轴承弹性变形对动载滑动轴承润滑状况影响的分析
滑动轴承的故障诊断分析 (DEMO)
滑动轴承的故障诊断分析一、滑动轴承的分类及其特点1、静压轴承静压轴承的间隙只影响润滑油的流量，对承载能力影响不大，因此、静压轴承可以不必调整间隙，静压轴承在任何转速下都能保证液体润滑，所以理论上对轴颈与轴瓦的材料无要求。
实际上为防止偶然事故造成供油中断，磨坏轴承轴承，轴颈仍用45#，轴瓦用青铜等。
2、动压轴承动压滑动轴承必须在一定的转速下才能产生压力油膜。
因此、不适用于低速或转速变化范围较大而下限转速过低的主轴。
轴承中只产生一个压力油膜的单油楔动压轴承，当载荷、转速等条件变化时，单油楔动压轴承的油膜厚度和位置也随着变化，使轴心线浮动，而降低了旋转精度和运动平稳性。
多油楔动压轴承一定的转速下，在轴颈周围能形成几个压力油楔，把轴颈推向中央，因而向心性好。
异常磨损：由于安装时轴线偏斜、负载偏载、轴承背钢与轴承座孔之间有硬质点和污物，轴或轴承座的刚性不良等原因，造成轴承表面严重损伤。
其特征为：轴承承载不均、局部磨损大，表面温度升高，影响了油膜的形成，从而使轴承过早失效。
二、常见的滑动轴承故障●轴承巴氏合金碎裂及其原因1.固体作用：油膜与轴颈碰摩引起的碰撞及摩擦，以及润滑油中所含杂质（磨粒）引起的磨损。
2.液体作用：油膜压力的交变引起的疲劳破坏。
3.气体作用：润滑膜中含有气泡所引起的汽蚀破坏。
●轴承巴氏合金烧蚀轴承巴氏合金烧蚀是指由于某种原因造成轴颈与轴瓦发生摩擦，使轴瓦局部温度偏高，巴氏合金氧化变质，发生严重的转子热弯曲、热变形，甚至抱轴。
当发生轴承与轴颈碰摩时，其油膜就会被破坏。
摩擦使轴瓦巴氏合金局部温度偏高，而导致巴氏合金烧蚀，由此引起的轴瓦和轴颈的热胀差，进一步加重轴瓦和轴颈的摩擦，形成恶性循环。
当轴瓦温度T大于等于230°C时，轴承巴氏合金就已烧蚀。
三、机理分析大多滑动轴承由于运行过程中处于边界润滑状态所以会产生滑动摩擦现象，同时又居有一定的冲击能量和势能，所以存在与产生滑动摩擦和碰摩相同的故障机理。
滑动轴承等效油膜刚度
滑动轴承等效油膜刚度
滑动轴承的等效油膜刚度是指在滑动轴承工作时，油膜对轴承的支撑作用所产生的效果类似于弹簧支撑作用的刚度。
油膜的刚度对于轴承的工作性能具有重要影响。
从宏观角度来看，滑动轴承的等效油膜刚度取决于轴承材料的弹性模量、油膜的厚度以及油膜的黏度等因素。
这些因素共同影响了油膜在承载过程中的变形和应力分布，进而影响了油膜的支撑作用。
从微观角度来看，滑动轴承的等效油膜刚度还受到油膜流动状态的影响。
在轴承工作时，油膜处于变形和流动之中，这种流动状态会导致油膜刚度的变化，因此需要考虑油膜流动对刚度的影响。
此外，滑动轴承的等效油膜刚度还受到载荷大小、转速、工作温度等因素的影响。
在实际工程中，需要综合考虑这些因素对油膜刚度的影响，以确保轴承在工作时能够获得适当的支撑作用，减小磨损和摩擦，提高轴承的工作效率和寿命。
总之，滑动轴承的等效油膜刚度是一个综合性的参数，受到多
种因素的影响。
在设计和选择滑动轴承时，需要全面考虑这些因素，以确保轴承能够在各种工况下都能够获得良好的支撑作用，保证设
备的正常运转和使用寿命。
19-某发动机主轴承EHD分析_长城汽车朱征
20
Peak Oil Film Pressure
MainBearing1(MPa) MainBearing2(MPa) MainBearing3(MPa) MainBearing4(MPa) MainBearing5(MPa)
2
10
0
