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1、第13章 滑动轴承,13.1 滑动轴承的特点、类型和应用,13.1.1 滑动轴承的特点,1. 结构简单，制造、加工、拆装方便。2. 面接触，承载能力大。3. 轴承工作面上的油膜有减振、抗冲击和消除噪声的作用。4. 处于液体摩擦状态下的滑动轴承，摩擦系数非常小，磨损很轻，寿命很长。5. 运转平稳，旋转精度高；6. 对大型轴承，制造成本较滚动轴承低。7. 径向尺寸较滚动轴承小。,13.1 滑动轴承的特点、类型和应用,13.1.2 滑动轴承的类型,按照轴承承受的载荷种类可以分为：1）向心滑动轴承（径向滑动轴承） 主要承受径向载荷Fr；2）推力滑动轴承 承受轴向载荷Fa。,13.1 滑动轴承的特点、类
2、型和应用,13.1.2 滑动轴承的类型,由轴承座和轴承套组成。轴承套压装在轴承座孔中，轴承座用螺栓与机座联接，顶部设有安装注油油杯的螺纹孔。轴套上开有油孔，并在其内表面开油沟以输送润滑油。,一、向心滑动轴承,1.整体式向心滑动轴承,13.1 滑动轴承的特点、类型和应用,13.1.2 滑动轴承的类型,特点：1.结构简单、成本低。2.轴套磨损后，间隙无法调整。3.装拆不便（只能从轴端装拆）。应用：适于低速、轻载或间歇工作的机器。例如手动机械、农业机械等。,13.1 滑动轴承的特点、类型和应用,13.1.2 滑动轴承的类型,由轴承盖1、轴承座2、剖分轴瓦3和连接螺栓4组成。为了防止轴承盖和轴承座横向
3、错动和便于装配时对中，轴承盖和轴承座的剖分面做成阶梯状。中分面间放少量垫片，以便在轴瓦磨损后，用减少垫片的办法调节轴颈与轴瓦之间的间隙。,剖分式向心滑动轴承,螺纹孔,轴承座2,轴承盖1,连接螺栓4,剖分轴瓦3,2.剖分式向心滑动轴承,这种轴承所受的径向载荷方向一般不超过剖分面垂线左右35的范围，否则应该使用斜剖分面轴承。,13.1 滑动轴承的特点、类型和应用,13.1.2 滑动轴承的类型,进油孔,油沟,为使润滑油能均匀地分布到整个工作表面上，轴承盖上制有螺纹孔，以便安装油杯或油管。一般在不承受载荷的轴瓦表面开出油沟和油孔，否则会降低油膜的承载能力。轴向油沟也不应在轴瓦全长上开通，以免润滑油自油
4、沟端部大量泄漏。,13.1 滑动轴承的特点、类型和应用,13.1.2 滑动轴承的类型,油沟形式：按走向分沿轴向、绕周向、斜向、螺旋线等。,13.1 滑动轴承的特点、类型和应用,13.1.2 滑动轴承的类型,轴瓦宽度与轴颈直径之比B/d称为宽径比。液体摩擦的滑动轴承，常取B/d=0.51。非液体摩擦的滑动轴承，常取B/d=0.81.5。,13.1 滑动轴承的特点、类型和应用,13.1.2 滑动轴承的类型,二、推力滑动轴承,结构形式：,空心式轴颈接触面上压力分布较均匀，润滑条件比实心式要好。单环式利用轴颈的环形端面止推，结构简单，润滑方便，广泛用于低速、轻载的场合。多环式不仅能承受较大的轴向载荷，
