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12章%20%20滑动轴承复习题
第12章滑动轴承复习题一、选择题10-1．滑动轴承材料应有良好的嵌藏性是指________。
A．摩擦系数小B．顺应对中误差C．容纳硬污粒以防磨粒磨损D．易于跑合10-2．下列各材料中，可作为滑动轴承衬使用的是________。
A．ZchSnSb8-4 B. 38SiMnMoC．GCr15 D. HT20010-3．在非液体摩擦滑动轴承设计中，限制p值的主要目的是________。
A．防止轴承因过度发热而胶合B．防止轴承过度磨损C．防止轴承因发热而产生塑性变形D．防止轴承因发热而卡死10-4．在非液体摩擦滑动轴承设计中，限制pv值的主要目的是________。
A．防止轴承因过度发热而胶合B．防止轴承过度磨损C．防止轴承因发热而产生塑性变形D．防止轴承因发热而卡死10-5．润滑油的主要性能指标是________。
A．粘性B．油性C．压缩性D．刚度10-6．向心滑动轴承的偏心距e随着________而减小。
A．转速n增大或载荷F的增大B．n的减小或F的减小C．n的减小或F的增大D．n增大或F减小10-7．设计动压向心滑动轴承时，若通过热平衡计算发现轴承温升过高，在下列改进设计的措施中有效的是________。
A．增大轴承的宽径比B/d B．减少供油量C．增大相对间隙D．换用粘度较高的油10-8．动压向心滑动轴承，若其它条件均保持不变而将载荷不断增大，则________。
A．偏心距e增大B．偏心距e减小C．偏心距e保持不变D．增大或减小取决于转速高低10-9．设计动压向心滑动轴承时，若宽径比B/d取得较大，则________。
A．轴承端泄量大，承载能力高，温升高B．轴承端泄量大，承载能力高，温升低C．轴承端泄量小，承载能力高，温升低D．轴承端泄量小，承载能力高，温升高10-10．一流体动压滑动轴承，若其它条件都不变，只增大转速n，其承载能力________。
A．增大B．减小C．不变D．不会增大10-11．设计流体动压润滑轴承时，如其它条件不变，增大润滑油粘度，温升将________。
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
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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润滑滑动轴承由于摩擦系数极小，发热少，容易散热等原 因，不会对轴承的工作性能产生影响。（内圆磨床） 2.载荷特重的轴承 由于滚动轴承元件上为高副接触，接触应力大，特别是 在重载情况下，极高的接触应力会使元件失效。滑动轴承 是低副接触，接触应力小。
磨损:使摩擦表面物质不断损失的现象称为 磨损。
对于要求低摩擦的摩擦副,液体摩擦是比较理想的的
状态，维持边界摩擦或混合摩擦是最低要求。
23
一.润滑油的主要指标
1.粘度:流体抵抗变形的能力,标志着流体内摩擦阻力 的大小。
a）动力粘度
牛顿粘性定律:在流体中任意点处的切应力均与该处 流体的速度梯度成正比。
2
§12-1 滑动轴承概述
一.作用
轴承的作用是支承轴。 二、分类
1、根据轴承工作的摩擦性质分
滑动(摩擦)轴承 滚动(摩擦)轴承
滑动轴承
滚动轴承
3
滚动轴承与滑动轴承在应用上的一些区别
滚动轴承由于其标准化程度高,使用方便等特点，被应用的 日益广泛。但是滑动轴承由于自身的不可替代的特点，在 一些特殊应用场合占有重要的地位，
4
3.冲击很大的轴承 由于滚动轴承元件上为高副接触,接触应力大，在冲击
作用下，极易造成永久变形，滑动轴承的油膜可以起到缓 冲作用，不会对元件造成永久性伤害。（轧钢机） 4.要求特别精密的轴承 有些应用场合载荷很大，转速极低，同时要求设备具有 极高的定位精度。（大型天文望远镜，大型雷达） 5.剖分式轴承 滑动轴承很容易做成剖分式结构，但是滚动轴承入做成 剖分结构则对性能有很大影响，（内燃机曲轴轴承，连杆 轴承，曲柄压力机轴承） 6.有特殊要求的轴承（特大尺寸，特殊介质，）
20
二.滑动轴承的材料
1.轴承合金:仅用于轴承衬 2.青铜：广泛应用 3.铝基合金 4.铸铁：经济、耐磨 5.粉末冶金：含油轴承 6.非金属材料
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§12-4 滑动轴承的润滑
摩擦和磨损
干摩擦
边界摩擦
液体摩擦
1.干摩擦:表面间无润滑剂或保护膜的纯金属间
的摩擦;
2.边界摩擦：表面被吸附在表面的边界膜隔开；
即: du
dz
h
剪切 应力
动力 粘度
速度
梯度 z
Uh
x
u
u=0
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运动粘度与动力粘度的换算关系:
m2 / s
动力粘度：主要用于流体动力计算。Pa·s