720
810
900
990
1080
1170
1260
1350
1440
结论
（1） 通过 EXCITE 轴承液动动力学计算，可以对曲轴轴承润滑和磨损进行详细分析。 （2） 轴承的润滑和磨损是由很多因素引起的，因此在分析过程中，应该综合考虑，寻 找出主要影响因素，并加以改进。
参考文献
[1] AVL_蓝军_径向滑动轴承载荷和磨损.AVL_2006 年会 [2]EXCITE training _EHD 液动润滑轴承分析.AVL_2009
12 MainBearing1(MPa)
MainBearing2(MPa) 10
MainBearing3(MPa)
MainBearing4(MPa)
8
MainBearing5(MPa)
6
4
2
0
720
810
900
990
1080
1170
1260
1350
1440
AngR(deg)
图 5 各主轴 Pressure at 1080.40 deg Pressure(MPa) 3
2.5
2
1.5
1
0.5
90
180
270
Shell Angle(deg)
0 360
（a） 粗糙接触压力
Bearing Width(mm)
滑动轴承
滑动轴承的轴瓦结构2
单材料、整体式 厚壁铸造轴瓦
多材料、对开式厚壁铸造轴瓦
多材料、整体式、薄壁轧制轴瓦
多材料、对开式薄壁轧制轴瓦
Chapter 16 Design of Journal Bearings
16
轴瓦的定位
◆ ◆
目的：防止轴瓦相对于轴承座产生轴向和周向的相对移动。 方法：对于轴向定位有： 轴瓦一端或两端做凸缘
16.2.1 Selection of Lubricants 润滑济及其选择 Types of Lubricants——
Lubricating oils(润滑油)
Lubricating greases(润滑脂) Solid lubricants(固体润滑剂) Gas lubricants(气体润滑剂)
合的表面粗糙度的能力
20
常用轴承材料——
金属材料（表16.1）——轴承合金（仅用于轴承衬）， 铜合金（广泛应用），铝基合金，铸铁（经济、耐磨） 等 多孔质金属材料（表16.2） ——粉末冶金，含油轴承 非金属材料（表16.2）
Chapter 16 Design of Journal Bearings
Chapter 16 Design of Journal Bearings
3
滑动轴承的承载能力大，回转精度高，润滑油膜具有抗冲击 作用，因此，在工程上获得广泛的应用。 滑动轴承的主要应用场合—— 1. 转速极高的轴承 2. 载荷特重的轴承 3. 冲击很大的轴承
4. 要求特别精密的轴承
5. 剖分式轴承 6. 有特殊要求的轴承
Thrust journal bearings 推力滑动轴承
Chapter 16 Design of Journal Bearings
薄板轧机主减速机滑动轴承的失效分析和润滑方式改进
收稿 日期 ：０６０ —７ ２ ０ －４１ 作者 简 介 ： 王铁 成 （９ ８）， ， 宁 人 ， 士 。 １５ 一 男 辽 硕
［ ］ 兰岳光 ， ３ 邹宗树 ， 姚永宽 ， 板坯 中心裂纹产 生的原因及防 等．
止措施［ 】 材料与冶金学报。０２ ４ １ ： ０２ ３ Ｊ． ２０ 。（ ）２ － ． ９ ９ ［ 】 蔡开科 ， ４ 程士富． 连续 铸钢原理与工 艺［ 】 北京 ： Ｍ ． 冶金 工业出
版 社 ，９４ １９ ．
