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第十二章 滑动轴承

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《机械设计基础》第十二章 滑动轴承解析

《机械设计基础》第十二章 滑动轴承解析

一、向心轴承
1、轴承的压强p 限制轴承压强p，以保证润滑油不被过大的压力所挤出，轴瓦不致产生 过度的磨损。即
轴承径向载荷，N
F p [ p] Bd
轴瓦材料的许用压强，MPa
轴瓦宽度，mm
轴颈直径，mm
2、轴承的pv值 pv值简略地表征轴承的发热因素，它与摩擦功率损耗成正比。Pv值越 高，轴承温升越高，容易引起边界油膜的破裂。
F
润滑油应由非承载区引入，所以在顶部 开进油孔。 在轴瓦内表面，以进油口为中心沿纵向、 斜向或横向开有油沟，以利于润滑油均匀分布 在整个轴颈上。
油沟的形式 B 一般油沟离轴瓦端面保持一定距离，以防止漏油。
当载荷垂直向下或略有偏斜时，轴承中分面常为水平方向。 当载荷方向有较大偏斜时，则轴承中分面斜着布置（通常倾斜45º ）。
3）验算压强p p
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。 两平行板之间是不可能形成压力油膜的
pvm≤[ pv]
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。 解： 1）求滑动轴承上的径向载荷 当 钢绳绕在卷筒的边缘时，一侧滑动轴 承上受力最大，为

第12章滑动轴承分解

第12章滑动轴承分解
x
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

第12章 滑动轴承
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。 ６．在特殊条件下工作的轴承，如军舰推进器的轴承。 ７．径向尺寸受限制时，如多辊轧钢机。
根据轴承中摩擦的性质，可分为滑动轴承和滚动轴承。
一、滑动轴承的类型
根据能承受载荷的方向，分为径向滑动轴承、止推滑动 轴承、径向止推滑动轴承
根据润滑状态，滑动轴承可分为： 干磨擦滑动轴承 不完全流体膜滑动轴承。 完全流体膜滑动轴承
根据流体膜中流体形成原理： 流体动压轴承、流体静压轴承。
二、滑动轴承的特点及应用
B/2
F B/2 pydZ
6r
2
B/2 2 B / 2 1
1 f1d f2d f3dZ
Cp
3 B
B/2 B/2
2 1
1 f1d f2d f3dZ
实心式
空心式
单环式
多环式
实心式
空心式
单环式
多环式
◆ 实心式：中心与边缘的磨损不均匀，造成中心压强极高， 应用不多
◆ 空心式：轴颈接触面上压力分布较均匀，润滑条件较实心 式的改善。
◆ 单环式：利用轴颈的环形端面止推，结构简单，润滑方 便，广泛用于低速、轻载的场合。
实心式
空心式
单环式
多环式
◆ 多环式：不仅能承受较大的轴向载荷，有时还可承受双向 轴向载荷。由于各环间载荷分布不均，其单位面 积的承载能力比单环式低50%。
此外还应有足够的强度和抗腐蚀能力、良好的导热性、工 艺性和经济性。

第12章 (滑动轴承)

第12章 (滑动轴承)
浸蚀、电浸蚀和微动磨损等损伤。
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