5、有时还可承受 双向轴向载荷。各环间载荷分布不均。,13.1 滑动轴承的特点、类型和应用,13.1.2 滑动轴承的类型,结构特点： 在轴的端面、轴肩或安装圆盘上做成止推面。在止推环形面上，分布有若干有楔角的扇形块。其数量一般为6-12。,巴氏合金,13.1 滑动轴承的特点、类型和应用,13.1.2 滑动轴承的类型,类型：固定式倾角固定，顶部预留平台，用来承受停车后的轴向载荷。可倾式倾角随载荷、转速自行调整，性能优越。,巴氏合金,13.1 滑动轴承的特点、类型和应用,13.1.3 滑动轴承的应用,高速、高精度、重载、结构上要求剖分等场合。在大型汽轮机、发电机、压缩机、轧钢机及高速磨床上多采用滑动轴
6、承。 低速而带有冲击载荷的机器。如水泥搅拌机、滚筒清砂机、破碎机等冲压机械。农业机械中也多采用滑动轴承。,13.2 滑动轴承的材料与润滑,13.2.1 滑动轴承的材料,一、滑动轴承的失效形式滑动轴承的失效通常由多种原因引起，失效的形式有很多种，有时几种失效形式并存，相互影响。,13.2 滑动轴承的材料与润滑,13.2.1 滑动轴承的材料,（1）磨粒磨损,进入轴承间隙的硬颗粒物（如灰尘、砂砾等）有的嵌入轴承表面，有的游离于间隙中并随轴一起转动，它们都将对轴颈和轴承表面起研磨作用。在机器起动、停车或轴颈与轴承发生边缘接触时，他们都将加剧轴承磨损，导致几何形状改变、精度丧失，轴承间隙加大，使轴承性能
7、在预期寿命前急剧恶化。,13.2 滑动轴承的材料与润滑,13.2.1 滑动轴承的材料,（2）刮伤进入轴承间隙的硬颗粒或轴颈表面粗糙的轮廓峰顶，在轴承上划出线状伤痕，导致轴承因刮伤而失效。,（3）胶合（也称为烧瓦）当轴承温升过高，载荷过大，油膜破裂时，或在润滑油供应不足的条件下，轴颈和轴承的相对运动表面材料发生粘附和迁移，从而造成轴承损坏，有时甚至可能导致相对运动的中止。,13.2 滑动轴承的材料与润滑,13.2.1 滑动轴承的材料,（4）疲劳剥落在载荷反复作用下，轴承表面出现与滑动方向垂直的疲劳裂纹，当裂纹向轴承衬与衬背结合面扩展后，造成轴承衬材料的剥落。,（5）腐蚀润滑剂在使用中不断氧化，所
8、生成的酸性物质对轴承材料有腐蚀性。材料腐蚀易形成点状剥落。,13.2 滑动轴承的材料与润滑,13.2.1 滑动轴承的材料,轴瓦失效实例:,13.2 滑动轴承的材料与润滑,13.2.1 滑动轴承的材料,轴瓦材料的性能要求：,1.良好的减摩性、耐磨性和抗胶合性减摩性是指材料副具有低的摩擦系数。耐磨性是指材料的抗磨损性能（通常以磨损率表示）。抗胶合性是指材料的耐热性和抗粘附性。,13.2 滑动轴承的材料与润滑,13.2.1 滑动轴承的材料,2.良好的摩擦顺应性、嵌入性和磨合性摩擦顺应性是指材料通过表层弹塑性变形来补偿轴承滑动表面初始配合不良的能力。嵌入性是指材料容纳硬质颗粒嵌入，从而减轻轴承滑动表面
9、发生刮伤或磨粒磨损的性能。磨合性是指轴瓦与轴颈表面经过短期轻载运转后，易于形成相互吻合的表面粗糙度。,13.2 滑动轴承的材料与润滑,13.2.1 滑动轴承的材料,3.足够的强度和抗腐蚀能力4.良好的工艺性、经济性等应该指出的是：没有一种轴承材料全面具备上述性能，因而必须针对各种具体的情况，仔细进行分析后合理选用。,13.2 滑动轴承的材料与润滑,13.2.1 滑动轴承的材料,二、轴承材料,轴瓦可以由一种材料制造，也可以制成双金属轴瓦。为使轴瓦既有一定的强度，又有良好的减摩性，工程上常用浇铸或压合的方法在高强度的轴瓦内表面浇铸一层减摩性好的材料（如轴承合金），称为轴承衬。,13.2 滑动轴承的
