推力滑动轴承
《滑动轴承的设计》word文档
滑动轴承的设计§ 1 滑动轴承概述用于支撑旋转零件(转轴，心轴等)的装置通称为轴承。
按其承载方向的不同，轴承可分为：径向轴承Radial bearing：轴承上的反作用力与轴心线垂直的轴承称为径向轴承；推力轴承Thrust bearing：轴承上的反作用力与轴心线方向一致的轴承称为推力轴承。
按轴承工作时的摩擦性质不同，轴承可分为：滑动轴承和滚动轴承。
滑动轴承，根据其相对运动的两表面间油膜形成原理的不同，还可分为:流体动力润滑轴承(简称动压轴承)(Hydrodynamic lubrication)流体静力润滑轴承(简称静压轴承)(Hydrostatic lubrication)。
本章主要讨论动压轴承。
和滚动轴承相比，滑动轴承具有承载能力高、抗振性好，工作平稳可靠，噪声小，寿命长等优点，它广泛用于内燃机、轧钢机、大型电机及仪表、雷达、天文望远镜等方面。
在动压轴承中，随着工作条件和润滑性能的变化，其滑动表面间的摩擦状态亦有所不同。
通常将其分为如下三种状态：1、完全液体摩擦完全液体摩擦状态(图8-1a)是指滑动轴承中相对滑动的两表面完全被润滑油膜所隔开，油膜有足够的厚度，消除了两摩擦表面的直接接触。
此时，只存在液体分子之间的摩擦，故摩擦系数很小(f =0.001～0.008)，显著地减少了摩擦和磨损。
2、边界摩擦当滑动轴承的两相对滑动表面有润滑油存在时，由于润滑油与摩擦表面的吸附作用，将在摩擦表面上形成一层极薄的边界油膜(图8-1b)，它能承受很高的压强而不破坏。
边界油膜的厚度比一微米还小，不足以将两摩擦表面分隔开，所以，相对滑动时，两摩擦表面微观的尖峰相遇就会把油膜划破，形成局部的金属直接接触，故这种状态称为边界摩擦状态。
一般而言，边界油膜可覆盖摩擦表面的大部分。
虽它不能像完全液体摩擦完全消除两摩擦表面间的直接接触，却可起着减轻磨损的作用。
这种状态的摩擦系数f =0.008～0.01。
3、干摩擦两摩擦表面间没有任何物质时的摩擦称为干摩擦状态(图8-1c)，在实际中，没有理想的干摩擦。
《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
第十七章滑动轴承
液体摩擦滑动轴承简介
二、动压轴承 ◆原理：依靠摩擦副的相对运动和油的粘性，将润滑油带入 轴承的楔形间隙中，自动形成承载油膜。 ◆形成动压油膜的条件：
１）摩擦副表面之间必须构成楔形间隙。 ２）摩擦副表面之间必须有一定的相对运动速度，其方向应 带动油从大口进，小口出。 ３）润滑油粘度要适当，供油量要充足。
◆ 特点：可在滑动表面形成固体膜。 ◆ 适用场合：有特殊要求的场合，如要求环境清洁处、真 空中或高温中。 ◆ 常用类型：二硫化钼，碳―石墨，聚四氟乙烯等。
◆ 使用方法：涂敷、粘结或烧结在轴瓦表面；制成复合材料， 依靠材料自身的润滑性能形成润滑膜。
滑动轴承的润滑
二、润滑方式与润滑装置 (一)油润滑 1．间歇式润滑
F p [ p] dB
[p]—材料的许用压强，MPa。 v—轴颈圆周速度，m/s； [pv]—材料的pv许用值， MPa· m/s
v [v ]
[p]、[v]、[ pv ]的选择
[v]—材料的许用滑动速度
非液体摩擦滑动轴承的计算
三、推力滑动轴承的校核计算 1．校核轴承压强
Fa p [ p] 2 2 kz (d 2 d1 ) 4
◆碳—石墨：由不同量和石墨构成的人造材料，石墨量越多 材料越软，摩擦因数越小。还可以在其中加入金属、聚四氟乙烯 和二硫化钼等。是电动机电刷的常用材料。
常用轴承材料的性能
第三节 非液体摩擦滑动轴承的计算
一、失效形式和设计准则