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

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12章滑动轴承PPT课件

第12章滑动轴承PPT课件

邓 召
错动。
义
轴承盖上部开有螺纹孔，用以安装油杯。
轴瓦也是剖分式的，通常由下轴瓦承受载荷。
为了节省贵重金属或其它需要，常在轴瓦内 表面上浇注一层轴承衬。
在轴瓦内壁非承载区开设油槽，润滑油通过 油孔和油槽流进轴承间隙。
轴承剖分面最好与载荷方向近似垂直，多数 * 轴承的剖分面是第12水章滑平动轴承的(也有做成6倾斜的)。
用的结构形式有空心式，单环式和多环式， 下
其结构及尺寸见下图。通常不用实心式轴径，
邓 召
因其端面上的压力分布极不均匀，靠近中心 义
处的压力很高，对润滑极为不利。
空心式轴径接触面上压力分布较均匀，润滑条 件较实心式有所改善。
单环式是利用轴颈的环形端面止推，而且可以 利用纵向油槽输入润滑油，结构简单，润滑方 便，广泛用于低速，轻载的场合。
学习目标
滑动轴承的特点和应用场合；对滑动轴承的典型结 构、轴瓦材料及其选用原则有一较全面的认识；掌 握不完全液体润滑滑动轴承和液体动力润滑径向滑 动轴承的设计原理及设计方法 。
*
第12章滑动轴承
1
§12-1 概述
机
根据轴承中摩擦性质的不同，可把轴承分为滑动轴承和滚动轴
械 设
承两大类。
计
滚动轴承由于摩擦系数低，起动阻力小，且已标准化，对设计、下
另外，只能从轴颈端部装拆，对于重型机器的 轴或具有中间轴颈的轴，装拆很不方便，甚至 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。
*
第12章滑动轴承
5
(二)对开式径向滑动轴承
机 械
设
对开式滑动轴承由轴承座、轴承盖、剖分式 计
轴瓦和双头螺柱等组成。
下

第十二章_滑动轴承

第十二章_滑动轴承
1.按照轴承承受载荷的方向分 （1）向心滑动轴承：只能承受径向载荷，轴承上的反作用力
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

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

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。

滑动轴承

滑动轴承

两工件之间的间隙必须有楔形间隙；
A
两工件表面必须有相对滑动速度。 其运动方向必须保证润滑油从大截面 流进，从小截面出来；
τ Bp
两工件表面之间必须连续充满润滑
油或其它液体。
.
y
x p+dp
τ+dτ
二、径向滑动轴承形成流体动力润滑的过程
1、动压油膜的形成过程
∑ Fy =F
静止 →爬升 →将轴起抬
∑ Fx = 0 F
.
整体式 结构形式
对开式
一、轴瓦的形式和构造
整体轴套 单层材料 双层材料 多层材料 厚壁轴瓦 薄壁轴瓦
制造方法：铸造 内表面：可附有轴承衬 轴承衬材料：轴承合金 瓦背材料：铸.铁、钢或青铜
一、轴瓦的形式和构造
整体式
整体轴套 单层材料 双层材料
结构形式
多层材料
对开式
厚壁轴瓦 薄壁轴瓦
制造方法：双金属板连续轧制批量生产
§12-4 轴瓦结构
.
整体式 结构形式
对开式
一、轴瓦的形式和构造
整体轴套 单层材料 双层材料 多层材料 厚壁轴瓦 薄壁轴瓦
.
整体式 结构形式
对开式
一、轴瓦的形式和构造
整体轴套 单层材料 双层材料 多层材料 厚壁轴瓦 薄壁轴瓦
.
整体式 结构形式
对开式
一、轴瓦的形式和构造
整体轴套 单层材料 双层材料 多层材料 厚壁轴瓦 薄壁轴瓦
静压轴承
.
§12-2 滑动轴承的主要结构形式
.
一、整体式径向滑动轴承
1、作用：主要承受径向载荷。
2、组成： 轴承座
减摩材料制成
整体轴套
3、优点：
结构简单

