第十二章滑动轴承
机械设计课件——第十二章 滑动轴承
L－轴承长度mm； n－轴颈转速r/min ；
[p]，[pV] －许用应力Mpa , Mpa·m/S
3.验算速度V→ 跨距大的轴→装配误差或轴挠曲变形 →速度大，局部摩擦功大
v dn v
1000 60
12.4.2 非液体摩擦推力滑动轴承的计算
1.轴承压强验算: 2.验算ｐｖm值:
也就是压力沿圆周方向的 变化率。
12.6.3径向滑动轴承承载系数和最小油膜厚度计算
影响最小油膜厚度的因素很多，可以用一个表示这些因素综 合影响的无量纲数——承载量系数来反映
L——轴承长度，mm L / d ——轴承长径比
C / r——相对间隙
e OO ' ——偏心距，mm
e / C——相对偏心距（偏心率）
h——沿圆周方向任一位置的间隙（油膜厚度），mm h=C+ecosφ
h0 ——对应最大压力处的油膜厚度,mm
h0=C+ecosφ0
hmin ——最小油膜厚度，mm hmin=C-e=C(1- )
流体是连续的，各截面的流量必须相等
∵ Q0 Q
∴
1 2
vh0
1 2
vh
1
12
dp dx
h3
液体动压润滑的基本方程 (一维雷诺方程):
dp 6 V h h0
dx
h3
此式称为一维流体动压基本方程，也叫一维雷诺 方程
表示流体压力的变化率与流体的粘度、速度和间 隙之间的关系。
12.6 液体动压径向滑动轴承的计算
双金属轴瓦：节省贵重金属 单金属轴瓦：结构简单，成本低
双金属轴瓦的瓦背和轴承衬的联接形式见表12.2
瓦背 轴承衬 材料 材料
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 机械设计-滑动轴承
非金属材料
（1） 轴承合金（白合金、巴氏合金） 是锡、铅、锑、铜等金属的合金， 锡或铅为基体。 优点： f 小，抗胶合性能好、对油的吸附性强、耐腐 蚀性好、容易跑合、是优良的轴承材料，常用于高速、 重载的轴承。 缺点：价格贵、机械强度较差； 只能作为轴承衬材料浇注在钢、铸铁、或青铜轴瓦上。 工作温度：t<120℃
45˚
潘存云教授研制
潘存云教授研制
d
宽径比B/d ——轴瓦宽度与轴径直径之比。重要参 数 液体润滑摩擦的滑动轴承 B/d=0.5~1
铅青铜
1 5
1
3
5
10
3 12
15
3 15 30 3 4 4 2 5 1 1
ZCuPb30 (30铅青铜) ZCuAl10Fe3 (10-3铝青铜)
Hale Waihona Puke 25铝青铜154
12
5
5
5
2
最宜用于润滑充分 的低速重载轴承
注：①[pv]为不完全润滑下的许用值
②性能比较：1~5 依次由佳到差
续表12-1
材料 类别 牌号 （名称）
此外还应有足够的强度和抗腐蚀能力、良好的导热 能同时满足这些要求的材料是难找的， 性、工艺性和经济性。 但应根据具体情况主要的使用要求。 工程上常用浇铸或压合的方法将两种不同的金属 组合在一起，性能上取长补短。 2. 常用轴承材料 滑 动 轴 承 材 料 金属材料
轴承衬
轴承合金 铜合金 铝基轴承合金 铸铁 多孔质金属材料
由于巴式合金熔点低
潘存云教授研制
潘存云教授研制
（2）铜合金 优点：青铜强度高、承载能力大、耐磨性和导热性 都优于轴承合金。工作温度高达250 ℃。
机械设计PL12
二. 止推滑动轴承的计算
1.验算轴承的平均压力p
p
Fa
p
Z4(d22 d12 )
Mpa
2. 验算轴承的ｐv值
平均速度 v nd1 d2
6010002
m/S
ｐv值
p
v
nFa
30000zd2
d1
pv
Mpa·m/S
Z—环的数目
Fa—轴向载荷
d2 —轴环直径 d1—轴承孔径 n—轴颈的转速
一. 润滑油固及体其润选滑择剂→石墨、ＭoS2、聚四氟乙稀 润滑油——液体动压轴承 表12—4 选择原则： ⑴ 转速高、压力小——粘度低 ⑵ 转速低、压力大——粘度高 ⑶ 高温度下工作（t＞60℃）——较高粘度 二. 润滑脂及其选择
润滑脂——要求不高、难经常供油或低速重载轴承
选择原则： ⑴ 压力大、速度低——小针入度，反之选针入度大的 ⑵ 润滑脂滴点应高于轴承工作温度20~30℃，以免流失 ⑶ 在有水或潮湿场合，应选防水性的润滑脂、 三. 固体润滑剂 ——用于特殊场合