冷首段及凝 固末端夹辊开 口度必 须严加控制 。 （） ３采用轻压下技术 既有利于抑制 中心偏析 ， 改善铸坯 中 心质量 ， 增加强度 。同时对 防止凝 固末端铸 坯鼓肚 ， 防止 中 心裂纹的形成有 良好的作用。 （ 当液相穴末端夹辊开 口度过大 ， ４ ） 而又暂时无法调整 或 更换时 ， 只要浇注时 间允许 ， 当降低拉坯速度 ， 适 有助 于减小 鼓肚应变 ， 降低 中心裂纹 的生成机率。 （） 冷 比水量对内裂纹 有明显影 响， 当降低 比水量有 ５－ 适 利于扩大 等轴晶区 ， 有效降低 中心裂纹 比率 。
（） １ 根据近年安钢轧钢厂薄板轧机统计 ， 滑动轴承失效及 形式见表 ｌ 由表 中可 知 ， 。 轴瓦失 效形 式可归 纳为 ４类 ： 缺
油、 胎、 脱 磨损和胶合 。分析认 为 ， 脱胎 、 磨损 和胶 合这 ３种 失效除与轴承材料 、 润滑油种 类和加工精 度有关外 ， 滑 与润
亦有很大 的关系 。 扩大铸坯中心等轴晶区。
（润滑油的作用主要是 控制磨擦 、 ２ ） 减少 磨损 ， 设备 延长 使用寿命 。其先决 条件 是在磨 擦表 面形 成 良好 、 定 的油 稳
膜， 使两个相对运动 的表 面不直 接接触 ， 产生 润滑 。对 于大 负荷滑动轴承 ， 润滑尤 为关 键。如果 润滑方 式选用 不 当， 将
2010级第十章滑动轴承解读
教学基本要求
滑动轴承
1．了解摩擦状态、滑动轴承的类型、特点和应用 2．了解滑动轴承的结构、材料及润滑 3．掌握滑动轴承的失效形式及设计准则 4．掌握油膜承载机理及液体滑动轴承的设计计算方法 重点与难点 1．滑动轴承的失效形式及设计准则 2．压力油膜承载机理
10．1
滑动轴承的分类
概述
根据所承受载荷的方向、滑动轴承可分为径向轴承、推力轴承两大类。 根据轴系和拆装的需要，滑动轴承可分为整体式和剖分式两类。 根据颈和轴瓦间的摩擦状态，滑动轴承可分为液体摩擦滑动轴承和 非液体摩擦滑动轴承 根据工作时相对运动表面间油膜形成原理的不同，液体摩擦滑 动轴承又分为液体动压润滑轴承和液体静压润滑轴承，简称动 压轴承和静压轴承。
在跑合阶段结束后应清洗零件，更换润滑油。
磨损分类
按照磨损的机理以及零件表面磨损状态的不同 把磨损分为： 1.磨粒磨损
由于摩擦表面上的硬质突出物或从外部进入摩擦表面的硬 质颗粒，对摩擦表面起到切削或刮擦作用，从而引起表层材 料脱落的现象，称为磨粒磨损。
减轻磨粒磨损：满足润滑条件，合理地选择摩擦副的材 料、降低表面粗糙度值以及加装防护密封装置等。
一.润滑剂
1.润滑油
主要有矿物油、合成油、动植物油等，其中应用最广 泛的为矿物油。 粘度的大小表示了液体流动时其内摩擦阻力的大小，粘度 愈大，内摩擦阻力就愈大，液体的流动性就愈差。
粘度可用动力粘度、运动粘度、条件粘度（恩氏粘度）等 表示。我国的石油产品常用运动粘度来标定。
1 ）粘度：
牛顿的粘性液体的摩擦定律
n——轴颈转速(r/min)
[pv]——pv的许用值(N/mm2.m/s)
3）验算轴承的vm 值
m
d m n
滑动轴承
2、径向滑动轴承的计算
已知：轴承所受径向载荷Fr、轴颈转速n及轴颈直径。 设计内容：确定轴承结构、材料等，验算工作能力。
设计步骤
① 根据工作条件和使用要求，确定轴承的结构型式，选择轴 承材料； ② 确定宽径比（B/d，B为轴承宽度）； B/d太小：油易从两端流失，使轴瓦过快磨损； B/d过大：散热差，温升高，易引起轴瓦边缘的局部磨损。 一般取B/d≈0.5～1.5。 根据宽径比B/d和d，可确定轴承宽度B，在确定轴承宽度时， 还应考虑到机器结构尺寸的限制。