第十二章 滑动轴承

第十二章 滑动轴承

二、对开式结构
• 组成
• 特点：装拆方便；磨损后可用垫片调间隙，也可靠修刮轴瓦 • 应用：广泛 • 标准： JB/T2561——1991（双螺孔） JB/T2562——1991（四螺孔）
12.3 失效形式及常用材料
一、失效形式
1. 磨粒磨损：改变轴承形状，降低精度、性能及寿命； 2. 刮伤：划出线状伤痕； 3. 咬粘（胶合）：高温重载油膜破裂产生，可使运动中止；
2. 轴瓦材料：铸铝青铜（表12-2）其中：[p]=15MPa, [pv]=12MPa*m/s ,[v]=4m/s 3. 润滑方式：脂润滑，2号钙基脂（表12-3）
4. 验算p ：p=F/dB=2*105 / (200*300)=3.33MPa<[p]
5. 验算pv, v: v=πdn/(60*1000)=3.14m/s<[v] pv=3.33*3.14=10.47<[pv] 6. 选择配合：H7/d9 均合格
[pv]: 许用值，见表12-6
注意：若为多环则[p]及[pv] 值均比单环降低50%
例题：
设计一起重机卷筒上的滑动轴承，已知轴承上的径向 载荷F=2*105 N ，轴颈直径 d=200mm ，轴的转速 n=300r/min
解： 1. 确定轴承结构：因低速重载，则按非液体润滑轴承设 计，采用对开结构;轴承宽度取 B/D=1.5,则： B=1.5*200=300mm；
4. 疲劳剥落：变载产生疲劳裂纹，裂纹扩展导致剥落；
5. 腐蚀：润滑的氧化生成的物质，水分，氧，硫等； 6. 其它：气蚀，流体侵蚀，电侵蚀，微动磨损等
滑动轴承故障原因平均比例 故障原 因 比率/% 不干 润滑油 净 不足 38.3 11.1 安装误 差 15.9 对中不 良 8.1 超载 腐蚀 制造精 气 度低 蚀 6.0 5.6 5.5 2.8 其 它 6.7

《机械设计基础》第十二章-滑动轴承解析

《机械设计基础》第十二章-滑动轴承解析
三、具有特殊性能的轴承材料
1、含油轴承 用粉末冶金法制得，具有多孔性组织，空隙内可贮存润滑 油，加一次油可使用较长时间，用于加油不方便的场合
2、灰铸铁、耐磨铸铁 低速轻载场合 3、橡胶轴承 具有较大的弹性，能减轻振动使运转平稳 4、塑料轴承 摩擦系数低，可塑性、跑合性能良好，耐磨，耐蚀
导热性差，膨胀系数大，容易变形，一般作轴承衬使用
上轴瓦为非承载区。
F
润滑油应由非承载区引入，所以在顶部
开进油孔。
在轴瓦内表面，以进油口为中心沿纵向、 斜向或横向开有油沟，以利于润滑油均匀分布 在整个轴颈上。
油沟的形式
B
一般油沟离轴瓦端面保持一定距离，以防止漏油。
当载荷垂直向下或略有偏斜时，轴承中分面常为水平方向。 当载荷方向有较大偏斜时，则轴承中分面斜着布置（通常倾斜45º）。
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。
这种合金在110 ℃左右开始软化，为了安全，在设计、运行中常 将温度控制在70℃～80℃。
2、铅锑轴承合金
各方面性能与锡锑轴承合金相近，但这种材料较脆，不宜承受较 大的冲击载荷。一般用于中速、中载的轴承。
§12-1 滑动轴承的特点、应用
一、滑动轴承的特点
优点：1）普通滑动轴承结构简单，制造、拆装方便； 2）具有良好的耐冲击性和吸振性； 3）运转平稳，旋转精度高； 4）高速时比滚动轴承的寿命长； 5）可做成剖分式。
缺点：1）维护复杂； 2）润滑条件高； 3）边界润滑时轴承的摩擦损耗较大。
二、滑动轴承的应用
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)。

