1、20212021年年1212月月2323日日機機 械械 原理及設計原理及設計（）其它型式滑動軸承簡介其它型式滑動軸承簡介一工作特點一工作特點1工作平穩、噪音小，承受沖擊與振動載荷工作平穩、噪音小，承受沖擊與振動載荷2徑向尺寸小（可用在徑向尺寸受限制的場合）徑向尺寸小（可用在徑向尺寸受限制的場合）3軸承特大特重型且需單件生產時軸承特大特重型且需單件生產時6可制成剖分式可制成剖分式4工作轉速特高的軸承工作轉速特高的軸承5特殊工作條件下特殊工作條件下2按潤滑狀態分按潤滑狀態分液體潤滑軸承液體潤滑軸承不完全液體潤滑軸承不完全液體潤滑軸承 液體動力潤滑軸承液體動力潤滑軸承 液體靜壓潤滑軸承液體靜壓潤滑軸

2、承 三主要設計內容三主要設計內容二類型二類型1按受載方向分按受載方向分徑向軸承：受徑向載荷徑向軸承：受徑向載荷止推軸承：受軸向載荷止推軸承：受軸向載荷軸承的型式與結構、軸瓦的結構與材料、軸承的結構軸承的型式與結構、軸瓦的結構與材料、軸承的結構參數、潤滑劑選擇與供應、軸承的工作能力及熱平衡參數、潤滑劑選擇與供應、軸承的工作能力及熱平衡計算。計算。一徑向軸承一徑向軸承 1整體式整體式缺點缺點：磨損后間隙不能調整磨損后間隙不能調整安裝時需作軸向移動，裝拆不方便安裝時需作軸向移動，裝拆不方便2剖分式剖分式3自動調心式自動調心式整體式滑動軸承整體式滑動軸承結構結構斜剖分式滑動軸承斜剖分式滑動軸承剖分式滑

3、動軸承剖分式滑動軸承結構結構徑向滑動軸承的結構徑向滑動軸承的結構調心滑動軸承調心滑動軸承可調間隙的滑動軸承可調間隙的滑動軸承二止推軸承二止推軸承 實心式實心式空心式空心式單環式單環式多環式多環式 a)實心式實心式 b)空心空心式式 c)單環式單環式 d)多環式多環式一磨粒磨損一磨粒磨損二刮傷二刮傷三膠合三膠合四疲勞剝落四疲勞剝落五腐蝕五腐蝕一對軸瓦材料的要求一對軸瓦材料的要求1良好的減摩性、耐磨性和抗膠合性良好的減摩性、耐磨性和抗膠合性2良好的順應性、嵌入性和磨合性良好的順應性、嵌入性和磨合性3足夠的強度和抗腐蝕性足夠的強度和抗腐蝕性二常用的軸瓦材料二常用的軸瓦材料1金屬材料金屬材料軸承合金軸

4、承合金(巴氏合金或白合金巴氏合金或白合金)：嵌入性與順嵌入性與順應性最好，磨合性良好，但強度低只作為軸承襯使應性最好，磨合性良好，但強度低只作為軸承襯使用。用于重載、中高速場合、價格較貴用。用于重載、中高速場合、價格較貴軸承合金：錫基軸承合金、鋁基軸承合金軸承合金：錫基軸承合金、鋁基軸承合金鋁基合金鋁基合金（略）（略）銅合金銅合金有較高的強度、較好的減摩性和耐磨性，青銅有較高的強度、較好的減摩性和耐磨性，青銅比黃銅好。其中比黃銅好。其中錫青銅錫青銅減摩性和耐磨性減摩性和耐磨性最好，但錫青最好，但錫青銅嵌入性、順應性、磨合性比軸承合金差，用于重載銅嵌入性、順應性、磨合性比軸承合金差，用于重載及中

5、速場合，價格較貴；鉛青銅抗粘附能力強，用于及中速場合，價格較貴；鉛青銅抗粘附能力強，用于重載及高速場合；鋁青銅的強度與硬度較高，抗粘附重載及高速場合；鋁青銅的強度與硬度較高，抗粘附能力差，用于重載及低速場合。能力差，用于重載及低速場合。應用廣泛應用廣泛銅合金銅合金錫青銅、鉛青銅、鋁青銅錫青銅、鉛青銅、鋁青銅青銅：青銅：黃銅黃銅灰鑄鐵、耐磨鑄鐵灰鑄鐵、耐磨鑄鐵（略）略）2粉末冶金材料（粉末冶金材料（多孔金屬材料）多孔金屬材料）燒結而成燒結而成3非金屬材料非金屬材料（塑料、橡膠、碳（塑料、橡膠、碳-石墨、木材等）石墨、木材等）鐵粉鐵粉+石墨石墨銅粉銅粉+石墨石墨含油軸承：使用前浸油含油軸承：使用前

