shí)，當(dāng)當(dāng) 由

40、邊界條件確定由邊界條件確定、積分常數(shù)積分常數(shù) 方向油層的運(yùn)動(dòng)速度方向油層的運(yùn)動(dòng)速度積分兩次，求得沿積分兩次，求得沿對(duì)對(duì) 或或代入：代入： 根據(jù)無側(cè)漏條件及流量連續(xù)性定理，在根據(jù)無側(cè)漏條件及流量連續(xù)性定理，在 單位時(shí)間內(nèi)流過各剖面的流量應(yīng)相等，任意單位時(shí)間內(nèi)流過各剖面的流量應(yīng)相等，任意 剖面上的流量為剖面上的流量為 h 0 vdyQ ) x p 12 h ( dx d dx dh 2 V 0) x p 12 h ( dx d dx dh 2 V dx dQ x p 12 h 2 Vh dy x p 2 )yh(y h )yh(V Q v 3 3 3 h 0 ：雷諾方程的一般表達(dá)式雷諾方程的一般表

41、達(dá)式 代入積分：代入積分：將將 沿油壓最大處沿油壓最大處 方向呈線性分布方向呈線性分布該處油層速度沿該處油層速度沿 的油膜厚度為的油膜厚度為即即 y ,h0 x p pp 0 max 為什麼收斂性楔形間隙能形成動(dòng)壓油膜？平為什麼收斂性楔形間隙能形成動(dòng)壓油膜？平 行間隙、發(fā)散性楔形間隙呢？行間隙、發(fā)散性楔形間隙呢？ P P P P Q Q 木楔木楔 P P 水楔水楔油楔油楔 A A v v B B P P 1. 1. 平行間隙平行間隙 油層速度沿油層速度沿y y方向呈三角形分布，各截面流量方向呈三角形分布，各截面流量 、流速相同、流速相同 出出進(jìn)進(jìn)出出進(jìn)進(jìn) 0PPQQ 沒有油壓，油膜不能承受載荷

42、，接觸面直接沒有油壓，油膜不能承受載荷，接觸面直接 接觸，無法實(shí)現(xiàn)液體摩擦。接觸，無法實(shí)現(xiàn)液體摩擦。 V v V=0 v P v x y h0 V=0 2. 2. 收斂性楔形間隙收斂性楔形間隙 油由大口進(jìn)小口出，因?yàn)橛筒挥陀纱罂谶M(jìn)小口出，因?yàn)橛筒?可壓縮，流量守恒，所以油膜可壓縮，流量守恒，所以油膜 建立起油壓，以保持流量守恒。建立起油壓，以保持流量守恒。 油壓與外載荷油壓與外載荷P P平衡。平衡。 各截面油層速度分布各截面油層速度分布= = 線性分布線性分布+ +拋物線分布拋物線分布 該截面僅有速度流動(dòng)沒有壓力流動(dòng)，因此呈三角該截面僅有速度流動(dòng)沒有壓力流動(dòng)，因此呈三角 形分布。形分布。 同理

43、可證：發(fā)散性楔形間隙，油膜亦不能建立油壓。同理可證：發(fā)散性楔形間隙，油膜亦不能建立油壓。 結(jié)論：結(jié)論：收斂性楔形間隙收斂性楔形間隙可以建立流體動(dòng)壓潤滑。可以建立流體動(dòng)壓潤滑。 建立流體動(dòng)力潤滑的條件：建立流體動(dòng)力潤滑的條件： 1.1.相對(duì)運(yùn)動(dòng)兩表面間必須形成收斂性楔形間隙相對(duì)運(yùn)動(dòng)兩表面間必須形成收斂性楔形間隙. . )hh 0 （即（即 2. 2. 相對(duì)運(yùn)動(dòng)兩表面必須有一定的潤滑速度相對(duì)運(yùn)動(dòng)兩表面必須有一定的潤滑速度V V x p V 當(dāng)當(dāng)V V下降到一定程度，不足以承受外下降到一定程度，不足以承受外 載荷時(shí)，失效。載荷時(shí)，失效。 3. 3. 流體必須有一定粘度，供油量充足。流體必須有一定粘度

