第12章滑动轴承
《机械基础》第十二章轴承教案
《机械基础》教案课题第十二章轴承课型理论课课时2授课班级授课时间授课教师教材分析本节课的内容是关于《机械基础》中的第十二章。
要求学生理解机械基础的功用、结构，课标要求是掌握机械基础的作用。
选用的教材是由中国劳动社会保障出版社出版的《机械基础》（第七版），学习内容是机械基础的内容和各项方法。
学情分析知识储备：对机械有着初步的了解。
能力水平：熟悉机械基础的发展史。
学习特点：学习、接受新知识能力较弱，尤其是理论性强的知识，不能充分利用课余时间学习。
学习目标知识目标：理解滚动轴承的基本知识。
能力目标：能够掌握滑动轴承的基本内容。
素质目标：1.认识到机械的重要性。
2.积极参与课堂，能够表达自己的观点和想法。
学习重难点教学重点：1. 滚动轴承的基本知识。
2.滑动轴承的基本内容。
教学方法讲授法、讨论法、演示法、实物教学法课前准备教师准备：教学课件学生准备：课前预习教学媒体多媒体教室、多媒体课件教学过程教学环节教师活动设计学生活动设计设计意图活动一：创设情境生成问题1.情境导入让学生阅读教材导入情景，引导学生思考：轴承基本知识。
2.展示学习目标认识到轴承的重要性。
掌握轴承基本知识的具体内容。
1.阅读导入情景，思考教师提问，结合生活中的实际，认真回答。
2.查看并记住本节任务的学习目标。
1.通过情景问话，引出本课主题。
同时激发学习兴趣。
2.通过课件展示本节任务，让学生明确课堂任务。
活动二：调动思维探究新知一.导入新课:组织教学、吸引学生注意力，使学生进入上课状态。
二.1.新课讲解:借助PPT讲授机械基础基本知识内容，利用课件进行讲授，对比课件中的构造简图，对轴承基本知识有一个初步的了解。
轴承支承转动的轴及轴上零件，以保证轴的旋转精度，减少轴与轴座之间的摩擦和磨损滚动轴承滑动轴承12—1 滚动轴承一、滚动轴承的结构和类型1．滚动轴承的结构学习机械基础基本知识的总体认知(1)听课、思考、结合生活实际，认真回答教师提出的问题。
濮良贵《机械设计》(第9版)章节题库-第12章 滑动轴承【圣才出品】
第12章 滑动轴承一、选择题1．某部分式向心滑动轴承，在混合摩擦状态下工作，设轴颈d ＝100mm ，轴转速n ＝10r/min ，轴瓦材料的[p]＝150MPa ，[v]＝4m/s ，[pv]＝12MPa·m/s ，B/d ＝1.2，则此轴承能承受的最大径向载荷为（ ）。
A ．1800kNB ．2880kNC ．3000kND ．3880kN【答案】A【解析】根据滑动轴承的设计准则，v≤[v]，p ＝F/（dB ）≤[p]，pv≤[pv]，可知v ＝πdn/60＝π×100×10-3×10/60m/s ＝0.052m/s ＜[v]＝4m/s ，满足要求。
F≤dB[p]＝100×1.2×100×150N ＝1800N36[] 1.2100101210N 2750kN 10ππ60B pv F n -⨯⨯⨯⨯≤==⨯所以，F≤1800kN。
2．设计动压式液体摩擦滑动轴承时，如其他条件不变，当相对间隙φ＝Δ/d 减小时，承载能力将（ ）。
A ．变大B ．变小C．不变D．不确定【答案】A【解析】根据公式F＝ηωdBC p/φ2可知，轴承的承载能力与φ2成反比。
因此，φ减小时，F将增大。
3．在非液体摩擦滑动轴承设计中，限制pv值的主要目的是（ ）。