非液体摩擦：指轴承处于边界摩擦或混合摩擦状态。 ◆ 失效形式：边界油膜破裂，导致磨损和胶合。 ◆ 设计准则：保证边界膜不破裂。 因边界膜强度与压强、温度、轴承材料、轴颈和轴承表面粗 糙度、润滑油供给等有关，目前尚无精确的计算方法，但一般可 作条件性计算。 （1）限制轴承压强 p ≤[p]， p 过 大，润滑油膜不易形成和保持。 （2）限制摩擦发热pv≤[pv]，fpv是 摩擦力，限制pv即间接限制摩擦发热。 （3）限制滑动速度v≤[v] ，即使p、 pv合格，但v过大仍会使磨损过快。 非液体摩擦
滑动轴承概述
说明
用于高速、重载 下工作的重要轴 承，变载荷下易 于疲劳，价贵。
铅基 ZPbSb16Sn16Cu2 15 12
轴承
合金 ZPbSb15Sn56Cu3Cd2 5
8
用于中速、中等
10
载荷作的轴承，
1 1 3 5 不宜受显著冲击。
可作为锡锑轴承
5
合金的代用品。
ZCuSn10P1
锡青铜
(10-1锡青铜) ZCuSn5Pb5Zn5
胶合----当瞬时温升过高，载荷过大，油膜破裂时或供 油不足时，轴承表面材料发生粘附和迁移，造成轴承 损伤。 疲劳剥落----在载荷得反复作用下，轴承表面出现与滑 动方向垂直的疲劳裂纹，扩展后造成轴承材料剥落。
腐蚀----润滑剂在使用中不断氧化，所生成的酸性物质 对轴承材料有腐蚀，材料腐蚀易形成点状剥落。
对移动。 轴向 凸缘定位 ----将轴瓦一端或两端做凸缘。 定位 凸耳(定位唇)定位
凸缘
凸耳
紧定螺钉 周向定位
销钉
三、轴瓦的油孔和油槽 作用：把润滑油导入轴颈和轴承所构成的运动副表面。
F 进油孔
油槽
开孔原则：
1)尽量开在非承载区，尽量不要降低或少降低承载区
油膜的承载能力；
2)轴向油槽不能开通至轴承端部，应留有适当的油封面。
(5-5-5锡青铜)
15 8
10 3
铅青铜
ZCuPb30 (30铅青铜)
25 12
15 15
35
用于中速重载及
1
1
受变载荷的轴承 用于中速中载的
轴承
用于高速、重载
30Βιβλιοθήκη 3 4 4 2 轴承，承受变载和冲击
铝青铜
ZCuAl10Fe3 (10-3铝青铜)
机械设计基础 第十三章 轴承
油性：指润滑油吸附在接触表面的能力 非全液体润滑时，润滑油的油性对防止金属磨 损起着主要作用。
润滑脂选择原则：
(1) 轻载高速时选针入度大的润滑脂，反之 选针入度小的润滑脂。
(2) 所用润滑脂的滴点应比轴承的工作温度高 约20~30℃。
3、固体润滑剂 轴承在高温，低速、重载情况下工作，
不宜采用润滑油或脂时可采用固体润滑剂。 常用：石墨、聚四氟乙烯、二硫化钼、二硫化钨等。
使用方法： (1) 调配到油或脂中使用； (2) 涂敷或烧结到摩擦表面； (3) 渗入轴瓦材料或成型镶嵌在轴承中使用。
选择粘度时，应考虑如下基本原则：
(1) 压力大、温度高、载荷冲击变动大 →粘度大的润滑油。
例：机床、发电机、轧钢机、大型电机、 内燃机、铁路机车、仪表等。
§13—2 滑动轴承的结构
一、向心滑动轴承
1、整体式向心滑动轴承
2、剖分式向心滑动轴承
适于低速、轻载或间隙工作的机器。 3、自动调心式向心滑动轴承
剖分式径向滑动轴承装拆方便，轴瓦磨损后 可调整剖分面处的垫片来调整轴承间隙。
4、调隙式向心滑动轴承
→硬晶粒起耐磨作用，软基体则增加材料的塑性。
特点：嵌入性、顺应性最好，抗胶合性好，但机械强度较低。
∴ 作为轴承衬浇注在软钢或青铜轴瓦的表面。——价格较贵
(5) 多孔质金属材料（粉末冶金）——含油轴承 原理：利用铁或铜和石墨粉末、树脂混合 经压型、烧结、整形、浸油而制成。
特点：组织疏松多孔，孔隙中能大量吸收润滑油， ∴ 称含油轴承，具有自润滑的性能。
间歇供油: 油壶或油枪
连续供油: (1) 滴油润滑 可调节油量!