10、材料与润滑,13.2.1 滑动轴承的材料,1.轴承合金,轴承合金是锡、铅、锑、铜的合金，它以锡或铅作为基体，其内含有锑锡（Sb-Sn）或铜锡（Cu-Sn）的硬晶粒。硬晶粒起抗磨作用，软基体则增加材料的塑性。轴承合金的弹性模量和弹性极限都很低，在所有轴承材料中，它的嵌入性及摩擦顺应性最好，很容易和轴颈磨合，也不易与轴颈发生胶合。,13.2 滑动轴承的材料与润滑,13.2.1 滑动轴承的材料,但轴承合金的强度很低，不能单独制作轴瓦，只能浇注在青铜、钢或铸铁轴瓦上作轴承衬。轴承合金适用于重载、中高速场合，价格较贵。工作温度：t120。,13.2 滑动轴承的材料与润滑,13.2.1 滑动轴承的材料,2
11、.青铜,青铜强度高、承载能力大、耐磨性和导热性都优于轴承合金。缺点是可塑性差、不易跑合、与之相配的轴颈必须淬硬。工作温度高达250。青铜有锡青铜、铅青铜和铝青铜等几种。锡青铜的减摩性和耐磨性最好，应用广泛。但锡青铜比轴承合金硬度高，磨合性及嵌入性差，适用于中速重载场合。铅青铜抗胶合能力强，适用于中速中载轴承。铝青铜的强度及硬度较高，抗胶合能力较差，适用于低速重载轴承。在一般机械中有50的滑动轴承采用青铜材料。,13.2 滑动轴承的材料与润滑,13.2.1 滑动轴承的材料,3.多孔质金属材料,用粉末冶金法制作的轴承，具有多孔组织，可存储润滑油。可用于加油不方便的场合。这种材料孔隙约占体积的103
12、5。使用前先把轴瓦在加热的油中浸渍数小时，使孔隙中充满润滑油，因而通常把这种材料制成的轴承称为含油轴承。它具有自润滑性。工作时，由于轴颈转动的抽吸作用及轴承发热时油的膨胀作用，油便进入摩擦表面间起润滑作用；不工作时，因毛细管作用，油便被吸回到轴承内部，故在相当长的时间内，即使不加油仍能很好的工作。但由于其韧性较小，故宜用于平稳无冲击载荷及中低速情况。,13.2 滑动轴承的材料与润滑,13.2.1 滑动轴承的材料,4.灰铸铁和耐磨铸铁,普通灰铸铁或加有镍、铬、钛等合金成分的耐磨灰铸铁，或者是球墨铸铁，都可以用作轴承材料。这类材料中的片状或球状石墨在材料表面上覆盖后，可以形成一层起润滑作用的石墨层
13、，故具有一定的减摩性和耐磨性。由于铸铁性脆、磨合性能差，故只适用于低速轻载和不受冲击载荷的场合。,13.2 滑动轴承的材料与润滑,13.2.1 滑动轴承的材料,5.橡胶,具有较大的弹性，能减轻振动使运转平稳，可用水润滑。主要用于以水作润滑剂或环境较脏污之处。橡胶轴承内壁上带有纵向沟槽，便于润滑剂的流通、加强冷却效果并冲走脏物。,13.2 滑动轴承的材料与润滑,13.2.1 滑动轴承的材料,6.工程塑料,具有摩擦系数低，可塑性、跑合性良好，耐磨、耐腐蚀，可用水、油及化学溶液等润滑的优点。缺点是导热性差，膨胀系数大，容易变形。为改善此缺陷，可作为轴承衬粘复在金属轴瓦上使用。,13.2 滑动轴承的材
