第十章+滑动轴承(简化版)

2、形成流体动压润滑必要条件 ⑴两摩擦表面间必须有楔形间隙; ⑵两摩擦表面间必须有相对速度，且相对速度方向 使润滑油从大截面入从小截面出; ⑶润滑油有一定的粘度，且供油充分;
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§10-3 流体动压润滑基本理论
三、滑动轴承形成动压油膜过程
三、滑动轴承形成动压油膜过程
n=0
n>0
n=nw动压演示
1、n=0时，轴颈处于最低位置，轴与瓦间形成楔形间隙；
N kg s 2 m ms
dyne 10-5 N 1 1 s -4 2 s Pa s 常用单位： 泊 ：P 2 cm 10 m 10
1 1 厘泊： cP 1 P Pa s 100 1000
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§10-1 概述 （Introduction）
一、摩擦磨损与润滑基础
一、摩擦磨损与润滑基础
2、摩擦（润滑）状态
(1)干摩擦 ①摩擦表面间无润滑介质 ②摩擦系数在10-1量级 (2)边界摩擦 ①表面间形成较薄边界油膜（吸附、反应）， 有局部表面直接接触 ②摩擦系数在10-2量级 ③润滑效果取决于油的油性和极压性 (粘度起次要作用)
干磨擦
边界磨擦 4
§10-1 概述 （Introduction）
dn v [v ] 60 1000
F 轴承径向载荷， N [ p]、 ]、 ] - 查表 - 5、 7 [ pv [v 10 6、
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§10-3 流体动压润滑基本理论
一、流体动压润滑基本方程
一、流体动压润滑基本方程-雷诺方程 1、模型建立：相互倾斜AB板， B 静止、 A板速度为U
（2） 油 膜 压 力 在方 向 的 分 布 规 律 为 x px