机械设计教程 第3版 第十章 滑动轴承设计
第3版
第十章 滑动轴承设计
第一节 滑动轴承的主要类型和特点 第二节 滑动轴承的常用材料和结构 第三节 混合润滑滑动轴承的工作能力设计 第四节 流体动压润滑滑动轴承的工作能力设计
第十章 滑动轴承设计
滑动轴承通过润滑剂作为中间介质将旋转的轴与固定的机架(座)分隔开,以达 到减少摩擦的目的,这是一种工作在滑动摩擦状态下的轴承。滑动轴承主要用于 滚动轴承难以满足工作要求的场合,如高转速、长寿命、低摩擦阻力、承受大的 冲击载荷、低噪声和无污染等条件。另外,为降低成本,一些极简单的回转支撑也 常采用滑动轴承。 滑动轴承设计的主要内容是:轴承材料的选择,轴承的结构设计,润滑剂与润滑方 式的选择,轴承工作能力设计计算等。
第二节 滑动轴承的常用材料和结构
三、推力滑动轴承结构
推力滑动轴承的承载面与轴线垂直,用以承受轴向载荷。 图10-6所示为常用的推力滑动轴承承载面的情况。图10-6a所示为实心端面推力滑动轴 承,这种轴承结构简单,但是承载面沿直径方向速度变化大,产生不均匀的磨损以后,导致压 强分布不均匀;图10-6b所示为空心端面推力滑动轴承,靠近中心处不承载,避免了实心式 结构的缺点;图10-6c所示为单环式推力滑动轴承,可承受单向轴向载荷,承载面可利用径向 滑动轴承(图10-2)的端面;图10-6d所示为多环式推力滑动轴承,承载面积增大,承载能力提 高,可承受双向轴向载荷,但是各环之间载荷分布不均匀,承载能力受各环加工误差的影响 较大。
图10-2所示为剖分式径向滑动轴承结构,轴承座沿轴线剖开,使轴系的装配与拆卸都很 方便。在剖开的轴承座与轴承盖之间设有止口结构,保证装配时轴承座与轴承盖的准确 定位。双头螺柱和螺母用于轴承座与轴承盖的连接。为便于轴承的润滑,轴承盖顶部设 有注油孔。
《机械设计基础》第十二章-滑动轴承解析学习资料
二、青铜
青铜的强度高，承载能力大，耐磨性与导热性都优于轴承合金。可在 较高温度（250℃）下工作。但可塑性差，不易跑合，与之相配的轴颈必 须脆硬。
青铜可单独做成轴瓦。为了节约有色金属，可将青铜浇铸在钢或铸铁 轴瓦内壁上。
用作轴瓦材料的青铜，主要有锡磷青铜、锡锌青铜、铝铁青铜 。
一般用于中速重载、中速中载合低速重载的轴承上 。
轴的转速，r/min
轴瓦材料的许用值，N∙m/(mm2∙s)
pv F dn Fn ≤[ pv]
Bd 60100019100B
二、推力轴承
轴环数
F
p
4
F (d22
d12
)z
≤[
p]
d2
推力环的平均速度
vm
dmn
601000
pvm≤[ pv]
d1 d2
d1
平均直径，（d1＋d2）/2
例12－1 试按非液体摩擦状态设计电动绞车中卷筒两端的滑动轴承。钢绳 拉力W为20kN，卷筒转速为25r/min，结构尺寸如图所示，其中 轴颈直径d＝60mm。
根据上述计算，可知选用铸锡锌铅青铜（ZQSn6-3-3）作为轴瓦材 料是足够的，其[p]＝8N/mm2，[pv]＝10N·m/(mm2·s)。
§12-5 动压润滑的形成原理
