12章 滑动轴承解析
第12章 滑动轴承汇总
2) 绳芯润滑 3) 油环润滑
4) 浸油润滑
5) 飞溅润滑 6) 压力循环润滑
2、脂润滑 旋盖式油脂杯、黄油枪
手柄 调节螺母
弹簧 针阀 杯体
盖
杯体 接头 油芯
盖
杯体 接头 油芯
20°
润滑4 滑动轴承的润滑
§13-6 不完全流体润滑滑动轴承的条件性计算
◆ 速度低、载荷大、有冲击或间歇运转的滑动轴承；以及脂润滑、油绳润 滑及滴油润滑的轴承，工作中处于边界润滑或混合润滑状态。
滑动轴承的条件性计 算3
滑动轴承的条件性计算
二、止推滑动轴承的计算
已知条件：轴向载荷Fa (N)、 轴颈转速n (r/mm)、 轴环
直径d2和轴承孔直径d1(mm) F
１．限制平均压强 p
p
F A
F
π 4
(d
2 2
d12 )Z
[ p]
d0 d2
式中：Z－止推环数。
[p]—许用平均压强（MPa），查表12－5；
§12-3 滑动轴承的失效形式及材料 §13-3 滑动轴承的失效形式和材料
一、滑动轴承常见失效形式
滑动轴承的材料1
滑动轴承的材料
二、滑动轴承的材料
轴承材料是指轴瓦和轴承衬的材料。
1. 对轴承材料性能的要求： 1）减摩性、耐磨性、耐蚀性要好；
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：
例：某船用推力轴承，轴转速n=700 r/min，轴向推力 F=8000 N，轴直径d=890 mm，轴环外径D=160 mm，根据[pV]设 计该轴承，设[pV]＝2 MPam/s，求该轴承需几个轴环。
滑动轴承课件(公开课)
滑动轴承概述
三、滑动轴承的特点
滑动轴承概述2
滚动轴承绝大多数都已标准化，故得到广泛的应用。但是在以下场合， 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。
液体动力润滑径向滑动轴承的设计计算
四、最小油膜厚度 hmin 动力润滑轴承的设计应保证：hmin≥[h] 其中： [h]=S(Rz1+Rz2)
◆ ◆ ◆
相对运动的两表面间构成楔形空间。 楔形空间中充满具有粘性的液体。 两板相对运动的结果，应使液体在粘性力的作用下由楔形空间的大端 流向楔形空间的小端 。
液体动力润滑径向滑动轴承的设计计算
二、径向滑动轴承形成流体动力润滑时的状态
F
△
液体动力润滑径向滑动轴承的设计计算3
F
F
a
o1 o d
D
o1 o
径向滑动轴承的典型结构1 油杯孔
整体轴套
特点：结构简单，成本低廉。 因磨损而造成的间隙无法调整。 只能从沿轴向装入或拆出。 应用：低速、轻载或间歇性工作的机器中。
滑动轴承的典型结构
２．对开式径向滑动轴承
油杯座孔 螺栓 螺母 套管 上轴瓦 轴承盖 轴承座
径向滑动轴承的典型结构2
下轴瓦
对开式轴承(剖分轴套)
滑动轴承的失效形式及常用材料
二、滑动轴承的材料
滑动轴承的失效形式及常用材料2
轴承材料是指在轴承结构中直接参与摩擦部分的材料，如轴瓦和轴承
衬的材料。轴承材料性能应满足以下要求：
◆ ◆ ◆ ◆
第12章(滑动轴承)
第四章 摩擦、磨损及润滑概述
F
基本概念:
摩擦、磨损、润滑
v Ff
Δ
F
D
F
ω
F
ω
d
a) n = 0
b) n ≈ 0
c)形成油膜
2
第四章 摩擦、磨损及润滑概述
F
基本概念:
摩擦、磨损、润滑
v Ff
摩擦状态分类与特性