表面完全隔开，由油膜产生的压力来平衡外载荷
楔效应承载机理 平行板—相对运动—流速直线分布—油无内压力 不平行板—相对运动—流速变化—油有内压力
三.流体动力润滑基本方程
假设：牛顿流体（ v ）
y
层流流动、不计重力、
大气压影响、油不可压缩
平衡方程：
pd zp d p x y d d xz d y ydy d zyd d yz0 d
§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 硬质颗粒→磨料→研磨轴和轴承表面
2.刮 伤
轴表面硬轮廓峰顶刮削轴承
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
机械设计(第八版)课后答案 濮良贵 纪名刚第12章滑动轴承
112.1.2 摩擦与润滑种类与特点. （1）干摩擦--表面间无任何润滑剂(或保护膜)的纯金属接触时的摩擦.*（2）①边界摩擦(⑤边界润滑) ②作图 ---③两表面上的极薄的吸附油膜之间的摩擦** （3）①流体摩擦(④流体润滑) ③作图 ②--摩擦发生在润滑内部***（4）混合磨擦----处于 (1)、(2)、(3) 、三者的混合状态. 常见：（3）、（4）*接触峰点之间发生粘接、挤压、剪切、塑性流动 摩擦磨损最严重，f =0.15~0.5**④能降低摩擦阻力，减轻磨损，但膜厚小于粗糙度，强度不高，磨损不可避免。
***摩擦阻力最小，磨损最轻（几乎不发生摩损）212.1.3 磨损（滑动轴承主要失效形式）--摩擦表面的物质不断损失的现象（1）磨损类型：磨粒磨损、疲劳剥落（点蚀）、粘着磨损（胶合）、腐蚀磨损（2）磨损过程（3）不同因素对磨损的影响.1）材料、2）载荷、3）润滑、4）工作温度312.2 径向滑动轴承的结构及组成 (1)轴承座整体式（图11-1） 结构简单剖分式（图11-2） 间隙可调、装拆方便 调心式（图17-3） 顺应轴挠度 （2）轴套与轴瓦（实物）作用： 便于更换节约贵重金属结构： 整体式----轴套实物剖分式---轴瓦(3) 瓦上开油孔、油沟.输送、分布、存储润滑液最简结构：(4) 轴承衬----在钢质轴瓦上贴附一层减摩材料.节约贵重金属结构上需要*衬一定有瓦,瓦不一定有衬.412.4 润滑剂.P279（1）流体润滑剂—油、水润滑油（机油）主要指标：粘度、油性（边界膜性能）（2）润滑脂（黄油）主要指标：锥入度（稠度）、滴点（最高使用温度）（3）固体、气体润滑剂（特殊或专门用途）612.5径向滑动轴承(混合润滑)的条件性计算（1）计算项目(准则)① p= F/dB≤[p] 防止过度磨损② pv≤[pv] 限制轴承温升③ v≤[v] 控制磨损速度(2)设计步骤①选择结构类型②确定宽径比B/d, 一般B/d=0.5～1.5,多数取B/d=1.③按计算准则计算，查表11-2选取材料.④选定配合及表面粗糙度⑤选择润滑剂、润滑方式712.6 液体动压润滑的基本原理。
第十二章_滑动轴承
与轴的中心线垂直。 （2）推力滑动轴承：只能承受轴向载荷，轴承上的反作用力
与轴中心线方向一致。 （3）径向止推滑动轴承，又称复合滑动轴承，同时动压润滑轴承、静压润滑轴承、动静压润滑轴承、非流体润 滑轴承、自润滑轴承、磁悬浮润滑轴承和电磁悬浮润滑轴承 等。 3.按轴承所使用的润滑剂分 液体润滑轴承、气体润滑轴承、脂润滑轴承和固体润滑轴承 等。
（4）固体润滑剂： 固体润滑剂主要有石墨、二硫化钼、动物蜡u、聚四氟乙烯、 聚氯氟乙烯、尼龙和某些软金属（如铅、锡、铟等）。固体润 滑剂常用于自润滑轴承。
3、润滑剂的性能指标 （1）润滑油的性能指标：粘度、内油性、闪点、凝点、酸值、 残碳量等。
四、润滑方式及润滑装置 滑动轴承润滑的供油方式分为间歇式相连续式。 1、手工润滑 间歇式是利用油壶或油枪通过轴承座上的油孔由人工定时
（1）整体式结构 轴承座通常采用铸铁铸造而成， 轴承套采用减摩性好的材料制成。 优点：构造简单，价格较低，常 用于低速、载荷不大的间歇工作 的机器上。 缺点：
1）当滑动表面磨损而间隙过大时，无法调整轴承间隙； 2）轴颈只能从端部装入，对于粗重的轴或具有中轴颈的轴安 装不便。
（2）剖分式结构轴承
剖分式轴承由轴承座、轴承盖、剖 分轴瓦、轴承盖螺柱等组成
3、油环润滑 如图14—19所示，将一油环套在轴颈上，油环下部浸在