B板静止不动，A板以速度v向左运动，板间充满润滑油。 当板上无载荷时两平行板之间液体的速度呈三角形分布，板A、B之间 带进的油量等于带出的油量，因此两板间油量保持不变，即板A不会下沉。 若板A上承受载荷F时，油向两侧挤出，于是板A逐渐下沉，直到与B 板接触。
跑合，常用于高速、重载的轴承。
价格较贵，机械强 度较差，只能作为轴承 衬材料浇铸在钢、铸铁 或青铜轴瓦上。青铜的 导热性良好。
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
滑动轴承检修和总结,润滑
轴瓦及轴承衬材料
材料要求： 1）摩擦系数小； 2）导热性好，热膨胀系数小； 3）耐磨、耐腐蚀、抗胶合能力强； 4）有足够的机械强度和塑性。 能同时满足这些要求的材料是难找的，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。 1、轴承合金（白合金、巴氏合金） 2）锡锑轴承合金 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。
优点
滑动轴承的材料及轴瓦结构
一、滑动轴承的材料——轴瓦和轴承衬的材料
主要失效形式：磨损和胶合、疲劳破坏。
1、对轴承材料的要求 (1) 良好的减摩性、耐磨性和抗胶合性。 (2) 良好的顺应性，嵌入性和磨合性。 (3) 足够的强度和必要的塑性。 (4) 良好的耐腐蚀性、热化学性能（传热性 和热膨胀性）和润滑性（对油的吸附能力）。 (5) 良好的工艺性和经济性等。
顶部装有 润滑油杯。
轴承座 用螺栓 与机座 连接。
剖分式径向滑动轴承（向心）
剖分式滑动轴承克服了整体式滑动轴承装拆不便的缺点，而且轴瓦 工作面磨损后的间隙还可用减薄垫片或切削轴瓦分合面等方法加以 调整，因此得到了广泛应用。剖分式滑动轴承的结构尺寸已经标准 化。
向心轴承
自动调心式径向滑动轴承
R球
特点：嵌入性、顺应性最好，抗胶合性好，但机械强度较低。
∴ 作为轴承衬浇注在软钢或青铜轴瓦的表面。——价格较贵
(3) 铜合金——青铜基体 锡青铜：减摩、耐磨性最好； 应用较广，强度比轴承合金高， 适于重载、中速。 铅青铜：抗胶合能力强；适于高速、重载。 铝青铜：强度及硬度较高，抗胶合性差； 适于低速、重载传动。 (4) 铝基合金 ——强度高、耐磨性、耐腐蚀和导热性好
滑动轴承-课件
13.1 滑动轴承的特点、类型和应用
13.1.2 滑动轴承的类型
巴氏合金
F
F
绕此边线自 行倾斜
结构特点： 在轴的端面、轴肩或安装圆盘上做成止推面。在止推环形面上， 分布有若干有楔角的扇形块。其数量一般为6-12。
13.1 滑动轴承的特点、类型和应用
13.1.2 滑动轴承的类型
巴氏合金
F
F
绕此边线自 行倾斜
第13章 滑动轴承
13.1 滑动轴承的特点、类型和应用
13.1.1 滑动轴承的特点
1. 结构简单，制造、加工、拆装方便。 2. 面接触，承载能力大。 3. 轴承工作面上的油膜有减振、抗冲击和消除噪声的作 用。 4. 处于液体摩擦状态下的滑动轴承，摩擦系数非常小， 磨损很轻，寿命很长。 5. 运转平稳，旋转精度高； 6. 对大型轴承，制造成本较滚动轴承低。 7. 径向尺寸较滚动轴承小。