1.干摩擦 1. 2.边界摩擦 (边界润滑) 3.混合摩擦 (混合润滑) 4.液体摩擦 (液体润滑)
∂p h − h0 = 6ηV ∂x h3
(3) 基本方程式
一维雷诺方程
33
流体动力润滑的必要条件
∂p h − h0 = 6ηV ∂x h3
①两表面必须有一定的相对滑动速度 ②充分供应有一定粘度的润滑油 ③ 相对滑动的两表面必须形成收敛的楔形间隙 大口进，小口出
34
§12-7 液体动力润滑径向滑动轴承设计计算
V (h − y ) y (h − y ) ∂p v= − ⋅ h 2η ∂x
32
2. 润滑油流量
Q = 1 ⋅ ∫ v dy
0 h
⎡V (h − y ) y (h − y ) ∂p ⎤ =∫ ⎢ − ⋅ ⎥ dy 0 h 2η ∂x ⎦ ⎣ Vh h3 ∂p = − ⋅ 2 12η ∂x
h
Vh0 Vh h3 ∂p = − ⋅ 2 2 12η ∂x
设计内容
确定轴承结构型式 选择轴瓦和轴承衬材料 确定轴承结构参数 选择润滑剂和润滑方法 计算轴承工作能力
6
§12-2 滑动轴承的主要结构形式
(一) 整体式径向滑动轴承 (二) 对开式径向滑动轴承 (三) 止推滑动轴承
7
第12章滑动轴承分解
A
y dy
v
o
du
h y
B
----- 牛顿粘性定律
η----流体的动力粘度，简称粘度 -----流体沿垂直于运动方向的速度梯度， 式中的—负号，表示 u 随 y 的增大而减小。
-----流体单位面积上的剪切阻力，即切应力。
§12-4
滑动轴承中的润滑剂
在摩擦学中，把凡是服从这个粘性定律的流体 都叫做“牛顿液体”。
B----- 轴瓦宽度， [p]----轴瓦材料的许用压力，见表12-2。
２.验算轴承的 pv 值 轴承的发热量与其单位面积上的摩擦功耗 fpv 成正
比。 pv 值愈大，摩擦产生的热量越大，轴承的温度越
高，也就越容易引起边界油膜的破裂。 目的：限制 pv值就是限制轴承的温升，防止胶合， 保护边界膜。 πd n F ≤[pv] pv = · Bd 60× 1000 (12---2)
v
在这种状态下，摩擦完全发生在液体内部的分子 之间，所以摩擦系数极小， f ≈ 0.001 ~ 0.01，因而可 以完全避免磨损
这是最理想的润滑状态。
4. 混合摩擦
混合摩擦是指摩擦表面间处于边界 摩擦和液体摩擦的混合状态。
混合摩擦能有效降低摩擦阻力，其摩擦 系数比边界摩擦时要小得多。
v
工程实际中，多数滑动摩擦副都是处于边界摩擦与 混合摩擦的状态中。 边界摩擦和混合摩擦在工程实际中很难区分，常统 称为不完全液体摩擦。
滑 动 轴 承
按受载方向分
径向轴承 止推轴承 液体润滑滑动轴承 不完全液体润滑滑动轴承
按润滑状态分
按液体润滑承载机理分 液体动力润滑轴承（液体动压轴承）
液体静压润滑轴承（液体静压轴承）
§12-2
第12章—滑动轴承
查粘度
6、选择相对间隙ψ，计算轴承承载量系数 CP，
确定偏心率
ψ
n / 604/9
1031/ 9
0.00114
查偏心率
CP
Fψ2 2VB
120000 0.001142 2 0.027 7.45 0.18
2.128
查出偏心率 = 0.718 （线性插值）
7、计算 hmin
hm in
(1
)
f 0.55 =0.0023 p
9、计算润滑油的温升
f p
查耗油量系数
t t0 ti c(
Q ) as
