静压与动压轴承
油膜+滚动轴承
油膜轴承的基础知识一、什么是油膜轴承？油膜轴承是液体摩擦轴承的一种形式；按润滑系统供油压力的高低可分为静压轴承、静—动压轴承、动压轴承，通常习惯称动压轴承为油膜轴承。
油膜轴承由锥套、衬套、滚动止推轴承、回转密封、轴端锁紧装置等部分组成；或者说是轧辊一端所安装的全部零、部件的统称。
油膜轴承（动压轴承）是一种流体动力润滑的闭式滑动轴承。
在轴承工作时，带锥形内孔的锥套（锥度约1：5的锥形内孔与轧辊相联接）与轴承衬套（固定在轴承座内）工作面之间形成油楔（即收敛的楔形间隙）；当轧辊旋转时，锥套的工作面将具有一定粘度的润滑油带入油楔，润滑油产生动压力；当沿接触区域的动压力之和与轴承上的径向载荷相平衡时，锥形轴套与轴承衬套被一层极薄的动压油膜隔开，轴承在液体摩擦状态下工作。
动压轴承的压力分布是不均匀的，而且，由于相对间隙、滑动速度、润滑油粘度及锥、衬套的表面变形等不同而不同，其峰值压力区越小（即压力分布尖锐）承载能力就越低。
美国的摩根工程公司研制的Morgoil油膜轴承是其技术发展的典型代表，太原重工则是国内制造大型油膜轴承的唯一生产厂家。
二、油膜轴承形成的机理动压轴承油膜的形成与轴套表面的线速度、油的粘度、间隙、径向载荷等外界条件有密切关系。
可用雷诺方程描述：—油的绝对粘度—轴套表面的线速度★动压轴承（油膜轴承）保持液体摩擦的条件：1、楔形间隙、即h-hmin≠常数2、足够的旋转速度v3、合适的间隙4、足够的粘度、适当的纯净润滑油5、轴套外表面和轴承衬的内表面应有足够的精度和光洁度在可逆式中厚板轧机上能否使用油膜轴承，在最大载荷的前提下取决于最低的咬入速度和轧制节奏；中厚板轧机的油膜轴承使用的均为高粘度的润滑油，油膜的消失滞后于轧机的制动，只要轧机可逆运转的间隔时间小于油膜消失的时间，油膜轴承就能满足使用。
三、油膜轴承的发展二十世纪三十年代美国摩根工程公司首先把油膜轴承应用于轧机上至今，油膜轴承的技术已发生了巨大的进步。
《机械设计》第8章 轴承
四 向心角接触轴承轴向力的计算
1 派生轴向力
R S0
P0 N0
1 派生轴向力
向心角接触轴承的派生轴向力
圆锥滚子轴 承
角接触球轴承
C型
AC型
B型
（α=15°) （α=25°) （α=40°)
S=R/(2Y)
S=eR S=0.68R S=1.14R
2 轴向力A的计算
R1
R2
2 轴向力A的计算
假设Fa+S1>S2,
滑动轴承的特点、应用及分类
在以下场合，则主要使用滑动轴承： 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．径向尺寸受限制时，如多辊轧钢机。
S1
R1 1被放松
A1=S1
S2
ΔS
ΔS
R2
2被压紧
A2=S2+ΔS =S1+Fa
2 轴向力A的计算
假设Fa+S1<S2,
ΔS
S1
R1 1被压紧 A1=S1+ΔS =S2-Fa
S2 R2 2被放松
A2=S2
结论：——实际轴向力A的计算方法
1）分析轴上派生轴向力和外加轴向载荷，判定被 “压紧”和“放松”的轴承。
1.基本概念
⑴轴承寿命
⑵基本额定寿命L10 ——同一批轴承在相同工作条件下工作，其中90%
的轴承在产生疲劳点蚀前所能运转的总转数L10（以106r 为单位）或一定转速下的工作时数 Lh ⑶基本额定动载荷C
L10=1时，轴承所能承受的载荷 由试验得到
轴承摩擦方式
轴承摩擦方式轴承摩擦是指在轴和轴承之间的相对运动中，由于物体表面间的接触产生的阻力。
轴承摩擦方式的种类繁多，下面将介绍一些常见的轴承摩擦方式以及相关参考内容。