13.2 滑动轴承的材料与润滑
13.2.1 滑动轴承的材料
轴瓦失效实例:
轴瓦磨损
表面划伤
疲劳点蚀
13.2 滑动轴承的材料与润滑
13.2.1 滑动轴承的材料
轴瓦材料的性能要求： 1.良好的减摩性、耐磨性和抗胶合性
减摩性是指材料副具有低的摩擦系数。
耐磨性是指材料的抗磨损性能（通常以 磨损率表示）。
2.剖分式向心滑动轴承
由轴承盖1、轴承座2、 连接螺栓4 剖分轴瓦3和连接螺栓4组 成。
螺纹孔 榫口
为 了 防 止 轴 承 盖 和 轴 承 座横向错动和便于装配时 对中，轴承盖和轴承座的 剖分面做成阶梯状。
轴承盖1 剖分轴瓦3
中 分 面 间 放 少 量 垫 片 ， 以便在轴瓦磨损后，用减 少垫片的办法调节轴颈与 轴瓦之间的间隙。
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推力滑动轴承
推力滑动轴承验算时，是假设轴承压力均匀分布在支承面上的。关于推力滑动
轴承的计算，因其方法与向心轴承类似，故不予说明，叮参阅有关资料。对于多环推
力轴承，由于制造和装配误差，使得各支承面上所受的载荷不相等，Cp〕和【加〕值
均应减小20肠-40%.
例14-1试设计一起重卷筒的滑动轴承。己知轴承的径向载荷F=2X105N，
轴颈直径d= 200 mm，轴的转速n=300 r/min.
解(1)确定轴承的结构形式。
根据左轴承的重载低速的工作要求，按非液体摩擦滑动轴承设计。采用剖分式
结构便于安装和维护。润滑方法采用油脂杯用脂润滑。地磅
滑动轴承最理想的摩擦状态是液体摩擦。液体摩擦滑动轴承设计、制造、调整、
维护要求高，成本高，但摩擦磨损小、效率高、转动精度高、工作平稳、可缓冲减振，用
于高速、重载、高精度的场合。根据压力油膜形成原理，液体摩擦滑动轴承可分为液
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)。
1.液体动压滑动轴承
作相对运动的两摩擦表面将润滑油带人间隙后形成了具有足够压力的油膜，从
而将两表面隔开，这就是液体动压润滑，所形成的压力油膜称为动压油膜。
图14-13所示为向心滑动轴承动压油膜形成过程。O:为轴颈中心，0为轴承中
心。图14-13(a)所示为轴颈静止时，处于轴承孔的最下方，此时两摩擦表面间形成了
弯曲的楔形间隙;图14-13(b)所示为轴颈开始转动时，转速较低，带人间隙中的油鱼
较少，两表面仍直接接触，轴颈在摩擦力的作用下沿孔壁向右爬升;随着转速的增大，
带人间隙中的油量也逐渐增多，右侧楔形油膜产生一定的动压力，将轴颈向左浮起，
如图14-13(c)所示;图14-13(d)所示为当轴颈转速达到稳定运转时，轴颈便稳定在一
定的偏心位置上，这时，轴承处于流体动压润滑状态，油膜产生的压力与外载荷相平
衡。此时，由于轴承内的摩擦阻力仅为液体的内阻力，摩擦系数达到最小值。
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