26.360 C
VBd V
ti
t,m
t 2
50
26.36 2
36.820 C
一般要求 ti 35 ~ 400 C ，
轴承的热平衡条件满足要求。
10、选择配合
按初选的直径间隙△ = ψd
但B/d 过大时，轴承温升高。
ti
F
dB 2
C
P
d
CP∝（ χ , B/d ）
t0
不同 B/d 时轴向和周向油膜压力分布
2、相对间隙ψ
F
dB 2
C
P
p x
6ηV
(h
h0 ) h3
ψ小，轴承承载能力高； ψ过小，轴承温升高, 下降。
n(ω)高时， ψ应选大些； 载荷大时， ψ应选小些。
h0 h
3、 粘度η
｝选 ZCuPb30
pv 27.9MPa m / s pv
5、选润滑油及粘度
,
n / 60 1/ 3
107 / 6
0.029Pa S
ν ， , 0.029 106 32cSt 厘斯
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(二)对开式径向滑动轴承
• 它是由轴承座、轴承盖、剖分式轴瓦和双头螺柱等组 成。轴承盖和轴承座的剖分面常作成阶梯形，以便对 中和防止横向错动。轴承盖上部开有螺纹孔，用以安 装油杯或油管。剖分式轴瓦由上、下两半组成，通常 是下轴瓦承受载荷，上轴瓦不承受载荷。
•为了节省贵重金属或其它 需要，常在轴瓦内表面上 贴附一层轴承衬。
铁路机车及车辆、金属切削机床、航空发动
机附件、雷达、卫星通信地面站、天文望远 镜以及各种仪表中应用颇为广泛。
§12—1 概述(续)
• 按其承受载荷方向分类 • 径向轴承(承受径向载荷)和止推轴承(承受轴
向载荷)。 • 根据其滑动表面间润滑状态分类 • 液体润滑轴承、不完全液体润滑轴承(指滑动
表面间处于边界润滑或混合润滑状态)和无润 滑轴承(指工作时不加润滑剂)。 • 根据液体润滑承载机理分类 • 液体动力润滑轴承(简称液体动压轴承)和液体 静压润滑轴承(简称液体静压轴承)。 • 本章主要讨论液体动压轴承。
• (一)滑动轴承的失效形式
• 1．磨粒磨损
• 进入轴承间隙的硬颗粒(如灰尘、砂 粒等)有的嵌入轴承表面，有的游离于间 隙中并随轴一起转动，它们都将对轴颈 和轴承表面起研磨作用。在起动、停车 或轴颈与轴承发生边缘接触时，它们都 将加剧轴承磨损，导致几何形状改变、 精度丧失，轴承间隙加大，使轴承性能 在预期寿命前急剧恶化。
足
低
比 率 38．3 ／％
பைடு நூலகம்
11．1 15．9 8．1
6．0 5．6 5．5
2．8 6．7
(二)轴承材料
• 轴瓦和轴承衬的材料统称为轴承材料。 轴承材料性能应着重满足以下主要要求。
• 1．良好的减摩性、耐磨性和抗咬粘性 • 减摩性是指材料副具有低的摩擦系数。
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
第十二章滑动轴承
§12-1 滑动轴承概述
轴承的作用是支承轴。轴在工作时可以是旋转的，也可以是静止的。
自行车工作时，轴承外 圈及滚珠随前轮轮毂一起 转动，车轴与轴承内圈固 定不动。
§12-1 滑动轴承概述
一、轴承应满足如下基本要求： 1．能承担一定的载荷，具有一定的强度和刚度。 2．具有小的摩擦力矩，使回转件转动灵活。 3．具有一定的支承刚度，保证被支承零件的回转精度。
二、轴承的分类 根据轴承中摩擦的性质，可分为滑动轴承和滚动轴承。