油中，当轴颈旋转时，靠摩擦力带动油环旋转，从而把油 带入轴承进行润滑。
4、压力循环润滑
这是利用油泵将润滑油经输油管送入轴承的高效润滑方式， 供油充分、散热性好，压力及供油量均可调节。但结构复杂、 费用高。因而多用于高速、重载轴承的润滑。
二、滑动轴承材料滑动轴承的失效形式：轴承的摩擦表面的磨 损、胶合与疲劳破坏，以及用双层金属或三层金属制作的轴瓦 的轴承衬的脱落。
第十二章 滑动轴承
机械设计 二、类型
第十二章 滑动轴承
径向滑动轴承， 径向滑动轴承，承受径向载荷 按承载分 止推滑动轴承， 止推滑动轴承，承受轴向载荷 动轴承 动压轴承 按摩擦状态分 液体润滑轴承 静压轴承 不完全液体润滑轴承
机械设计 三、几种摩擦状态
第十二章 滑动轴承
相对运动的表面就有磨损，要改善磨损，用润滑油。 相对运动的表面就有磨损，要改善磨损，用润滑油。 按表面的润滑情况将摩擦分为： 按表面的润滑情况将摩擦分为： 干摩擦： 摩擦面间不加润滑剂， 干摩擦： 摩擦面间不加润滑剂，一 般金属f>0.15。轴承中不 般金属f 0.15。 允许存在这种状态。 允许存在这种状态。 边界摩擦： 边界摩擦： 摩擦表面间有一层油膜， 摩擦表面间有一层油膜， f=0.05～0.3。 f=0.05～0.3。是轴承的 最低要求。 最低要求。
润滑脂是润滑油与金属皂的混合物，呈半固体形态。 润滑脂是润滑油与金属皂的混合物，呈半固体形态。 其稠度大，不易流失，无冷却效果，物化稳定性差， 其稠度大，不易流失，无冷却效果，物化稳定性差，摩 阻大，有缓冲、吸振作用、承载能力大， 阻大，有缓冲、吸振作用、承载能力大，故只适合低速 v ）2m / s、难以经常供油的场合。 < 重载 难以经常供油的场合。 重载、 （
第十二章 滑动轴承
机械设计
第十二章 滑动轴承
第二节 径向滑动轴承的的主要结构
一、整体式径向滑动轴承
整体式 结构简单 安装困难 间隙不可调
整 体 式 轴 瓦
机械设计
第十二章 滑动轴承
二、剖分式径向滑动轴承
剖分式：结构较繁，间隙可调， 剖分式：结构较繁，间隙可调，广泛采用
结构上可作成水平剖分、倾斜剖分（ 结构上可作成水平剖分、倾斜剖分（受力方向与抛 分面基本垂直，偏差±15° 分面基本垂直，偏差±15°内）、可调心的以适合不同的 用途。 用途。
机械设计第十二章滑动轴承
摩擦：滚动摩擦滚动摩擦轴承滚动轴承滑动摩擦滑动摩擦轴承滑动轴承第十二章滑动轴承第一节概述1、滑动轴承应用场合：1）工作转速特高轴承，如汽轮发电机；2）要求对轴的支撑位置特别精确的轴承，如精密磨床；3）特重型的轴承，如水轮发电机；4）承受巨大的冲击和振动，如轧钢机；5）根据工作要求必须做成剖分式的轴承，如曲轴轴承；6）在特殊的工作条件下（如在水中或腐蚀性介质中）工作的轴承，如军舰推进器的轴承；7）在安装轴承处的径向空间尺寸受到限制时，也常采用滑动轴承，如多辊轧钢机。
2、分类①按载荷方向：径向（向心）轴承、止推轴承、向心止推②按接触表面之间润滑情况：液体滑动轴承、非液体滑动轴承液体滑动轴承：完全是液体非液体滑动轴承：不完全液体润滑轴承、无润滑轴承不完全液体润滑轴承（表面间处于边界润滑或混合润滑状态）无润滑轴承（工作前和工作时不加润滑剂）③液体润滑承载机理：液体动力润滑轴承（即动压轴承）液体静压润滑轴承（即液体静压轴承）3、如何设计滑动轴承（设计内容）1）轴承的型式和结构2）轴瓦的结构和材料选择3）轴承的结构参数4）润滑剂的选择和供应5）轴承的工作能力及热平衡计算4.特点：承载能力大，工作平稳可靠，噪声小，耐冲击，吸振，可剖分等特点。
第二节滑动轴承的典型结构一、整体式径向滑动轴承：特点：结构简单，易于制造，端部装入，装拆不便，轴承磨损后无法调整。
应用：低速、轻载或间歇性工作的机器中。
二、对开式径向滑动轴承：装拆方便，间隙可调，应用广泛。
特点：结构复杂、可以调整磨损而造成的间隙、安装方便。
应用场合：低速、轻载或间歇性工作的机器中。
三、止推式滑动轴承：多环式结构，可承受双向轴向载荷。
第三节滑动轴承的失效形式及常用材料一、失效形式1、磨粒磨损：硬颗粒对轴颈和轴承表面起研磨作用。
2、刮伤：硬颗粒划出伤痕。
3、胶合：轴承温度过高，载荷过大，油膜破裂或供油不足时，轴颈和轴承相对运动表面材料发生粘附和迁移，从而造成轴承损坏。