44、，供油量充足。 承載能力承載能力 x p 二二 徑向滑動(dòng)軸承形成流體動(dòng)力潤滑的過程徑向滑動(dòng)軸承形成流體動(dòng)力潤滑的過程 向心軸承建立液體動(dòng)壓潤滑的過程可分為三個(gè)階段：向心軸承建立液體動(dòng)壓潤滑的過程可分為三個(gè)階段： 軸的啟動(dòng)階段；軸的啟動(dòng)階段； 不穩(wěn)定潤滑階段：不穩(wěn)定潤滑階段： 軸頸沿軸承內(nèi)壁上爬，不時(shí)發(fā)生表面接觸的摩擦；軸頸沿軸承內(nèi)壁上爬，不時(shí)發(fā)生表面接觸的摩擦； 液體動(dòng)壓潤滑運(yùn)行階段：液體動(dòng)壓潤滑運(yùn)行階段： 這時(shí)由于轉(zhuǎn)速足夠高，帶入到摩擦面間的油量充這時(shí)由于轉(zhuǎn)速足夠高，帶入到摩擦面間的油量充 足，能形成楔形油膜，將軸抬起。足，能形成楔形油膜，將軸抬起。 軸中心的位置將隨著轉(zhuǎn)速與載荷的不同而不斷

45、地軸中心的位置將隨著轉(zhuǎn)速與載荷的不同而不斷地 改變。改變。 則承載能力則承載能力在一般情況下在一般情況下P,n 軸心軌跡 n=0n00nn 三三 徑向滑動(dòng)軸承的幾何關(guān)系和承載量系數(shù)徑向滑動(dòng)軸承的幾何關(guān)系和承載量系數(shù) 1. 1. 向心軸承的幾何關(guān)系向心軸承的幾何關(guān)系 用極坐標(biāo)表示比較方便，用極坐標(biāo)表示比較方便，oooo1 1極坐標(biāo)軸。極坐標(biāo)軸。 軸承間隙：軸承間隙： =D-d=D-d， =R-r, =R-r, = = /d=/d= /r/r 偏位角偏位角 a a，液體動(dòng)壓油膜起始角，液體動(dòng)壓油膜起始角 1 1，終止角，終止角 2 2 油膜厚度油膜厚度h h，最小油膜厚度，最小油膜厚度h hmin

46、 min，最大比壓處油 ，最大比壓處油 膜厚度膜厚度h h0 0 偏心距偏心距e e，相對(duì)偏心距，相對(duì)偏心距 e )1(r)1(erRh )cos1(h )cos1(coseoa)rR(h min 00 同理同理 2. 2. 承載量系數(shù)承載量系數(shù)C Cp p 雷諾方程用極坐標(biāo)表示：令雷諾方程用極坐標(biāo)表示：令dxdx=rd=rd ，V=rV=r ，將，將h,hh,h0 0 代入代入 d )cos1( )cos(cos 6 d )cos1( )cos1()cos1( 6dp 3 0 2 3 0 2 d )cos1( )cos(cos 6p 1 3 0 2 剖面處的作用力剖面處的作用力任意任意 rd

47、pprd 上的壓力：上的壓力：作用在微弧作用在微弧 2 11 2 1 2 1 d)cos(d )cos1( )cos(cos r 6 d)cos(rppp rd)cos(p)(180cospp a3 0 2 ayy aay ：度上的垂直分力總和為度上的垂直分力總和為軸承橫剖面處，單位長軸承橫剖面處，單位長 ：在外載荷方向上的分力在外載荷方向上的分力 油膜承載能力理論上油膜承載能力理論上p py y B B。但因側(cè)漏，沿。但因側(cè)漏，沿z z軸軸 方向的壓力呈拋物線分布。方向的壓力呈拋物線分布。 有關(guān)有關(guān)及及修正系數(shù)，與修正系數(shù)，與式中：式中： 表達(dá)式為：表達(dá)式為： d/BC ) B z2 (1

48、Cpp 2 yy 軸軸承承包包角角：（ 承承載載量量系系數(shù)數(shù) 令令 油油膜膜承承載載能能力力 VB2 F dB F C )360,180,120 ),d/B( fdz) B z2 (1 C d)cos(d )cos1( )cos(cos 3C C dB C rB 2dz) B z2 (1 C d)cos(d )cos1( )cos(cos r 6 dzpF 22 p 2 2 B 2 B a3 0 p p2p2 2 2 B 2 B a3 0 2 2 B 2 B y 2 11 2 11 數(shù)值解。數(shù)值解。時(shí)的時(shí)的列出表格，書中給出列出表格，書中給出 ，有限元，差分法）求出有限元，差分法）求出利用計(jì)算