§12-1 滑动轴承概述
二、轴承的分类 根据轴承中摩擦的性质，可分为滑动轴承和滚动轴承。
根据能承受载荷的方向，可分为向心轴承、推力轴承、向心推力轴承。 (或称为径向轴承、止推轴承、径向止推轴承）。
根据润滑状态，滑动轴承可分为：不完全液体润滑滑动轴承。 完全液体润滑滑动轴承。
◆ 减摩性：材料副具有较低的摩擦系数。 ◆ 耐磨性：材料的抗磨性能，通常以磨损率表示。
◆ 抗胶合性：材料的耐热性与抗胶合性。
◆ 摩擦顺应性：材料通过表层弹塑性变形来补偿轴承滑动表面初始配合不 良的能力。
◆ 嵌入性：材料容纳硬质颗粒嵌入，从而减轻轴承滑动表面发生刮伤或磨 粒磨损的性能。
◆ 磨合性：轴瓦与轴颈表面经短期轻载运行后，形成相互吻合的表面形状 和粗糙度的能力（或性质）。
气蚀
电腐蚀
汽车用滑动轴承故障原因的平均比率
不干净 38.3 腐蚀 5.6
润滑油不足 11.1
制造精度低 5.5
安装误差 15.9 气蚀 2.8
对中不良 8.1
其它 6.7
超载 6.0
§12-3 滑动轴承的失效形式及常用材料
二、滑动轴承的材料
轴承材料是指在轴承结构中直接参与摩擦部分的材料，如轴瓦和轴承 衬的材料。轴承材料性能应满足以下要求：
机械设计12章(滑动轴承)
思考题答案：12-1 根据结构特点，滑动轴承分哪几类？各有什么特点？答：根据结构特点，滑动轴承分：1.整体式滑动轴承 这种轴承结构简单，成本低廉。
但轴套磨损后，轴承间隙过大时无法调整；另外，只能从轴颈端部装拆，对于重量大的轴或具有中间轴颈的轴，装拆很不方便，甚至在结构上无法实现。
所以这种轴承多用在低速、轻载或间歇性工作的机器中。
2.对开式滑动轴承 这种轴承装拆方便，且轴瓦磨损后可以用减少剖分面处的垫片厚度来调整轴承间隙，同时，调整后应修刮轴承内孔。
3.自动调心滑动轴承 ，自动调心滑动轴承的结构特点是轴瓦的外表面做成凸形球面，与轴承盖及轴承座上的凹形球面箱配合，当轴变形时，轴瓦可随轴线自动调节位置，从而保证轴颈和轴瓦为球面接触。
4．止推滑动轴承 轴上的轴向力应采用推力轴承来承受。
止推面可以利用轴的端面，也可在轴的中段做出凸肩。
实心端面止推轴颈由于工作面上相对滑动速度不等，越靠近边缘处相对滑动速度越大，磨损越严重，会造成工作面上压强分布不均匀，所以极少采用，相对滑动端面通常采用环状端面。
当载荷较大或双向载荷时，可采用多环轴颈。
12-2 常用的轴瓦材料有哪几种？轴承合金为什么只能做轴承衬？答：轴承常用的材料可以分为三大类：金属材料（如轴承合金、铜合金、铸铁等）、粉末冶金材料和非金属材料（工程塑料、碳—石墨等）。
轴承合金 又称巴氏合金或白合金，是由锡、铅、锑、铜等组成的合金。
它的减摩性、耐磨性、顺应性、嵌入性、磨合性都很好，但是价格昂贵、强度较低，因此常用作轴承衬材料。
12-3 轴瓦上为什么要开油槽？开油槽时应注意哪些问题？答：为使润滑油均布于轴瓦工作表面，在轴瓦的非承载区开设油孔和油槽。
油槽不宜过短，以保证润滑油流到整个轴瓦与轴颈的接触表面。
但是，也不得与轴瓦端面开通，以减少端部泄油。
习题12-1 一止推轴承的环形承压面的内径d 0=50mm ，外径 d =75mm ，许用平均压强[ p ]=0.52MPa ，求其能承受的最大轴向力。
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。