A．防止轴承过度磨损B．防止轴承因发热而产生塑性变形C．防止轴承因过度发热而产生胶合D．防止轴承因过度发热而产生裂纹【答案】C【解析】轴承的发热量与其单位面积上的摩擦功耗fpv成正比（f是摩擦系数），限制pv值就是限制轴承的温升。
防止轴承过热产生胶合失效。
4．在加工精度不变时，增大（ ）不是提高动压润滑滑动轴承承载能力的正确设计方法？A．轴径B．偏心率C．轴承宽度D．润滑油粘度【答案】A【解析】影响动压润滑滑动轴承承载能力的主要参数有宽径比B/d、相对间隙Ψ以及润滑油粘度的影响，同时在其他条件不变的情况下，h min愈小则偏心率ε愈大，轴承的承载能力就愈大。
第十二章 滑动轴承
C. 增大相对间隙中 C 。
(34) 在干摩擦状态下，动摩擦与极限静摩擦力的关系是 A 相等 B 动摩擦力大于极限静摩擦力 B 。
C 动摩擦力小于极限静摩擦力
(35) 液体的粘度标志着
A 液体与固体之间摩擦阻力的大小
B 液体与液体之间摩擦阻力的大小
(36) 根据牛顿粘性液体的摩擦定律， 在如图12-3所示两板之间分别用两种液体， 若它们 在任意点处的剪应力相等，并且 d v / d y 相等，这两种流体的粘度 A 相等 B 不相等 A 。
A. 起动力矩小 C. 供油系统复杂
(8) 设计液体动压径向滑动轴承时，若通过热平衡计算发现轴承温升过高，下列改进措 施中，有效的是 C 。 B. 减小供油量 D. 换用粘度较高的油 B 。 B. 双层及多层金属轴瓦 D. 非金属轴瓦 D 制成的。 C 铜合金 D. 多孔质金属
A. 增大轴承宽径比 C. 增大相对间隙 (9) 巴氏合金用于制造 A. 单层金属轴瓦 C. 含油轴承轴瓦 (10) 含油轴承是采用 A. 塑料 (11) 下述材料中， A. 20CrMnTi C
6
(47) 液体摩擦动压向心滑动轴承中，承载量系数 C p 是 A 偏心率 x 与相对间隙 B 相对间隙 与宽径比 l / d C 宽径比 l / d 与偏心率 D 润滑油粘度 、轴颈公称直径 d 与偏心率
C
的函数。
(48) 液体动压向心滑动轴承，若向心外载荷不变，减小相对间隙 ，则承载能力 A ，而发热 A. 增大 A 。 B. 减小 C. 不变
(16) 动压液体摩擦径向滑动轴承设计中，为了减小温升，应在保证承载能力的前提下 适当 A 。 B. 减小 ，减小 B d D. 减小 ，增大 B d 。
A. 增大相对间隙 ，增大宽径比 B d C. 增大 ，减小 B d
第12章滑动轴承分解
A
y dy
v
o
du
h y
B
----- 牛顿粘性定律
η----流体的动力粘度，简称粘度 -----流体沿垂直于运动方向的速度梯度， 式中的—负号，表示 u 随 y 的增大而减小。
-----流体单位面积上的剪切阻力，即切应力。
§12-4
滑动轴承中的润滑剂
在摩擦学中，把凡是服从这个粘性定律的流体 都叫做“牛顿液体”。
B----- 轴瓦宽度， [p]----轴瓦材料的许用压力，见表12-2。
２.验算轴承的 pv 值 轴承的发热量与其单位面积上的摩擦功耗 fpv 成正
比。 pv 值愈大，摩擦产生的热量越大，轴承的温度越
高，也就越容易引起边界油膜的破裂。 目的：限制 pv值就是限制轴承的温升，防止胶合， 保护边界膜。 πd n F ≤[pv] pv = · Bd 60× 1000 (12---2)
v
在这种状态下，摩擦完全发生在液体内部的分子 之间，所以摩擦系数极小， f ≈ 0.001 ~ 0.01，因而可 以完全避免磨损
这是最理想的润滑状态。
4. 混合摩擦