机械设计
第12章 滑动轴承
1
第十二章 滑动轴承
§12-1 概述 §12-2 滑动轴承的主要类型 §12-3 滑动轴承的材料 §12-4 润滑材料和润滑方法 §12-5 滑动轴承的条件性计算 §12-6 流体动压润滑方程式 §12-7 液体动力润滑径向滑动轴承的计算 §12-8 其它形式滑动轴承简介
2）抗胶合能力强,导热性、散热性好; 3）具有足够的强度,主要包括疲劳强度和抗压强度;
4）具有良好的适应性,主要包括:
◆ 顺应性:材料通过表层的弹、塑性变形来补偿轴承滑动表面接 触不良的能力。 ◆ 嵌入性:材料容纳硬质颗粒嵌入,从而减轻轴承滑动的刮伤和磨 粒磨 的性能。
◆ 磨合性:轴瓦与轴颈表面应易于磨合,从而改善摩擦面的接触状 况。
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轴瓦上开设油孔和油沟
油孔:供应润滑油;
油沟:输送和分布润滑油;
油沟与油槽的位置
油槽的尺寸可查相关的手册。 18
油沟长度≈0.8B（轴瓦宽度）,即不能开通， 否则漏油。 不要开在轴承的承载区内,否则将急剧降低
轴承的承载能力
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§12.3 滑动轴承的材料
一. 对轴承材料性能的要求:
1）减摩性、耐磨性、耐蚀性要好;
注:剖分面最好垂直于载荷方向 。
9
3．调心式径向滑动轴承 特点:轴瓦能自动调整位置,以适应轴的偏 斜。
当轴倾斜时,可保证轴颈与轴承配 合表面接触良好，从而避免产生偏载。
主要用于轴的刚度较小,轴承宽度较大的场 合。
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二. 推力滑动轴承结构
实心轴端
空心轴端Biblioteka 单止推环 式多止推环 式
◆ 空心轴端:轴颈接触面上压力分布较均匀,润滑条件比实心 式好。
4．受冲击与振动载荷的场合;
7
§12-2 滑动轴承的结构
一、径向滑动轴承的结构
１．整体式径向滑动轴承 轴承座
油杯孔
整体轴套
特点:结构简单,成本低廉。 磨损后轴颈与轴承孔之间的间隙无法调整;只能沿轴向装拆。
应用:低速、轻载或间歇性工作的机器中。 8
２滑．动对轴开承式的径结向构滑2 动轴承
特点:便于轴的安装,间隙可调整，但结构复杂。 应用比较 广泛
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◆ 单止推环式:利用轴颈的环形端面作为止推面,结构简单，润 滑方便，可承受双向轴向载荷。广泛用于低速、轻载的场合。 ◆ 多止推环式:承载能力大,可承受双向轴向载荷。但各环间 载荷分布不均匀。
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三.轴瓦结构
按构造 分类
整体式 不便于装拆,可修复性差。 对开式 便于装拆,可修复。
按材料 分类
单金属 多金属
如黄铜,灰铸铁等制成的轴瓦。
以钢、铸铁或青铜作轴瓦基体,在其表面浇铸一层 或两层很薄的减摩材料（称为轴承衬）。
减摩材料——轴承衬
轴承衬的厚度很 小,通常不超过 6 mm。
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整体式轴瓦 轴瓦的固定
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整 体 式 轴 瓦
轴承衬
剖 分 式 轴 瓦
15
16
轴瓦结构:由1~3层材料制成
轴瓦内表面结构
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2、根据承载方向分 径向轴承 推力轴承
按润滑状态不同分
动压润滑 液体润滑滑动轴承 混合润滑滑动轴承 静压润滑
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三、滑动轴承的特点 滑1动．轴承承载概能述力2大,耐冲击;
2．工作平稳,噪音低; 3．结构简单,径向尺寸小。 缺点:起动阻力大，润滑、维护较滚动轴承复杂。 四、滑动轴承的应用场合 １．高速、高精度、重载的场合;如汽轮发电机、机床等。 ２．极大型的、极微型的、极简单的场合;如自动化办公设备等。 3．结构上要求剖分的场合;如曲轴轴承
3.流体摩擦：表面被流体完全隔开,摩擦性能取 决于内部分子间的 粘性阻力
4.混合摩擦：前面三种的混合状态，部分固体凸 峰接触
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边界摩擦:表面被吸附在表面的边界膜隔开;
按边界膜形成机理,边界膜分为: 吸附膜—— 润滑剂中分子吸附在金属表面而形
成的边界膜;
化学反应膜——润滑剂中以原子形式存在的某些 元素与金属反应生成化合物,在金属表面形成的 薄膜。反应膜具有较高的熔点，比吸附膜稳定。