49、機(jī)（數(shù)值解，利用計(jì)算機(jī)（數(shù)值解， p p C180 C ( (四）最小油膜厚度四）最小油膜厚度h hmin min 確定確定查表查表，根據(jù)根據(jù)其中其中 812d/BC )1(rh p min 、使用的影響。、使用的影響。考慮結(jié)構(gòu)、制造、安裝考慮結(jié)構(gòu)、制造、安裝 安全裕度安全裕度（ 不平度不平度軸頸及軸承表面平均軸頸及軸承表面平均 臨界最小油膜厚度。臨界最小油膜厚度。式中式中 式式液體摩擦狀態(tài)的判斷液體摩擦狀態(tài)的判斷 有限制：有限制：對(duì)對(duì) 。，隨隨 )25 . 1 hh h)25 . 1(h h hF 21 21cmincmin cminmin min min 四四 軸承的熱平衡計(jì)算軸承的熱平衡

50、計(jì)算防止軸承過熱防止軸承過熱 熱平衡：發(fā)熱量熱平衡：發(fā)熱量= =散熱量散熱量 H = HH = H1 1 + H + H2 2 )tt (dB)tt ( cQfpV i0si0 式中：式中：Q Q耗油量，由耗油量系數(shù)求出。耗油量，由耗油量系數(shù)求出。(m(m3 3/s)/s) 油的密度。礦物油油的密度。礦物油 =850=850 900kg/m900kg/m3 3 C C油的比熱。礦物油油的比熱。礦物油 c=1675c=1675 2090J/(kg2090J/(kgcc） t t0 0油的出口溫度（油的出口溫度（cc） t ti i油的入口溫度（油的入口溫度（cc） t ti i 35 35 40

51、 40 cc s s散熱系數(shù)，隨軸承結(jié)構(gòu)和散熱條件而定。散熱系數(shù)，隨軸承結(jié)構(gòu)和散熱條件而定。 輕型結(jié)構(gòu)：周圍介質(zhì)溫度高，散熱困難（軋鋼機(jī)）：輕型結(jié)構(gòu)：周圍介質(zhì)溫度高，散熱困難（軋鋼機(jī)）： s s =50W/(m =50W/(mc) c) 中型結(jié)構(gòu)：一般通風(fēng)條件：中型結(jié)構(gòu)：一般通風(fēng)條件： s s =80W/(m =80W/(mc) c) 重型結(jié)構(gòu)：良好冷卻條件：重型結(jié)構(gòu)：良好冷卻條件： s s =140W/(m =140W/(mc)c) 。單位為單位為為潤滑油的動(dòng)力粘度，為潤滑油的動(dòng)力粘度， ；位為位為為軸承的平均壓力，單為軸承的平均壓力，單的單位為的單位為、 ；為軸頸角速度，單位為為軸頸角速度

52、，單位為 時(shí)，時(shí)，（的軸承的軸承對(duì)于對(duì)于 的系數(shù)，的系數(shù)，為隨軸承寬徑比而變化為隨軸承寬徑比而變化式中式中 摩擦系數(shù)，摩擦系數(shù)， 查出。查出。由圖由圖及偏心率及偏心率根據(jù)寬徑比根據(jù)寬徑比 數(shù)，數(shù)，耗油量系數(shù)，無綱量耗油量系數(shù)，無綱量式中：式中： sPa Pap;mmdB s/rad ; 11d/B;)B/d1d/B 55. 0 p ff 1612d/B VBd Q C V ) VBd Q (c p) f ( ttt 5 . 1 s i0 軸承由入口到出口溫度不斷升高，軸承中各點(diǎn)軸承由入口到出口溫度不斷升高，軸承中各點(diǎn) 溫度不同，一般采用計(jì)算平均溫度來限制溫升溫度不同，一般采用計(jì)算平均溫度來限制