1. 干摩擦干摩擦是指轴承和轴之间没有润滑剂的情况下产生的摩擦。
常见的干摩擦方式有金属对金属的干摩擦、陶瓷对金属的干摩擦等。
干摩擦具有高温、高速度、高压力等特点，容易产生过热现象，从而导致轴承的损坏。
相关参考内容可以参考相关摩擦学的书籍，如《摩擦学基础》、《轴承学》等。
2. 液体摩擦液体摩擦是指在液体润滑剂的作用下，轴承和轴之间产生的摩擦。
液体摩擦的方式包括油膜摩擦和压力润滑。
油膜摩擦是指润滑剂形成的油膜在轴承和轴之间进行相对滑动，减小了摩擦力。
压力润滑是指在润滑剂的压力作用下形成一个液体薄膜，以减小轴承和轴之间的接触面积，从而减小了摩擦。
相关参考内容可以参考相关液体摩擦的理论和实践经验，如《润滑学》、《轴承的润滑与密封》等。
3. 固体摩擦固体摩擦是指在润滑剂不适用或不充分的情况下，轴承和轴之间利用固体材料进行摩擦。
固体摩擦的方式包括干涉摩擦和粘附摩擦。
干涉摩擦是指轴承和轴之间的干涉现象导致的摩擦，常见的干涉摩擦材料有金属对金属、金属对陶瓷等。
粘附摩擦是指轴承和轴之间由于粘附作用而产生的摩擦，常见的粘附摩擦材料有金属对金属、金属对塑料等。
相关参考内容可以参考相关材料摩擦和磨损的书籍，如《材料摩擦与磨损》、《轴承材料与润滑》等。
4. 气体摩擦气体摩擦是指在高速运动下，轴承和轴之间由气体介质产生的摩擦。
气体摩擦的方式包括气体辊道摩擦和气体轴承摩擦。
气体辊道摩擦是指气体辊道上的气体介质与轴承和轴之间产生的摩擦，常见的气体辊道有空气辊道、气体辊道等。
气体轴承摩擦是指在气体轴承中，气体介质对轴承和轴之间产生的摩擦，常见的气体轴承有气体静压轴承、气体动压轴承等。
相关参考内容可以参考相关气体动力学和气体流体力学的书籍，如《气体动力学基础》、《气体流体力学》等。
磨工技师考试题库五
磨工技师考试题库五1、问答题试述多齿盘分度机构的工作原理和特点。
正确答案：多齿分度盘主要由三角形齿形的上、下齿盘啮合组成，分度时经传动机构上、下盘脱开即可。
其特点是：分度精度高，分度范围大，刚性好，精（江南博哥）度持久性好。
2、问答题影响磨削力的主要因素有哪些？正确答案：影响磨削力的因素很多，主要有：（1）工件材料。
工件材料的强度、硬度越高，塑性、韧性越好，变形抗力和摩擦力越大，磨削力就越大，磨削脆性材料时，产生的磨削力小。
（2）磨削用量。
在磨削用量中，对磨削力影响最大的是背吃刀量，其次是进给量，磨削速度的影响最小。
背吃刀量和进给量增大，使磨削宽度和磨削厚度增大，使磨削力随之增大。
（3）砂轮的特性与修整。
砂轮的主要特性如磨料、粒度、硬度、组织、结合剂及形状尺寸等，对磨削力关系甚大。
合理选择砂轮特性，选用具有良好切削性能的砂轮，可减小磨削力。
正确修整砂轮，使砂轮保持锋利的切削刃和正确的形状，以及减少砂轮与工件磨削时的接触面积等，也可使切削力大为降低。
3、问答题什么叫超硬磨料磨具的浓度？浓度对磨削加工有何影响？选择时应考虑哪些因素？正确答案：浓度时超硬磨料磨具独有的特性。
浓度是指超硬磨具的磨料层中每1体积中所含超硬磨料的质量。
浓度越高，其含量也越高。
若浓度为100%，则在1体积中含磨料为0.88g（4.4克拉）。
浓度直接影响到磨削效率和加工成本，浓度大，则磨削效率高，但成本增加。
选择时应综合考虑磨具的粒度、结合剂、磨削方式、磨具形式以及生产率等要求。
4、问答题什么是头架主轴的“预紧”？预紧的目的是什么？如何实现预紧？正确答案：所谓“预紧”，就是将滚动轴承并紧，使其在未承受载荷时，预先在滚动体（滚球、滚子和滚针）与内外圈滚道的接触处，产生微量的初始弹性变形。
