第15章 滑动轴承

h
2)润滑油流量:
3)液体动压润滑的基本方程 (一维雷诺方程):
h0 − h dp = 6ηv 3 dx h
(15-9)
h＜h0 →dp/dx＞0 →油压↑ h ＞h0 →dp/dx＜ 0 →油压↓ h = h0 →dp/dx = 0 →油压最大
作业：15-4 P.251 小结: 1.轴承功用及分类 2.滑动轴承的材料 3.摩擦状态分类 ；滑动轴承(按润滑方式)的分类 4.失效形式、设计准则、设计计算方法 5.润滑目的, 润滑剂, 粘度 6. 动压润滑形成的必要条件; 向心滑动轴承形成动压润滑的过程。
②油孔油沟开在→ 油孔油沟开在 ┌轴瓦←载荷方向相对轴瓦方向不变 └轴颈←载荷方向相对轴颈方向不变
③油沟形式→ 油沟形式
图15-4 p.239
3.轴瓦定位配合 定┌轴向:两端凸台, 销钉(铜) 位└周向:紧定螺钉, 销钉(铜) 配合:小过盈量配合 4.必要时开油室 5.轴瓦 ┌单金属 └双、多金 图15-9 p.241 －贮油和稳定供油 贮油和稳定供油
油膜压力变化率与速度梯度的导数有关。 油膜压力变化率与速度梯度的导数有关。 y
dp d u → =η 2 dx dy
2
(15-7)
1)油层的速度分布: (式15-7对y积分)
1 dp 2 →由边界条件: u= y + C1 y + C2 当y=0 ,u=－V 2η dx
当y=h ,u=0
(15-8)
§15-6 动压润滑基本原理
p.246
液体润滑是轴瓦与轴颈间存在一定厚度的润滑油 膜→两摩擦面不直接接触→形成液体润滑(静、动压) 。 一. 动压润滑形成原理
p.246 图15-16 a.b.
1.两平行板间→不能形 F 二. 形成动压润滑的必要条件 . 成动压润滑 三. 向心滑动轴承形成动压润滑的过程 四.液体动压润滑的基本方程 (两板间液体)层流→ 流量相等→ 油膜无承载能力
(与轴心线一致) 轴承的功用之一→减少摩擦与磨损 →合理选择材料, 良好的润滑→
§15-1 摩擦状态
p.236
1.干摩擦－ 两摩擦面间无任何润滑剂→固体表面直 接接触→摩擦、磨损大→强烈温升→不允许 →ｆ≈0.30～0.35 2.边界摩擦－ 两摩擦面由吸附着的很簿的边界膜隔 开的摩擦→ｆ≈0. 1～0.3 → ≈0. 1 0.3 3.液体摩擦－ 两摩擦面完全由液体隔开的摩擦→理想 →ｆ≈0.001～0.01 4.混合摩擦－ 干、边界、液体摩擦并存→实际 →非液体摩擦
1. 轴承功用 ;轴承的分类(摩擦性质, 载荷方向) 2.摩擦状态分类 ； 滑动轴承(按润滑方式)的分类 3.对轴瓦结构的要求: (⊥载荷) →应开油孔、油沟 润滑油供应(输送, 分布) 润滑油应由非承载区 引入 4.滑动轴承的材料 轴承合金 (白合金、巴氏合金) →轴承衬 剖分式轴瓦的剖分面
二. 形成动压润滑的必要条件: 两工 作平面 间必须
p.247第8
1.有楔形间隙 有楔形间隙 2.连续充满粘性流体 连续充满粘性流体 3.有相对运动 由大截面 小截面 有相对运动(由大截面 小截面) 有相对运动 由大截面→小截面
三. 向心滑动轴承形成动压润滑的过程：
e
n=0,形成 形成 弯曲的楔 形空间
3.润滑方法 润滑方法:→┌间歇润滑:油孔、油杯 润滑方法 └连续润滑:油杯、油环、飞溅、压力
4.牛顿粘性定律 －润滑油作层流流动时, 各油层间 牛顿粘性定律 的剪应力与速度梯度成正比。 →沿 y 坐标各油层速度呈线性分布→剪切流。 η－动力粘度 Pa·S(N·s/m2)(国际) du τ =η ν－运动粘度(m2/s) (15-1)
Mpa· m/S
(15-4)
FR－径向载荷N ； B－轴承寛度mm； 二. 推力轴承 ； n－轴颈转速r/min ； d－轴颈直径mm [p]，[pV] －许用应力Mpa , Mpa·m/S 查表(15-1) p.241
二. 推力轴承： P.245 1.轴承压强验算 轴承压强验算: 轴承压强验算 2.验算ｐｖ值: 验算ｐｖ值 验算ｐｖ
1) 沿y方向切应力变化率。 1)油层的速度分布 方向切应力变化率。 沿x方向单位压力变化率 = 方向单位压力变化率 方向切应力变化率 2)润滑油流量 x →由牛顿粘性定律 du 3)液体动压润滑的基本方程 τ τ =η p+dp dy p 2 dp d u τ +d τ
→
dx
=η
dy
2
(15-7)
轴瓦对轴颈摩擦力 开始形成动压 →轴颈向右滚动而 润滑 轴颈受 形成动压润滑 轴颈向右滚动而 润滑，轴颈受 力向左移动 ，并稳定运转 偏移
四.液体动压润滑的基本方程 1.基本方程建立的假设:
(图15-18) p.247
1)Z向无限长 ,润滑油在Z向没有流动 2)压力p不随y值的大小而变化 , 即同一油膜截面上压力为常数 2.公式的建立: 3)润滑油的粘度η不随压 3) η 力而变化,并且忽略油 层的重力和惯性 4)润滑油处于层流状态。