53、溫升 不致過高。不致過高。 ；校核入口溫度校核入口溫度計(jì)算計(jì)算設(shè)計(jì)時(shí)先選定設(shè)計(jì)時(shí)先選定 潤滑油平均溫度：潤滑油平均溫度： 2 t tt ttt C75 2 t tt mi im im 當(dāng)當(dāng)t ti i35-40C35-40C，軸承易于建立熱平衡，承載能力，軸承易于建立熱平衡，承載能力 富裕，應(yīng)降低富裕，應(yīng)降低t tm m并適當(dāng)降低軸瓦及軸頸表面光潔并適當(dāng)降低軸瓦及軸頸表面光潔 度，再進(jìn)行計(jì)算。度，再進(jìn)行計(jì)算。 當(dāng)當(dāng)t ti i35-40C35-40C，軸承不易于建立熱平衡，需加，軸承不易于建立熱平衡，需加 大間隙，適當(dāng)提高摩擦表面光潔度。大間隙，適當(dāng)提高摩擦表面光潔度。 軸承冷卻方法：水套，加

54、快循環(huán)。軸承冷卻方法：水套，加快循環(huán)。 五五 參數(shù)選擇參數(shù)選擇 1. 1. 寬徑比寬徑比B/d=0.3-1.5B/d=0.3-1.5 寬徑比小，有利于提高運(yùn)轉(zhuǎn)穩(wěn)定性，增大端泄寬徑比小，有利于提高運(yùn)轉(zhuǎn)穩(wěn)定性，增大端泄 漏量以降低溫升。但軸承寬度減小，軸承承載漏量以降低溫升。但軸承寬度減小，軸承承載 能力也隨之降低。能力也隨之降低。 高速重載軸承溫升高，寬徑比宜取小值；低速高速重載軸承溫升高，寬徑比宜取小值；低速 重載軸承，為提高軸承整體剛性，寬徑比宜取重載軸承，為提高軸承整體剛性，寬徑比宜取 大值；高速輕載軸承，如對(duì)軸承剛性無過高要大值；高速輕載軸承，如對(duì)軸承剛性無過高要 求，可取小值；需要對(duì)軸

55、有較大支撐剛性的機(jī)求，可取小值；需要對(duì)軸有較大支撐剛性的機(jī) 床軸承，宜取較大值。床軸承，宜取較大值。 2. 2. 相對(duì)間隙相對(duì)間隙 相對(duì)間隙主要根據(jù)載荷和速度選取。速度相對(duì)間隙主要根據(jù)載荷和速度選取。速度 愈高，愈高， 值應(yīng)愈大；載荷愈大，值應(yīng)愈大；載荷愈大， 值應(yīng)愈小。值應(yīng)愈小。 此外，直徑大、寬徑比小，調(diào)心性能好，加工此外，直徑大、寬徑比小，調(diào)心性能好，加工 精度高時(shí)，精度高時(shí)， 值取小值，反之取大值。值取小值，反之取大值。 一般機(jī)器常用的一般機(jī)器常用的B/dB/d值為：值為： 汽輪機(jī)、鼓風(fēng)機(jī)汽輪機(jī)、鼓風(fēng)機(jī)B/d=0.3-1B/d=0.3-1； 電動(dòng)機(jī)、發(fā)電機(jī)、離心泵、齒輪變速器電動(dòng)機(jī)、發(fā)

56、電機(jī)、離心泵、齒輪變速器B/d=0.6-1.5B/d=0.6-1.5； 機(jī)床、拖拉機(jī)機(jī)床、拖拉機(jī)B/d=0.8-1.2B/d=0.8-1.2； 軋鋼機(jī)軋鋼機(jī)B/d=0.6-0.9B/d=0.6-0.9。 一般軸承，按轉(zhuǎn)速取一般軸承，按轉(zhuǎn)速取 值的經(jīng)驗(yàn)公式為值的經(jīng)驗(yàn)公式為 ： 9 31 9 4 10 60/n 式中：式中： n n 為軸為軸 頸轉(zhuǎn)速頸轉(zhuǎn)速r/minr/min 一般機(jī)器中常用的一般機(jī)器中常用的 值為：值為： 汽輪機(jī)、電動(dòng)機(jī)、齒輪減速器汽輪機(jī)、電動(dòng)機(jī)、齒輪減速器 =0.001-0.002; =0.001-0.002; 軋鋼機(jī)、鐵路車輛軋鋼機(jī)、鐵路車輛 =0.002-0.0015; =