0
x
dp dx dx
h h0 6U h3 dx 0
x
（3） 油 膜 承 载 能 力 P

0
s
x h h0 p x dx 6U dxdx 3 h 0 0
s
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§10-3 流体动压润滑基本理论
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（4）滑动轴承的应用范围 **优先选用滚动轴承，特殊情况用滑动轴承** 1)转速高时 n>nlim
滚动轴承寿命急剧下降 2) 载荷大、冲击大时， 滚动轴承点或线接触，滑动轴承面接触， 油膜能缓冲、减振
3 )特殊结构要求：
特大结构，滑动轴承成本低（天文望远镜） 曲 轴上按装滚动轴承有困难 要求径向尺寸小 4 )不重要的场合， 最简单的滑动轴承——轴、孔直接配合
一、摩擦磨损与润滑基础
2、摩擦（润滑）状态
(3)液体摩擦 ①摩擦表面间有足够的润滑油 ②摩擦系数很小10-3量级， 摩擦阻力为油膜剪切阻力 ③润滑效果取决于油的粘度 (4)混合摩擦 ①表面间边界摩擦、液体摩擦状态共存 ②摩擦系数在10-2～10-3量级 ③润滑效果取决于油的粘度
混合磨擦 5
液体磨擦
§10-1 概述 （Introduction）
3、轴承宽度B： B φd
mm
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§10-2 非液体摩擦滑动轴承设计
三、非液体摩擦向心滑动轴承设计
二、非液体摩擦向心滑动轴承设计
4、验算压强：防止磨损
pm
F [ p] dB
5、验算pv值：防止胶合
pm v pm
dn [ pv ] 60 1000
6、验算速度v：防止边缘磨损加剧
（2）摩损： 摩 擦 表 面 物 质 不 断 失 或 转 移 的 现 象 丢 （ 机 械 零 件 报 废 80% 于 磨 损 失 效 ） 属
（3）润 滑 ： 相 对 运 动 表 面 加 入 减 摩 介 质 润 滑 剂 间 （降 低 摩 擦 减 少 磨 损 ）
3
§10-1 概述 （Introduction）
一、摩擦磨损与润滑基础
3、磨损
(2)磨损种类 ①粘着磨损：表面微凸体接触，“高压、高温”粘着焊合 ， （胶合） 相对运动撕脱，材料转移。 ②磨料磨损：表面微凸体脱落、外来硬质颗粒进入摩擦面间， 相对运动时起切削、碾压作用，致表面材料脱落。 ③疲劳磨损：交变接触应力反复作用、局部微裂纹扩展，材料脱 落形成麻点、微坑。 ④腐蚀磨损：表面材料与周围环境发生化学或电化学反应， 相对运动时，反应物脱落，表层材料转移。
b.运动粘度υ：
cm2 m2 常用单位： 斯 ：St 1 10 4 s s 1 m2 厘斯： 1cSt St 106 100 s 注：国标规定，润滑油牌号按40 度时运动粘度的平均值确定. 例：N100工业齿轮油，40度时运动粘度的平均值为100cSt.
m2 国际单位： s
二、油楔承载机理
二、油楔承载机理 h h0 p 6 U 1、分析 x h3 p x x0 , h h0 , 0, 油 压 渐 大 x p x x0 , h h0 , 0， 油 压 极 值 x p x x0 , h h0 , 0油 压 渐 小 x
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§10-2 非液体摩擦滑动轴承设计
二、非液体摩擦向心滑动轴承设计
二、非液体摩擦向心滑动轴承设计
1、选择材料 2、确定轴的直径d：
F 由p m [ p] dB 定 宽 径 比 B / d 0.5 ~ 1.5 B φd φ
d
F φ[ p]
mm
[p]—轴瓦材料的许用压强，Mpa（表10-5、6、7）
同温度下，液体动力粘 与密度之比 度
(2)粘温特性：温度升高、粘度降低 (3)粘压特性：压力升高、粘度增加 (4)油 性：油在摩擦表面吸附的能力
(5)极 压 性：油膜抗压力破坏的能力
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§10-1 概述 （Introduction）
二、滑动轴承概述
二、滑动轴承概述
1、滑动轴承结构特点
线性项-剪切流 一维雷诺方程： 非线性项-压力流
h h0 p 6 U x h3
c b
F
v
x
o
ho y
a
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§10-3 流体动压润滑Biblioteka 本理论一、流体动压润滑基本方程
雷诺方程的意义：
h h0 p 6 U x h3
p （1） 建 立 油 膜 压 力 变 化 与 油 的 粘 度 、 x 油膜厚度 及板速 的关系 h U
静压轴承
液动动压润滑轴承：轴径与轴瓦相对动，形成动压油膜， 动压轴承 使轴径与轴瓦分开 特点：结构简单、要求制造精度高 25 应用：高速、高旋转精度，高载荷或转速变化小的场合
§10-2 非液体摩擦滑动轴承设计
一、失效形式与设计准则
一、失效形式与设计准则
1、失效形式：轴瓦的胶合、磨损
2、设计准则：要求边界油膜具有足够的强度， 保证油膜存在， 减少轴瓦材料的磨损 （1）限制平均压强：pm<[p]-防止油膜破坏，金属直接接触。 （2）限制pmv值：pmv<[pv]-限制摩擦发热过大，防止胶合。 （3）限制滑动速度：v<[v]-防止边缘局部胶合磨损。
应 用
适用于低速、轻载和不受冲击 的场合。
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§10-1 概述 （Introduction）
二、滑动轴承概述
二、滑动轴承概述
1、滑动轴承结构特点
(3)特点
① 轴与瓦面接触，承载大、抗冲击；
② 油膜缓冲、减振、降噪； ③ 液体润滑状态摩擦系数小，寿命长； 滑动轴承拆装 ④ 极限转速高； ⑤ 特殊结构要求：特大结构，滑动轴承成本低； ⑥ 剖分式结构：便于曲轴上安装； ⑦ 径向尺寸小； ⑧ 适合特殊工况：水、油、腐蚀、无润滑介质条件；
⑤复合磨损：多种磨损机理共存，磨损接续循环发生。
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§10-1 概述 （Introduction）
一、摩擦磨损与润滑基础
4、润滑油的主要性能指标
(1)粘度：液体内摩擦阻力大小的度量（粘性大小） ①粘度的物理意义--Newton内摩擦定律 a.平行板间充满油，B定，A动（F作用下，速度U） b.因油性作用，边界处油与板同速 c.油的流动为层流，层间速度梯度du/dy， 相对滑动的剪切阻力为τ
一、摩擦磨损与润滑基础
3、磨损
磨 损 量
跑和磨损
稳定磨损
剧烈磨损
时间
(1)磨损过程 ①跑和磨损：表面凸峰磨掉，粗糙度降低，载荷分布趋于均匀 ②稳定磨损：磨损速度缓慢稳定、决定机械零件的寿命 ③剧烈磨损：磨损速度急剧增加，(磨损量积累到一定程度， 精度下降，动载增加)使零件报废
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磨损曲线
§10-1 概述 （Introduction）
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§10-1 概述 （Introduction）
二、滑动轴承概述
2、滑动轴承分类
(1)按承载方式： 向心滑动轴承-承受径向载荷 推力滑动轴承-承受轴向载荷
向心滑动轴承
推力滑动轴承
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§10-1 概述 （Introduction）
二、滑动轴承概述
(2) 按 摩 擦 状 态 ：
① 非液体摩擦滑动轴承（边界、混合摩擦状态） 特点：结构简单、制造方便、成本低廉 应用：低速、一般不重要设备上 ② 液体摩擦滑动轴承（液体润滑状态） 液体静压润滑轴承：外界高压油输入轴承间隙， 轴径与轴瓦由油膜分开 特点：系统复杂、工作可靠 应用：低速、频繁启动，载荷或转速变化大场合
U
F A
Newton内摩擦定律：
du dy
B
dy d
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§10-1 概述 （Introduction）
一、摩擦磨损与润滑基础
du du dy dy
②粘度的单位 a.动力粘度η： 国际单位： 帕秒 : Pa s
动力粘度η：
速度梯度du/dy为 1 s-1 时， 液体内摩擦阻力大小
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§10-6 滑动轴承材料
(2)滑动轴承材料(轴瓦、轴承衬材料)