混合摩擦是指摩擦表面间处于边界 摩擦和液体摩擦的混合状态。
混合摩擦能有效降低摩擦阻力，其摩擦 系数比边界摩擦时要小得多。
v
工程实际中，多数滑动摩擦副都是处于边界摩擦与 混合摩擦的状态中。 边界摩擦和混合摩擦在工程实际中很难区分，常统 称为不完全液体摩擦。
滑 动 轴 承
按受载方向分
径向轴承 止推轴承 液体润滑滑动轴承 不完全液体润滑滑动轴承
按润滑状态分
按液体润滑承载机理分 液体动力润滑轴承（液体动压轴承）
液体静压润滑轴承（液体静压轴承）
§12-2
滑动轴承教材教案
第12章滑动轴承轴承是机器仪器和器械中的重要支承零件，其主要作用是支承转动（或摆动）的运动部件(转轴，心轴等)，保证轴和轴上传动件的回转精度，减少摩擦和磨损，并承受载荷。
轴承分为滚动轴承和滑动轴承两大类。
仅在滑动摩擦下运转的轴承称为滑动轴承。
滚动轴承的摩擦阻力较小，机械效率较高，润滑和维护方便，并且已经标准化，在机械中应用广泛，但它的径向尺寸、振动和噪声较大。
滑动轴承除了在简单和成本要求低的场合使用外，主要用于滚动轴承难以满足支承要求的场合——高速度、高精度、大冲击、长寿命，例如发电机组、内燃机组、陀螺仪、高速高精度机床和航空航天设备等。
如图12-1所示。
图12-1 广东玉柴发动机组本章知识要点(1)了解滑动轴承的润滑与摩擦状态。
(2)熟悉滑动轴承的主要结构型式、轴瓦及轴承材料。
(3)了解润滑剂和润滑装置。
兴趣实践拆装整体式、剖分式滑动轴承，掌握其结构上的异同和特殊性，注意滑动轴承的运动及润滑情况。
探索思考针对不同的工作情况，怎样选择合适类型的滑动轴承？预习准备请预先复习以前学过的滚动轴承的相关知识，了解滚动轴承与滑动轴承在结构和使用场合的异同点。
12.1认识滑动轴承在工业生产中，虽然滚动轴承被广泛采用，但在许多的情况下必须采用滑动轴承。
这是因为滑动轴承具有滚动轴承所不能代替的特点。
其具体优点有：滑动轴承具有工作平稳、可靠，结构简单、尺寸小、精度高，振动小、噪声比滚动轴承低，可以承受重载等优点，在保证液体润滑而非干摩擦的条件下，可以长期在设计转速下运行，所以滑动轴承在工程机械上得到了广泛的应用。
12.1.1 滑动轴承的分类滑动轴承的分类方法很多，但依据其载荷和结构形式分类的方式较为多用。
按所承受载荷的方向可以分为：承受径向载荷的径向滑动轴承（图12-2），承受轴向载荷的止推轴承（图12-3）和承受径向、轴向联合载荷的径向止推滑动轴承。
图12-2 径向滑动轴承图12-3 止推轴承按滑动轴承是否可以剖分又可以分为整体式（图12-4（a））和剖分式（图12-4（b））。
第12章 滑动轴承
１．工作转速很高，如汽轮发电机。 ２．要求对轴的支承位置特别精确，如精密磨床。
３．承受巨大的冲击与振动载荷，如轧钢机。
４．特重型的载荷，如水轮发电机。 ５．根据装配要求必须制成剖分式的轴承，如曲轴轴承。 ６．在特殊条件下工作的轴承，如军舰推进器的轴承。 ７．径向尺寸受限制时，如多辊轧钢机。
根据轴承中摩擦的性质，可分为滑动轴承和滚动轴承。
一、滑动轴承的类型
根据能承受载荷的方向，分为径向滑动轴承、止推滑动 轴承、径向止推滑动轴承
根据润滑状态，滑动轴承可分为： 干磨擦滑动轴承 不完全流体膜滑动轴承。 完全流体膜滑动轴承
根据流体膜中流体形成原理： 流体动压轴承、流体静压轴承。
二、滑动轴承的特点及应用
B/2
F B/2 pydZ
6r
2
B/2 2 B / 2 1
1 f1d f2d f3dZ