57、0.002-0.0015; 機(jī)床、內(nèi)燃機(jī)機(jī)床、內(nèi)燃機(jī) =0.002-0.00125; =0.002-0.00125; 鼓風(fēng)機(jī)、離心泵鼓風(fēng)機(jī)、離心泵 =0.001-0.003;=0.001-0.003; 3. 3. 粘度粘度 粘度對(duì)軸承的承載能力、功耗和溫升影響很大，粘度對(duì)軸承的承載能力、功耗和溫升影響很大， 通常按平均溫度計(jì)算潤滑油粘度。通常按平均溫度計(jì)算潤滑油粘度。 平均溫度過低，則油的粘度較大，算出的承載能平均溫度過低，則油的粘度較大，算出的承載能 力偏高；反之，則承載能力偏低。力偏高；反之，則承載能力偏低。 設(shè)計(jì)時(shí)，可先假定軸承平均溫度，（一般取設(shè)計(jì)時(shí)，可先假定軸承平均溫度，（一般取 t

58、 tm m=50=50 75C)75C)初選粘度，進(jìn)行初步設(shè)計(jì)計(jì)算。最初選粘度，進(jìn)行初步設(shè)計(jì)計(jì)算。最 后再通過熱平衡計(jì)算來驗(yàn)算入口油溫后再通過熱平衡計(jì)算來驗(yàn)算入口油溫t ti i 是否在是否在 3535 40C40C之間，否則應(yīng)重新選擇粘度再作計(jì)算。之間，否則應(yīng)重新選擇粘度再作計(jì)算。 對(duì)于一般軸承，也可按軸頸轉(zhuǎn)速對(duì)于一般軸承，也可按軸頸轉(zhuǎn)速n(r/min)n(r/min)先初估先初估 油的動(dòng)力粘度，即：油的動(dòng)力粘度，即： sPa 10 60 n 6 7 3 1 最后再驗(yàn)算入口油溫。最后再驗(yàn)算入口油溫。 。及動(dòng)力粘度及動(dòng)力粘度，重新確定運(yùn)動(dòng)粘度，重新確定運(yùn)動(dòng)粘度然后查圖然后查圖 牌號(hào)。牌號(hào)。選定

59、全損耗系統(tǒng)用油的選定全損耗系統(tǒng)用油的參照表參照表 選定平均油溫選定平均油溫 ，計(jì)算相應(yīng)的運(yùn)動(dòng)粘度計(jì)算相應(yīng)的運(yùn)動(dòng)粘度由式由式 mm tt m 94 14 ,t 六六 液體摩擦向心滑動(dòng)軸承的設(shè)計(jì)液體摩擦向心滑動(dòng)軸承的設(shè)計(jì)框圖框圖 F、d、n工作條件 選B/d 計(jì)算：p、pv、v P=p、 pv=pv、v(1.5 2)hminc 開始 否 或 否 否 1 選 f 選配合 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 結(jié)束 1 否 或 2 (22-16) m e p F n 滑動(dòng)軸承的設(shè)計(jì)計(jì)算滑動(dòng)軸承的設(shè)計(jì)計(jì)算 pm是軸承平均載荷,pm=F/(BD);是 相對(duì)間隙；e是潤滑油有效黏度； n是軸頸轉(zhuǎn)速。 軸承特性數(shù)F F 可以建立圓軸承在

60、穩(wěn)態(tài)條件下、不同寬徑比時(shí),軸承特 性數(shù)F F與偏心率的關(guān)系曲線。同樣可以建立軸承的功 耗、流量、偏位角等特性數(shù)與偏心率的關(guān)系曲線。當(dāng) 載荷、轉(zhuǎn)速已知，選定直徑、寬度、間隙和潤滑劑之后， 利用關(guān)系曲線可以查出偏心率，再利用這些圖表根據(jù) 偏心率可以求出功耗、流量和偏位角。 滑動(dòng)軸承的設(shè)計(jì)計(jì)算滑動(dòng)軸承的設(shè)計(jì)計(jì)算 滑動(dòng)軸承的設(shè)計(jì)計(jì)算滑動(dòng)軸承的設(shè)計(jì)計(jì)算 3.參數(shù)選取 寬徑比(B/ /D)。 一般情況建議在0.2-1.5范圍內(nèi)選取， 相對(duì)間隙() 潤滑油粘度 () 最小油膜厚度( h2 )， h2min=S(Ra1+ Ra2) 表面粗糙度 Ra值一般在0.2-0.8 m范圍內(nèi) 4.改變參數(shù)對(duì)軸承性能的影響