预紧的目的是：消除轴承中原来存在的间隙，提高主轴的旋转精度、刚度和抗振性，保证工件加工精度的要求。
头架主轴实现预紧的方法是：修磨内、外隔圈，使内圈的宽度大于外圈的宽度，然后在装配时使轴承内外圈之间发生轴向相对移动，将滚动体与内、外圈滚道压紧。
轴承基础知识考试试题及答案
轴承基础知识考试试题及答案一、选择题（每题2分，共20分）1. 轴承按其工作原理不同，可以分为哪两大类？A. 滚动轴承和滑动轴承B. 静压轴承和动压轴承C. 深沟球轴承和圆柱滚子轴承D. 推力轴承和向心轴承答案：A2. 下列哪种轴承属于滑动轴承？A. 深沟球轴承B. 圆柱滚子轴承C. 推力球轴承D. 平面轴承答案：D3. 轴承的径向游隙是指：A. 轴承内圈与外圈之间的径向间隙B. 轴承内圈与轴颈之间的径向间隙C. 轴承外圈与轴承座孔之间的径向间隙D. 轴承滚珠与滚道之间的径向间隙答案：A4. 下列哪种轴承适用于高速、轻载场合？A. 深沟球轴承B. 圆柱滚子轴承C. 推力球轴承D. 调心球轴承答案：A5. 下列哪个因素对轴承的疲劳寿命影响最大？A. 载荷B. 转速C. 温度D. 润滑答案：A6. 下列哪种润滑方式适用于高速、高温场合？A. 油润滑B. 油脂润滑C. 气体润滑D. 液体润滑答案：C7. 轴承的精度等级分为哪几个等级？A. P0、P6、P5、P4、P2B. P0、P6、P5、P4、P3C. P0、P6、P5、P4、P1D. P0、P6、P5、P4、P0答案：A8. 下列哪种轴承适用于重载、低速场合？A. 深沟球轴承B. 圆柱滚子轴承C. 推力球轴承D. 调心滚子轴承答案：D9. 下列哪个因素会导致轴承早期损坏？A. 载荷过大B. 转速过高C. 润滑不良D. 温度过高答案：C10. 轴承的密封方式主要有哪几种？A. 内密封和外密封B. 油封和橡胶封C. 油封和迷宫封D. 橡胶封和迷宫封答案：C二、填空题（每题2分，共20分）1. 轴承的径向游隙是指________与________之间的径向间隙。
答案：轴承内圈、外圈2. 滚动轴承的基本结构包括________、________、________和________。
答案：内圈、外圈、滚动体、保持架3. 轴承的精度等级分为________、________、________、________和________。
机床典型部件设计(109页)
（三）主轴传动件位置的合理布置
1.传动件在主轴上轴向位置的合理布 置 合理布置传动件在主轴上的轴向位置, 可改善主轴的受力情况, 减小主轴变 形, 提高其抗振性。其主要原则是尽 量使传动力引起的主轴弯曲变形要小 ；引起主轴前端在影响加工精度敏感 方向上的位移要小。因此, 主轴上的 传动件应尽量靠近前支承布置, 有多 个传动件时, 其中最大的传动件应靠 近前支承。 根据传动件在不同的轴向位置时及传 动力Q 在不同方向作用时, 分析其不 同特点及应用范围。
3.主轴的设计要求
主轴的技术要求, 应根据机床精度标准的 有关项目制定。它应满足设计要求、工艺 要求、检测要求以及图面质量的要求, 应 尽量做到设计、工艺、测量的基准相统一 。
四、主轴滚动轴承
轴承是主轴部件中的重要组成部分, 轴承的类 型、精度、结构、配置方式、安装调整、以及润滑 和冷却等, 都直接影响着主轴部件的工作性能。
2.驱动主轴的传动轴位置的合理布置
主轴受到的驱动力Q 相对于切削力F 的方向取决于
驱动主轴的传动轴的空间位置。应尽可能将该驱动轴布 置在合适的位置, 使驱动力Q 引起的主轴变形可抵消一部 分因切削力F引起的主轴轴端精度敏感方向上的位移。对 切削力F 是旋转变化或以轴向载荷为主的主轴不在此列 。
（四）主轴主要结构参数的确定