6、浸油三軸瓦結構三軸瓦結構整體式軸瓦整體式軸瓦：整體、單層、雙層、多層卷制軸瓦：整體、單層、雙層、多層卷制軸瓦 （可在內表面（可在內表面鑲嵌金屬或非金屬的軸承襯鑲嵌金屬或非金屬的軸承襯）對開式軸瓦：厚壁與薄壁對開式軸瓦：厚壁與薄壁 厚壁厚壁用用鑄造鑄造方法制造，將軸承合金用離心鑄造法澆鑄方法制造，將軸承合金用離心鑄造法澆鑄在其表面，軸瓦內表面制出各種形式的榫頭、溝槽。在其表面，軸瓦內表面制出各種形式的榫頭、溝槽。 薄壁薄壁用雙金屬板用雙金屬板軋制軋制方法制造，用于汽車發動機，軸方法制造，用于汽車發動機，軸瓦剛性小，受力后形狀取決于軸承座的形狀，軸瓦與軸承瓦剛性小，受力后形狀取決于軸承座的形狀，軸

7、瓦與軸承座需精密加工。座需精密加工。軸瓦結構：由軸瓦結構：由13層材料制成層材料制成(軸瓦內表面結構軸瓦內表面結構 )四油孔和油槽四油孔和油槽非承載區非承載區承載區承載區油孔和油槽應開在非承載區油孔和油槽應開在非承載區對于液體動壓徑向軸承油槽有周向和軸向兩種對于液體動壓徑向軸承油槽有周向和軸向兩種整體軸套：油槽開在油膜厚度最大位置整體軸套：油槽開在油膜厚度最大位置.對開式：油槽開在剖分面處對開式：油槽開在剖分面處.油溝與油槽的位置；油溝與油槽的位置；不要開在軸承的承載區內，否則將急劇降低軸不要開在軸承的承載區內，否則將急劇降低軸承的承載能力承的承載能力油溝與油槽的形狀與位置油溝與油槽的形狀與位

8、置A失效形式失效形式: 邊界油膜破裂，引起過度磨損（膠合）邊界油膜破裂，引起過度磨損（膠合）B設計準則設計準則: 耐磨性條件（邊界油膜不破裂）耐磨性條件（邊界油膜不破裂）12-5 12-5 不完全液體潤滑滑動軸承的設計計算不完全液體潤滑滑動軸承的設計計算由于這類軸承的承載能力不僅與邊界膜的強度及破裂由于這類軸承的承載能力不僅與邊界膜的強度及破裂溫度有關，而且與軸承的材料、軸頸及軸承表面粗糙溫度有關，而且與軸承的材料、軸頸及軸承表面粗糙度、潤滑油的供給量等因素有密切的關系，度、潤滑油的供給量等因素有密切的關系，因此在工因此在工程上常以維持邊界膜不遭破壞為最低設計要求，采用程上常以維持邊界膜不遭破

9、壞為最低設計要求，采用簡化的條件性計算方法簡化的條件性計算方法，該方法只適用與一般對工作，該方法只適用與一般對工作可靠性要求不高的低速、重載或間隙工作的滑動軸承。可靠性要求不高的低速、重載或間隙工作的滑動軸承。一徑向軸承一徑向軸承 pV1910013FnpVV100060dnVpdBFp驗算驗算p是為了防止工作壓力過大，引起劇烈磨損是為了防止工作壓力過大，引起劇烈磨損驗算驗算pv是為了控制溫升、防止膠合。是為了控制溫升、防止膠合。驗算驗算v是為了防止滑動速度過高而加速磨損，而是為了防止滑動速度過高而加速磨損，而且也可防止局部且也可防止局部pv值過高，引起局部膠合。值過高，引起局部膠合。選取滑動

10、軸承的配合選取滑動軸承的配合 ：H9/d9、H8/f7、H7/f6二止推滑動軸承二止推滑動軸承 pVbZ60000nFpVpdd4ZFpa2122asm100060n2ddVddb1212式中一液體動力潤滑的基本方程一液體動力潤滑的基本方程假設假設 忽略壓力對粘度的影響忽略壓力對粘度的影響 沿沿 x 向作層流向作層流Re 2000 沿沿 z 向無流動向無流動 油不可壓縮油不可壓縮 油具有油性油具有油性 油的重力、慣性力不計油的重力、慣性力不計 y 向油壓不變向油壓不變取微元體取微元體22xyvxpyv0F分析分析vVxyv022yv022yv022yvF 油壓p分布曲線 h0 油層速度分布油層