(二)推力轴承→主要承受轴向载荷FA(Fa) 轴的端面或凸肩(推力圆盘) →实心、空心、 单环、多环式。
图15-8
在止推轴承上开 出若干楔形扇形面 → 固定式 可倾式 →可形成动压润滑
(三)对轴瓦结构的要求： 1.剖分式轴瓦→ o 35 剖分面⊥载荷→ 水平→ 承载区 方向(±35°) 倾斜 非承载区 35o 2.轴承应开油孔、油沟 ( (供应→输送, 分布) → , ) ①润滑油应由非承载区引入 →┌保证良好润滑 └不降低油膜承载力 3.轴瓦定位配合 4.必要时开油室 5.轴瓦
p= Z
π
4
FA (d 2 − d1 )
2 2
≤ [ p]
Mpa (15-5)
pV m ≤ [ pV ]
Mpa· m/S (15-6)
d2 、 d1—环状支承面的外、内径mm Z—轴环数 [p],[pV] －许用应力Mpa, Mpa·m/S (表15-1, P.241)表中值减小20%～40% Vm —支承面平均半径的圆周速度 m/s
(二)设计计算：
→维持边界油膜不遭破裂
P.245
一.向心轴承：
1.轴承压强 验算 油不被过大压力挤出→不产生 轴承压强(p)验算 轴承压强 验算→ FR 过大磨损
p=
Bd
≤ [p ]
Mpa
(15-3)
2.验算 ｖ值→ 限制温升→防止油膜破裂→防止胶合 验算pｖ 验算
FR πdn pV = ⋅ ≤ [ pV ] Bd 1000 × 60
5.滑动轴承的分类:（按润滑方式） → 液体润滑滑动轴承(静压、动压) 非液体润滑滑动轴承
图15-17
图15-20
§15-2
滑动轴承的结构
p.238
(一)向心滑动轴承→主要承受径向载荷FR 1.整体式 轴承座、轴瓦(轴套) 整体式→ 整体式 2.剖分式 轴承座、轴承盖、剖分式轴瓦(两边)、 剖分式→ 剖分式 螺栓连接件。 3.自动调心式 自动调心式 (b/d=1.5～1.75时用) (二)推力轴承 (三)对轴瓦结构的要求：
2. 两板相互倾斜 图 15-16 c. 两板相互倾斜: 当两 楔形间隙 板 相对运动 由大 小) 相对运动(由大 由大→小 间 连续流体 →带入油量＞带出油量→间隙 内油压↑→油膜具承载力→流体 由中向两端流动→压力流。 ∴各流 剪切流 ← 层流动 压力流 剪－线性分布 压－由中流向进出口 进口流速→凹形 进口流速 凹形 → 出口流速→凸形 →压力油膜 起始 压力油膜→起始 压力油膜 起始于入口处， 出口流速 凸形 压力最大处→线性 终止于最小油膜厚度处。 压力最大处 线性 终止
轴承衬
§15-3 滑动轴承的材料
一. 金属材料:
表15-1
p.240
1.轴承合金 (白合金、巴氏合金) 以锡或锑为软 → 基体，均夹着锑锡、铜锡硬晶粒→最好，但 锡(锑) 轴承衬。 价高、强度低 强度低→ 轴承衬。 价高 强度低 2.青铜 →锡、铝、铅青铜 硬晶粒 3.灰铸铁、耐磨铸铁 →轻载、低速 4.粉未治金（含油轴承、陶质金属） →铁（铜）粉＋石墨→压型→烧结 二. 非金属材料： 塑料、尼龙、橡胶、硬木
1 dp 2 y−h u= ( y − hy ) + V 2η dx h
油层速度由两部分组成→ 油层速度由两部分组成
(后)呈线性分布←剪切流 (前)呈抛物线分布←压力流(油压沿x方向变化)
1 dp 3 hv q x = ∫ udy = − h − 0 12η dx 2 油压最大处,速度呈线性分布→ 1 q x = − vh0 流体连续原理→ 流体连续原理 2 流过不同截面的流量相等。
Vm =
π ⋅ dm ⋅ n
60×1000
d1 + d 2 dm = 2
d2
§15-4 润滑剂和润滑装置
p.242
一.润滑目的： 摩擦功耗↓磨损↓, 冷却、吸振、防锈 润┌润滑油 润滑油→液体 润滑油 滑│润滑脂 润滑脂→润滑油＋稠化剂(硬脂酸＋氢氧化物) 润滑脂 剂└固体润滑剂 固体润滑剂→石墨、ＭoS2、聚四氟乙稀 固体润滑剂 二. 润滑油： 1.主要性能指标 主要性能指标: 主要性能指标 粘度→液体抵抗变形的能力,它标志着液体的内摩擦 粘度 牛顿粘性定律)。 阻力 的大小→内部剪应力(牛顿粘性定律 牛顿粘性定律 温度↑→粘度↓→润滑效果↓。 2.特点 →润滑效果好，具冷却、清洗作用。 特点: 特点 供油、 密封麻烦。 三. 润滑脂： 3.润滑方法 润滑方法 4.牛顿粘性定律 牛顿粘性定律
2.公式的建立:
－AB板间形成动压润滑 板间形成动压润滑
→取一微单元体(dx,dy,dz)→它承受油压p、内摩擦切 应力τ →根据平衡条件,沿x方向:
p ⋅ dydz + (τ + dτ ) ⋅ dxdz − ( p + dp) ⋅ dydz − τ ⋅ dxdz = 0