14、料与润滑,13.2.2 滑动轴承的润滑,一、润滑剂润滑的目的主要是减少摩擦，降低磨损，提高轴承效率，同时还有散热冷却、缓冲吸振、密封和防锈的作用。润滑剂分为润滑油、润滑脂和固体润滑剂三类。,13.2 滑动轴承的材料与润滑,13.2.2 滑动轴承的润滑,1. 润滑油,润滑油是滑动轴承中应用最广的润滑剂，目前使用的润滑油多为矿物油。润滑油最重要的物理性能是粘度，它也是选择润滑油的主要依据。,13.2 滑动轴承的材料与润滑,13.2.2 滑动轴承的润滑,粘度标志着液体流动的内摩擦性能。粘度越大，内摩擦阻力越大，液体的流动性越差。粘度的大小可用动力粘度（又称绝对粘度）或运动粘度来表示。,动力粘度：设长
15、、宽、高各为1m的液体，使两平行平面产生1m/s的相对滑动速度所需的力为1 N，则认为这种液体具有1粘度单位的动力粘度，以表示，其单位是Ns/m2，或Pas（帕秒）。,13.2 滑动轴承的材料与润滑,13.2.2 滑动轴承的润滑,运动粘度：动力粘度与同温度下该液体的密度的比值，其单位为m2/s，该单位偏大，工程上多用mm2/s，即cSt(厘斯)。,工业上多用运动粘度标定润滑油的粘度。根据国家标准，润滑油产品油牌号一般按40C时的运动粘度平均值来划分，需要时可以查阅相关手册或资料。,13.2 滑动轴承的材料与润滑,13.2.2 滑动轴承的润滑,粘-温图,L-AN32,L-AN46,L-AN100
16、,L-AN150,润滑油的特性：1）温度t 2）压力p 但p 10Mpa时可忽略。选用原则：载荷大、转速低的轴承，宜选用粘度大的油；载荷小、转速高的轴承，宜选用粘度小的油；高温时，粘度应高一些；低温时，粘度可低一些。,13.2 滑动轴承的材料与润滑,13.2.2 滑动轴承的润滑,2.润滑脂,润滑脂是在润滑油中添加稠化剂（如钙、钠、铝、锂等金属）后形成的胶状润滑剂。因为它稠度大，不宜流失，所以承载能力较大，但它的物理、化学性质不如润滑油稳定，摩擦功耗也大，故不宜在温度变化大或高速条件下使用。适用于要求不高，难以经常供油，或者低速重载以及作摆动运动的轴承中。,13.2 滑动轴承的材料与润滑,13.
17、2.2 滑动轴承的润滑,目前使用最多的是钙基润滑脂，它有耐水性，常用于60C以下的各种机械设备中的轴承润滑。钠基润滑脂可用于115145C以下，但抗水性较差。锂基润滑脂性能优良，抗水性好，在20150C范围内广泛使用，可以代替钙基、钠基润滑脂。,13.2 滑动轴承的材料与润滑,13.2.2 滑动轴承的润滑,3.固体润滑剂,用于润滑油不能胜任工作的场合，如高温、低速重载、有环境清洁要求。使用方式： 1.调和在润滑油中；2.涂覆、烧结在摩擦表面形成覆盖膜； 3.混入金属或塑料粉末中烧结成型。,13.2 滑动轴承的材料与润滑,13.2.2 滑动轴承的润滑,常用的固体润滑剂有石墨、二硫化钼和聚氟乙烯树
18、脂。石墨性能稳定、t350 才开始氧化，可在水中工作。聚氟乙烯树脂摩擦系数低，只有石墨的一半。二硫化钼（MoS2）摩擦系数低，使用温度范围广 (-60-300 )，但遇水性能下降。,13.2 滑动轴承的材料与润滑,13.2.2 滑动轴承的润滑,二、润滑装置,为了保证轴承良好的润滑状态，除了合理选择润滑剂之外，合理选择供油方法和润滑装置也是十分重要的。1）润滑油：润滑油的供油方法有间歇供油和连续供油两种。间歇供油有手工油壶注油和油杯注油供油。这种方法只适用于低速不重要的轴承或间歇工作的轴承。,13.2 滑动轴承的材料与润滑,13.2.2 滑动轴承的润滑,对于重要的轴承必须采用连续供油润滑，连续供