11、速度分布yyhxp21yhhVv2Vhhxp1212VhQ03 單位寬流量單位寬流量h0h0dyyyhxp21yhhVvdyQ設在設在p=pmax處的油膜厚度為處的油膜厚度為h0，即該截面，即該截面處的流量為處的流量為Q=Vh0/203hhhV6xp二形成液體動壓潤滑的必要條件二形成液體動壓潤滑的必要條件1兩相對運動表面必須形成收斂油楔兩相對運動表面必須形成收斂油楔2兩表面有一定的相對運動速度，兩表面有一定的相對運動速度， 大口進，小口出大口進，小口出 3油有一定粘度，且供油充分油有一定粘度，且供油充分一建立液體動力潤滑的過程（分三個階段）一建立液體動力潤滑的過程（分三個階段）準備起動階段準備

12、起動階段不穩定潤滑階段（在摩擦力作用下沿孔壁爬行）不穩定潤滑階段（在摩擦力作用下沿孔壁爬行）液體動力潤滑運行階段液體動力潤滑運行階段12-7 12-7 液體動力潤滑徑向滑動軸承設計計算液體動力潤滑徑向滑動軸承設計計算 a)靜止靜止 b)啟動啟動 c)穩定運轉穩定運轉注意轉向與軸頸在軸承中的位置關系注意轉向與軸頸在軸承中的位置關系幾何參數與油幾何參數與油壓分布曲線壓分布曲線二幾何參數二幾何參數1r1eh0erd2rRdDmin最小油膜厚度偏心率相對間隙半徑間隙直徑間隙包角壓力最大處油膜厚度任一油膜厚度00cos1rhcos1rh 影響承載能力的七個因素影響承載能力的七個因素外載外載F、寬度、寬度

13、B、軸徑、軸徑 d、間隙、間隙()、偏心、偏心 e速度速度V、粘度、粘度。 四個無量綱量四個無量綱量pnCerdBp或承載量系數偏心率相對間隙寬徑比0 x,dB,Cfp三承載量系數三承載量系數Cprddxcos1rhcos1rhhhhV6xp0030用極坐標來積分用極坐標來積分Fppppyyy積分一次積分二次積分三次VB2FC2pPy為為P在外載荷方向上的分量（力的分解）在外載荷方向上的分量（力的分解）Py為軸承在單位寬度上的油膜承載力（從為軸承在單位寬度上的油膜承載力（從1到到2進進行積分）（行積分）（為考慮端泄的影響對為考慮端泄的影響對Py進行修正）進行修正）P為對應任意為對應任意角任意位

14、置的壓力（從角任意位置的壓力（從1到到進進行積分）行積分）F為油膜的總的承載能力（從為油膜的總的承載能力（從-B/2到到+B/2進行積進行積分）分）dZBZ21cdcosdcos1Bcoscos3CC202B2B30pp211 承載量系數式中Cp求取求取計算機數值分析（數值積分）計算機數值分析（數值積分） 實驗（實驗（表表128）B軸承寬度軸承寬度m F外載外載N V圓周速度圓周速度m/s 動力粘度動力粘度 Ns/m2VB2FC2p四膜厚條件四膜厚條件 h1rhmin 2z1zRRSh式中：式中：S 安全系數通常安全系數通常 S2 Rz1、Rz2 軸頸、軸瓦的軸頸、軸瓦的粗糙度十點高度粗糙度十

15、點高度分析分析minmin0001hehe時時e偏心率r相對間隙相似條件相似條件B/d、 相同相同Cp 相等相等minpphC,dBC求查minpminphxCnhxCF總結總結分析分析VB2FC2ph1rhmin一定時),/(dBCp五熱平衡計算五熱平衡計算ios2io1ttdBHttcQHfFVHVVBdQcpfVBddBVBdQcBdVfFVtttssio控制油溫，保證液體潤滑控制油溫，保證液體潤滑目的目的發熱量發熱量 H= 散熱量散熱量(H1+H2)條件條件溫升入口溫度出口溫度傳熱系數密度比熱容摩擦系數耗油量系數tC4035tttc55.0pwffBdVQoiios式中式中C752tt

16、2tttoioim設計時，先假設一個平均溫度設計時，先假設一個平均溫度tm（75）VB2FC2p求假設假設 tm 查查查查 ， 求求 t 校核入口溫度校核入口溫度ti求求 hminBdVQ查校核校核hminh其它參數其它參數若若ti3540，易于建立熱平衡，易于建立熱平衡若若ti3540，不易于建立熱平衡，不易于建立熱平衡2ttmti曲線摩擦特性曲線pnff六參數選擇六參數選擇1寬徑比寬徑比 B/dB/d 小小結構緊湊結構緊湊B/d 過小過小端泄嚴重端泄嚴重 承載能力低承載能力低B/d 大大承載能力大承載能力大 端泄少端泄少 易發熱易發熱一般一般 B/d =0.31.5 推薦推薦 B/d =1問題問題：如何理解：如何理解若若ti3540，易于建立熱平衡，易于建立熱平衡若若ti3540，不易于建立熱平衡，不易于建立熱平衡2相對間隙