Cp
3 B
B/2 B/2
2 1
1 f1d f2d f3dZ
实心式
空心式
单环式
多环式
实心式
空心式
单环式
多环式
◆ 实心式：中心与边缘的磨损不均匀，造成中心压强极高， 应用不多
◆ 空心式：轴颈接触面上压力分布较均匀，润滑条件较实心 式的改善。
◆ 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。
实心式
空心式
单环式
多环式
◆ 多环式：不仅能承受较大的轴向载荷，有时还可承受双向 轴向载荷。由于各环间载荷分布不均，其单位面 积的承载能力比单环式低50%。
此外还应有足够的强度和抗腐蚀能力、良好的导热性、工 艺性和经济性。
第12章 (滑动轴承)
二、轴瓦材料 轴瓦材料的要求： 耐磨性、减磨性、 抗粘着性、 适应性、 磨合性、嵌荐性、 抗疲劳性、 强度、 导热性、 防腐性、附油性、工艺性、经济性。
轴承合金 铸造锡锑轴承合金——高速重载 轴 铸造铅锑轴承合金——中速中载 衬 铸造锡磷青铜————中速重载
铜合金 铸造锡铅锌青铜———中速中载 铸造铝铁青铜————低速重载
（正滑动轴承座，JB/T2560-1991） 轴套 润滑装置
特点： 简单、刚性好
无法调整因磨损而产生的间隙（可用电镀修理） 装拆不方便
应用：低速、轻载、间歇工作的场合
2．对开式（剖分式）径向滑动轴承 结构：轴承体—轴承座、轴承盖、螺纹联 接、台阶形榫口 轴瓦（剖分） 润滑装置 特点：装拆方便 可调垫片，调隙 结构复杂
一、设计计算准则： 力求在磨擦面间保持形成边界油膜。 压力限制p≤[p] 发热限制pυ≤[pυ] 散热限制υ≤[υ]
二、径向滑动轴承的条件性设计计算
1．确定轴承结构，选择轴瓦材料 2．选定宽径比B/d=0.3∽1.5
塑性大、轴刚度大、载荷小，取大值
3．验算工作能力 1）压强校核
p=Fr/Bd≤[p] 2）速度校核
为了贴附牢固，轴瓦基体内表面粗糙度值要 小，且制出沟槽。
厚轴瓦在使用时可以修刮。
（2）薄壁轴瓦 δ/D=0.025∽0.06mm 双金属轧制，质量稳定，刚度小，轴承体
要精加工，轴瓦内表面不修刮。
2．固定： ——轴套：过盈配合加螺钉 ——厚壁轴瓦：销钉或紧定螺钉，轴承盖、 座压紧
——薄壁轴瓦：凸耳
3．油孔和油槽 油孔——供油，开于非承载区 油槽——配油
当无侧漏时，润滑油在单位时间内流经任意 截面上单位宽度面积的流量为
第十二章滑动轴承
二、摩擦状态 1.干摩擦 固体表面直接接触，因而 →功耗↑ 磨损↑ 不许出现干摩擦！ 2.边界摩擦 运动副表面有一层厚度<1 μ m 的薄油膜， 不足以将两金属表面分开，其表面微观高峰 部分仍将相互搓削。
vv
温度↑ →烧毁轴瓦
v
比干摩擦的磨损轻， f ≈ 0.1~0.3 3.液体摩擦 有一层压力油膜将两金属表面隔开，彼此不 直接接触。 摩擦和磨损极轻， f ≈ 0.001~0.01
v
在一般机器中，处于以上情况的混合状态。 边界摩擦
f
混合摩擦 液体摩擦
o
摩擦特性曲线
η n/p
称无量纲参数η n/p 为轴承特性数η -动力粘度， p-压强， n-每秒转数。
三、磨损 典型的磨损过程 1、磨合磨损过程 在一定载荷作用下形成一 个稳定的表面粗糙度，且在以 后过程中，此粗糙度不会继续 改变，所占时间比率较小。
二、轴瓦的结构
厚壁轴瓦 卷制轴套 薄壁轴瓦 轴瓦非承载区内表面开有进油口和油沟，以利于润滑油均匀分布 在整个轴径上。 进油孔 油沟 F
整体轴套