轴承模型
（2）剖分式径向滑动轴承 组成、特点与用途
2) 剖分式滑动轴承 图13 - 2所示为典型的剖分式滑动轴 承, 由轴承座、 轴承盖、 对开轴瓦、螺栓 等组成。轴瓦和轴承座均为剖分式结构, 在 轴承盖与轴承座的剖分面上制有阶梯形定 位口, 便于安装时定心。 轴瓦直接支承轴 颈, 因而轴承盖应适度压紧轴瓦, 以使轴瓦 不能在轴承孔中转动。 轴承盖顶端制有螺 纹孔, 以便安装油杯或油管。
6.3
径向滑动轴承形成液体动力润滑的过程
a)静止
b)启动
c)稳定运转
6.4 径向滑动轴承的几何关系和承载量系数
1.几何关系 （1）建立坐标系 o为极点，oo1为极轴 Φa ： Φ1 ：h1 ： Φ2 ：h2 ： Φ0 ：h0 Φ：h
（2）基本概念 ①直径间隙：Δ=D-d ②半径间隙：δ=R-r=Δ/2 ③相对间隙：ψ=Δ/d=δ/r ④偏心距：e ⑤偏心率：χ=e/δ ⑥任意极角φ的油膜厚度h： h=δ+ecosφ=δ(1+χcosφ) ⑦最小油膜厚度： hmin=δ-e=δ(1-χ)=rψ(1-χ) ⑧压力最大处的油膜厚度h0： h0=δ(1+χcosφ0) ⑨包角α：入油口到出油口间所包轴 颈的夹角。
滑动轴承
普通圆柱蜗杆传动的主要参数
主要参数( 阿基米德蜗杆)
● 模数 m 和压力角α
中间平面
— 包含蜗杆轴线并垂直与蜗轮轴线的平面
的蜗蜗轮杆加蜗相工杆模同数轴—面滚刀蜗滚轮模制端数，面其蜗压几杆力标何轴角准面参模数数及蜗压直轮力径端角面与相配
在中间平面内相当于齿条与齿轮的啮合
正确啮合条件： mx1 = mt2 = m
滚动轴承的寿命计算
轴承寿命：轴承中任一滚动体或内、外圈滚道上出现疲劳点蚀 以前所经历的总转数或在一定转速下所经历的工作小时数。
轴承的基本额定寿命：一批相同的轴承，在相同的条件下运转， 其中90%的轴承不发生疲劳点蚀前所转过的总转数或在一定的 转速下运转的总小时数。
一、滚动轴承寿命计算的基本公式
轴承寿命的疲劳曲线：
Lh
106 60n
C P
h
C——基本额定动负荷，衡量轴承工作能力的主要指标。
基本额定动负荷有两种：
1、径向额定动负荷—主要承受径向负荷的向心轴承（深沟球 轴承、角接触球轴承、圆锥滚子轴承），用Cr表示；
2、轴向额定动负荷—主要承受轴向负荷的推力轴承,用Ca表示。
正常工作温度（1200C）时的额定动负荷C值可查有关手册。
抗冲击能力较差，高速时噪声 大，工作寿命不及液体摩擦滑 动轴承，径向尺寸比滑动轴承 大
滚动轴承的代号
前置代号
基本代号
后置代号
类型代号
尺寸系列代号
内径代号
前置代号：用于表示轴承的分部件，字母表示；
由轴承的宽度系列和直径系列代号
后字分又0用级136780置母别如— — — — —数—，调圆角圆推代或用：字深共心锥接锥力或沟号数轴C6球滚触滚球、字球个：字承轴子球子轴母轴A级用表的承轴轴轴承表C承别于示公承承承和示2，表；差B2表、依示如等2示次轴：级8内、内2由承接分（ 宽 012350径11113— — — 、 、部-2度高的触别027524尺位 窄 正 宽 469系结、— —级结角为寸5数 ； 常 ；列5构特 特到构为2字 ；0：级宽 宽0的）低、1及； 。5、组不级0公5、4成0同，级差00000202。代d以10132直5。— —其、及/—0号345上和径特 轻— —代5材特系级轻 ；4中 重/轻号料0内列；；。、0；的分的径：6角级别特接、为殊触6：要x轴级/求P承2和，、， /P4、/P5、/P6、/P6x和/P0。