当切削力F 和传动力Q 均作用在主轴前端时, 可使 两者方向相反, 从而使其引起的主轴前端变形部分地相 互抵消。此外, 前支承反力也较小。切削力F 和传动力 Q 均作用在主轴前端, 还可使主轴受扭长度较短, 但传 动件需要安装在前支承外面, 增加了主轴的悬伸长度, 结构上也较复杂。这种布局一般只适用于大型机床, 如 大型卧式车床、立式车床等的主轴组件。
（二）几种典型的主轴轴承配置形式
流体动压轴承工作原理
流体动压轴承工作原理
动压轴承油膜压力是靠轴本身旋转产生的，因此供油系统简单，设计良好的动压轴承具有很长的使用寿命，因此，很多旋转机器（例如膨胀机、压缩机、泵、电动机、发电机等）均广泛采用各类动压轴承。
在旋转机械上使用的液体动压轴承有承受径向力的径向轴承和
承受轴向力的止推轴承两类。
在动压轴承中，轴颈与轴承孔之间有一定的间隙（一般为轴颈直径的千分之几），间隙内充满润滑油。
轴颈静止时，沉在轴承的底部。
当转轴开始旋转时，轴颈依靠摩擦力的作用，沿轴承内表面往上爬行，达到一定位置后，摩擦力不能支持转子重量就开始打滑，此时为半液体摩擦。
随着转速的继续升高，轴颈把具有黏性的润滑油带入与轴承之间的楔形间隙（油楔）中，因为楔形间隙是收敛形的，它的入口断面大于出口断面，因此在油楔中会产生一定油压，轴颈被油的压力挤向另外一侧。
如果带入楔形间隙内的润滑油流量是连续的，这样油液中的油压就会升高，使入口处的平均流速减小，而出口处的平均流速增大。
由于油液在楔形间隙内升高的压力就是流体动压力，所以称这种轴承为动压轴承。
在间隙内积聚的油层称为油膜，油膜压力可以把转子轴颈抬起。
当油膜压力与外载荷平衡时，轴颈就在与轴承内表面不发生接触的情况下稳定地运转，此时的轴心位置略有偏移，这就是流体动压轴承的工作原理。
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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静压轴承
采用静力润滑的滑动轴承称为静压轴承。静力润滑与动力润滑原理不同，静压轴
承由外部的润滑油泵提供压力油来形成压力油膜，以承受载荷。虽然许多动压轴承
亦用润滑油泵供给压力油，但其性质不同的，最明显的是供油压力不同，静压轴承
的供油压力比动压轴承高的多。
静压轴承的主要特点之一，是在完全静止的状态下，也能建立起承载油膜，能
保证在启动阶段摩擦副两表面也没有直接接触，在动压轴承是绝对不可能的。
因此，启动采用静压轴承的转子时，必须先启动静压润滑系统。
静压轴承在运转中，由于摩擦副有相对运动，故亦可能产生动压效应，当动压
效应达到一定份额时，轴承成为动静压混合轴承。
静压轴承的优点是：
1.启动和运转期间摩擦副均被压力油膜隔开，滑动阻力仅来自流体粘性，摩擦
因数小、工作寿命。
2.静压轴承有“均化”误差的作用，能减小制造中不精确性产生的影响，故对
制造精度的要求比动压轴承低。
3.摩擦副表面上的压力比较均匀，轴承的可靠性和寿命较高。
4.可精确地获得预期的轴承性能。
5.轴承的温度分布较均匀，热膨胀问题不如动压轴承严重。
静压轴承适应的工况范围极广，从载荷以克计的精密仪器到载荷达数千吨的重
型设备都有采用静压轴承的
。
动压轴承靠液体润滑剂动压力形成的液膜隔开两摩擦表面并承受载荷的滑动轴
承。液体润滑剂是被两摩擦面的相对运动带入两摩擦面之间的。产生液体动压力的
条件是：①两摩擦面有足够的相对运动速度；②润滑剂有适当的粘度；③两表面间
的间隙是收敛的,在相对运动中润滑剂从间隙的大口流向小口，构成油楔。