油沟形式
d
宽径比 B/d----轴瓦宽度与轴径直径之比， 是重要参数。 液体润滑摩擦的滑动轴承: 非液体润滑摩擦的滑动轴承: B/d=0.5~1 B/d=0.8~1.5
常采用自动调心式轴承，一般 B/d=0.5~1.5。
2、止推（推力）滑动轴承 作用：用来承受轴向载荷 结构特点：由轴承座和止推轴颈组成
a)实心式
b)空心式
c)单环式
d)多环式
§12-2
滑动轴承的失效形式、轴（轴承衬）瓦材料、结构 和轴承润滑
一、失效形式： 1、磨粒磨损 2、刮伤 3、胶合 4、疲劳剥落 5、腐蚀
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2．铜合金
铜合金具有较高的强度，较好的减摩性和 耐磨性。
由于青铜的减摩性和耐磨性比黄铜好，故 青铜是最常用的材料。
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，应用较广。 但锡青铜比轴承合金硬度高，磨合性及嵌 人性差，适用于重载及中速场合。
3．灰铸铁及耐磨铸铁
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，故具有一定的减摩性和耐磨 性。
1．良好的减摩性、耐磨性和抗咬粘性 2．良好的摩擦顺应性、嵌人性和磨合性 3．足够的强度和抗腐蚀能力。 4．良好的导热性、工艺性、经济性等。
常用的轴承材料：（P275 表12-2） 1)金属材料：轴承合金（巴氏合金或白合金）
铜合金 铝基轴承合金 灰铸铁、耐磨铸铁等 2)多孔质金属材料；
3)非金属材料：工程塑料、碳—石墨等。
2）有利于向轴承均匀供油。
有轴向油槽和周向油槽两种形式可供选择。 轴向油槽分为单轴向油槽及双轴向油槽
单轴向 油槽
双轴向 油槽
周向油槽
§12-5 滑动轴承润滑剂的选用
一、润滑脂及其选择
选择润滑脂品种的一般原则为: 1)当压力高和滑动速度低时，选择针入度小一
些的品种；反之，选择针入度大一些的品种。
2)所用润滑脂的滴点，一般应较轴承的工作温 度高约20-30℃，以免工作时润滑脂过多流失
第四篇 轴系零、部件
第十二章 滑动轴承
§12-1 概述
1.轴承的功用：
支承轴及轴上零件
减少转轴与支承间的摩擦和磨损
滑动轴承
轴承分类
滚动轴承
2.分类
滑动轴承 分类： 按受载方向分： 径向轴承
止推轴承
按润滑状态分：液体润滑轴承 不完全液体润滑轴承 自润滑轴承
按液体润滑承载原理分：液体动力润滑轴承 液体静压润滑轴承
1．轴承合金(通称巴氏合金或白合金)
1) 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 轴颈发生咬粘。
2) 轴承合金的强度很低，不能单独作轴瓦， 只能贴附在青铜、钢或铸铁轴瓦上作轴承 衬。
3) 轴承合金适用于重载、高速场合，价格较 贵。
二、对开式径向滑动轴承 三、止推滑动轴承（见表12-1）
§12-3 滑动轴承的失效形式及常用材料
一、滑动轴承的失效形式 1．磨粒磨损 2．刮伤 3．咬粘(胶合) 4．疲劳剥落 5．腐蚀 由于工作条件不同，滑动轴承还可能出现
气蚀、流体侵蚀、电侵蚀和微动磨损等 损伤。
二、轴承材料
轴瓦和轴承衬的材料统称为轴承材料。针对 上述失效形式，轴承材料性能应着重满足 以下主要要求。
• 正确设计滑动轴承需解决的问题：
• （1）轴承的形式和结构设计； • （2）轴瓦的结构和材料选择； • （3）轴承结构参数确定； • （4）润滑剂选择和供应；