19、油方法及装置主要有以下几种（1）油杯滴油润滑针阀式油杯可调节滴油速度以改变供油量，在轴承停止工作时，可通过油杯上部手柄关闭油杯，停止供油。捻芯式油杯利用毛细管作用将油引到轴承工作表面上，这种方法不易调节供油量。,13.2 滑动轴承的材料与润滑,13.2.2 滑动轴承的润滑,（2）飞溅润滑飞溅润滑主要用于润滑如减速器、内燃机等机械中的轴承。通常直接利用转动零件将油池中的润滑油带起溅到轴承或箱体壁上，然后经油沟导入轴承工作面进行润滑。,13.2 滑动轴承的材料与润滑,13.2.2 滑动轴承的润滑,（3）油环润滑甩油环根据安装特点分为松环和固定环两种。松环是指油环松套在轴上，靠摩擦力随轴转动，将附着
20、在油环上的油溅到箱体壁上，然后经油沟导入轴承和直接甩到轴承工作面上进行润滑。油环通过紧固螺钉或其它方式固定在轴上，称为固定环。这种结构主要用于低速。,13.2 滑动轴承的材料与润滑,13.2.2 滑动轴承的润滑,（4）压力循环润滑压力循环润滑是一种强制润滑方法。润滑油泵将油经油路导入轴承，润滑油经轴承两端流回油池，构成循环润滑。这种润滑方法供油量充足，润滑可靠，并有冷却和冲洗轴承的作用。但结构复杂、费用较高。常用于重载、高速和载荷变化较大的轴承当中。,13.2 滑动轴承的材料与润滑,13.2.2 滑动轴承的润滑,2）脂润滑,润滑脂只能间歇供给。常用的装置有旋盖注油油杯和压注油杯。旋盖注油油杯靠
21、旋紧杯盖将杯内润滑脂压入轴承工作面。压注油杯靠油枪压注润滑脂至轴承工作面。,13.3 非液体摩擦滑动轴承的设计计算,非液体摩擦滑动轴承可用润滑油，也可用润滑脂润滑。在非液体摩擦状态下，轴瓦的主要失效形式是工作表面的磨损和胶合，所以其设计计算准则是：维持边界油膜不破裂。由于影响非液体摩擦滑动轴承承载能力的因素十分复杂，所以目前所采用的计算方法是间接的、条件性的。,13.3 非液体摩擦滑动轴承的设计计算,一、向心轴承,1. 校核轴承的压强p目的：避免轴承单位面积负荷过大，防止润滑油从工作表面被挤出而产生过度磨损。验算的准则是限制压强（单位投影面上的压力）不超过许用值。 式中：F 为轴承径向载荷，N
22、； B 为轴瓦宽度， mm；d 为轴颈的直径，mm； p为轴瓦材料许用压强，MPa。,13.3 非液体摩擦滑动轴承的设计计算,2.校核轴承的pv值压强速度pv值间接反应轴承的温升，为了保证轴承工作时不致过度发热而产生胶合失效，pv值应满足下列条件： 式中：n为轴的转速，r/min；pv为pv的许用值。,13.3 非液体摩擦滑动轴承的设计计算,3.校核轴承的速度v对于压强p小的轴承，即使p和pv值验算合格，由于滑动速度过高，也会产生加速磨损而使轴承报废。因此，还要作速度的验算，其条件式为： v为许用速度值，m/s。,13.3 非液体摩擦滑动轴承的设计计算,二、推力轴承限制轴承平均压力p和pv值。验算平均压力Z为轴环数。,13.3 非液体摩擦滑动轴承的设计计算,验算pv值对于多环推力轴承，考虑承载的不均匀性，p、pv应降低20%-40%。,本章完,