高速流体动压滑动轴承的润滑分析
维普资讯
・
２ ・
湖 南轻 工业 高等 专科 学校 学报
２０ ０ ２年 ６月
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（ １ ）
载或 高 速重 载 轴承 的润 滑 分 析 计 算 引 起 了人 们 的广 泛关 注 。２ ０世 纪 ９ Ｏ年 代 以来 ， 着 计 算 机 技 术 、 随 计 算方 法 及测 试 技术 的 发 展 ， 类 轴 承 的润 滑 分析 计算 该 已取 得 重 大 进 展 。 Ｃ ｍｅｏ 、 ｉｋ ｓ Ｓ ｅｎｉ ｔ等 分 ａ ｒｎ Ｐｎ ｕ 、 ｔｒ ｌｈ ｃ 别在 润 滑分 析计 算 的基 本 方 法 、 效 应 、 油 和 轴 承 热 混 中热 传 导对 轴 承静 特 性 的影 响 等 方 面 做 了重 要 的工 作 。针 对不 同速 度 及 载荷 条 件 ， 合 考 虑 热传 导 、 综 瓦 面 弹性 变形 、 温 、 压等 多 种 因素 的 影 响 ， 者 由简 粘 粘 作 到 繁地 进行 了等温 、 热 及热 传 导 三种 不 同热 边 界条 绝 件下 轴 承静 特性 计 算 。在 大 型 试 验 台上 进 行 了全 尺
高 速 流 体 动 压 滑 动 轴 承 的润 滑 分 析
郭 力 李 波 ，
（． １湖南大学 机械与汽车 工程学 院 ， 湖南 长沙 ４０８ ；． １０ ２２ 湖南 大学 电气与信息工 程学 院 ， 湖南 长沙 ４０ ８ ） １０ ２
轴承产品缺陷分析报告
轴承产品缺陷分析报告滚动轴承和滑动轴承是应用在转动设备中应用最为广泛的机械零件，是轴及其它旋转构件的重要支承。
在日常的使用与维修中发现，轴承同时也是最容易产生故障的零件，对轴承零件的缺陷预测与分析具有很高的经济价值，所以轴承工作状态实时监控和诊断的研究受到广泛重视。
由于滚动轴承与滑动轴承在缺陷方面有许多共同点，缺陷分析方法可以通用，所以本文以讨论滚动轴承作为重点。
1.滚动轴承常见缺陷故障由于滚动轴承在实际生产中应用广泛，其产生的故障现象也多种多样，常见的有疲劳剥落、过量的永久变形和磨损。
1.疲劳剥落轴承在正常的条件下使用，内圈、外圈和滚动体上的接触应力是变化的，工作一段时间后，接触表面就可能发生疲劳点蚀，以致造成疲劳剥落。
所以疲劳剥落是轴承的正常失效形式，它决定了轴承的工作寿命。
2.过量的永久变形轴承在转速很低或者间歇往复摆动的工作状态时，在过大的静载荷或冲击载荷作用下，会使套圈滚道和滚动体接触处的局部应力超过材料的屈服强度，以致在表面发生过大的塑性变形，使轴承不能正常工作3.磨损在润滑不良和密封不严的情况下，轴承工作接触面容易发生磨损，转速越高，磨损越严重。
磨损会使轴承的游隙增加，振动和噪声增大，各项技术性能急剧下降，导致轴承失效。
此外，轴承还有胶合、烧伤、轴圈断裂、滚动体压碎、保持架磨损和断裂、锈蚀等失效形式。
在正常的使用条件下，这些失效是可以避免的，因此称为非正常失效。
2.轴承缺陷诊断方法轴承缺陷常用诊断分析方法可概括为以下几种：（1）检测润滑油温度、轴承温度及主油道润滑油压力波等物理参数（2）油样分析包括理化分析、污染度测试、发射光谱分析、红外线分析和铁谱分析（3）振动分析（4）声发射（AE）分析以上各种方法各有其特点，能够在一定程度上反应轴承缺陷。
第一种方法安装传感器简单、成本低但不实用，主要原因是测量温度有其滞后性，不能实时预测轴承缺陷。
油样分析只能测量油润滑轴承，但不能测量脂润滑轴承。