（5）轴承的工作能力及热平衡计算
Байду номын сангаас
3.滑动轴承主要应用于：(在某些不能、不便或 使用滚动轴承没有优势的场合)
1) 工作转速高的轴承（此时用滚动轴承寿命）
三、固体润滑剂
固体润滑剂可以在摩擦表面上形成固体 膜以减小摩擦阻力，通常只用于一些有特殊要 求的场合。
§12-6 不完全液体润滑滑动轴承设计计算
一、工作能力准则的确定 1.失效形式： 磨损、胶合、擦伤
2.设计准则： 防止摩擦表面边界膜破裂，维持粗
糙表面微腔内有液体润滑存在。
二、径向滑动轴承的设计计算
3) 完全液体摩擦状态—通过一定的办法，使润滑油 层完全隔开两工作表面，摩擦发生在液体分子之 间，f
4) 当不能完全形成液体摩擦，局部地方仍有边界摩 擦（同时还存在局部干摩擦）——半液体摩擦状 态
除完全液体摩擦外，其余摩擦状态统称（非）不完全 液体摩擦状态
§12-2径向滑动轴承的主要结构形式
一、整体式径向滑动轴承(轴套)
石墨能吸附碳氢化合物，有助于提高边 界润滑性能，故采用灰铸铁作轴承材料 时，应加润滑油。
铸铁性脆、磨合性差，故只适用于轻载 低速和不受冲击载荷的场合。
4．多孔质金属材料 这种材料制成的轴承叫含油轴承。它
具有自润滑性。
5．非金属材料 ❖聚合物 ❖碳－石墨 ❖橡胶 ❖木材
§12-4 轴瓦结构
一、设计原则
2) 要求对轴支承精度特别高的轴承（因为滑动 轴承零件数少）
3) 特重型轴承 4) 承受巨大冲击和振动载荷的轴承
5) 结构上及使用场合的限制（如：水中、腐蚀 性介质中、曲轴等）
6) 要求不严格的地方
4.滑动轴承的滑动表面间的摩擦状态
1) 干摩擦—不添任何润滑剂，两摩擦表面直接接触， f0.2
2) 边界摩擦—加入润滑油，依靠油的化学和物理的 吸附作用形成一层薄薄的吸附油膜，遮盖金属表 面
采用简化的条件性计算。适用于一般对 工作可靠性要求不高的低速、重载或间歇 工作的轴承。
已知：
轴承所 受 径向 载 荷 F(N)、轴 颈转速 n(r／ min)及轴颈直径d(mm)。 1．选择结构型式，轴瓦材料、轴承宽度B 2．验算 1）验算轴承的平均压力p(MPa)
p F p
d.B
2）验算轴承的 pv (单位为MPa·m／s) 值 轴承的发热量与其单位面积上的摩擦
功耗 fpv 成正比(f是摩擦系数)，限制pv值 就是限制轴承的温升。[pv]值见表11－2
p vF• dn Fnpv
d B6 01001 01 90 B0
3)验算滑动速度v(单位为m／s)， [v]见表11－2 v[v]
3．选择轴承的配合，一般可选
1) 便于装拆、调整和修复（选用合适的配合 公差）
2) 轴瓦可做成剖分或整体式 3) 可以是单一材料，双金属、三金属轴瓦
轴承衬和衬背贴合牢固 4) 油孔、油沟要在非承载区
二、轴瓦的结构型式
整体式：
整体轴套
卷制轴套
对开式
对开式厚壁轴瓦 对开式薄壁轴瓦
三、轴瓦的定位
凸缘定位
四、油孔及油槽 原则：1）不影响轴承的承载能力；
3)在有水淋或潮湿的环境下，应选择防水性强 的钙基或铝基润滑脂。在温度较高处应选用 钠基或复合钙基润滑脂。
见表12－3
二、润滑油及其选择
当转速高、压力小时，应选粘度较低的 油；反之，当转速低、压力大时，应选粘度较 高的油。
润滑油粘度随温度的升高而降低。故在 较高温度下工作的轴承(例如t>60℃，所用油 的粘度应比通常的高一些。（见表12－4）