第12章 滑动轴承解读

第12章 滑动轴承解读
◆
嵌入性：材料容纳硬质颗粒嵌入，从而减轻轴承滑动的刮伤和磨粒磨损 的性能。 磨合性：轴瓦与轴颈表面应易于磨合，从而改善摩擦面的接触状况。 3）具有足够的强度和抗腐蚀性； 4）有良好的导热性、加工工艺性及经济性； 2. 常用材料： （见表12－2）
◆
滑动轴承的材料
一、轴瓦的形式和构造
按构造 分 类 按材料 分 类
紧定螺钉
轴承座
轴瓦结构
为把润滑油导入轴承的工作面，在轴瓦上开设： 油孔： 油槽： 油室：
◆
滑动轴承的轴瓦结构4
还起储油和稳定供油的作用，用于大型轴承。
原则： 1）油槽沿轴向不能开通，以防止润滑油从端部大量流失。 2）对液体动压润滑轴承，油槽应开在非承载区 3）对混合润滑轴承，油槽应尽量延伸到最大压力区附近。
第十二章
滑动轴承
§12-1 滑动轴承的特点与类型
一、滑动轴承的特点
1．承载能力大，耐冲击；
2．工作平稳，噪音低； 3．结构简单，径向尺寸小。
滑动轴承概述2
二、滑动轴承的应用场合
１．高速、高精度、重载的场合；如汽轮发电机、水轮发电机、机床等。
２．极大型的、极微型的、极简单的场合；如自动化办公设备等。 3．结构上要求剖分的场合；如曲轴轴承 4．受冲击与振动载荷的场合；如轧钢机。

式中： υ －止推环平均直径 （ d m
d2 d0 ）处的圆周速度。 2
Z＝1时，查表12－5； ［p υ ］－ Z＞1时，表中值降低50％。 注意：设计时液体动压润滑轴承，常按上述条件性计算进行初步计算。
（动压润滑轴承在起动和停车阶段，往往也处于混合润滑状态）
形成流体动压润滑的条件
◆ 对于边界膜的强度，目前尚无完善的计算方法，常进行条件性计算。 ◆

第十二章滑动轴承问答题

第十二章滑动轴承问答题

问答题1.问：滑动轴承的主要失效形式有哪些？答：磨粒磨损、刮伤、胶合、疲劳剥落和腐蚀等。

2.问：什么是轴承材料？答：轴瓦和轴承衬的材料统称为轴承材料。

3.问：针对滑动轴承的主要失效形式，轴承材料的性能应着重满足哪些要求？答：良好的减摩性、耐磨性和抗咬粘性，良好的摩擦顺应性、嵌入性和磨合性，足够的强度和抗腐蚀能力，良好的导热性、工艺性、经济性等。

4.问：常用的轴承材料有哪几类？答：常用的轴承材料可分为三大类：1）金属材料，如轴承合金、铜合金、铝基合金和铸铁等；2）多孔质金属材料；3）非金属材料，如工程塑料、碳-石墨等。

5.问：滑动轴承设计包括哪些主要内容？答：1）决定轴承的结构型式；2）选择轴瓦和轴承衬的材料；3）决定轴承结构参数；4）选择润滑剂和润滑方法；5）计算轴承工作能力。

6.问：一般轴承的宽径比在什么范围内？答：一般轴承的宽径比B/d在0.3～1.5范围内。

7.问：滑动轴承上开设油沟应注意哪些问题？答：油沟用来输送和分布润滑油。

油沟的形状和位置影响轴承中油膜压力分布情况。

油沟不应开在油膜承载区内，否则会降低油膜的承载能力。

轴向油沟应比轴承宽度稍短，以免油从油沟端部大量流失。

8.问：选择动压润滑轴承用润滑油的粘度时，应考虑哪些因素？答：应考虑轴承压力、滑动速度、摩擦表面状况、润滑方式等条件。

可以通过计算和参考同类轴承的使用经验初步确定。

9.问：在不完全液体润滑滑动轴承设计中，限制p值的主要目的是什么？答：主要目的是为了不产生过度磨损。

10.问：在不完全液体润滑滑动轴承设计中，限制pv值的主要目的是什么？答：限制轴承的温升。

11.问：液体动压油膜形成的必要条件是什么？答：润滑油有一定的粘度，粘度越大，承载能力也越大；有足够充分的供油量；有相当的相对滑动速度，在一定范围内，油膜承载力与滑动速度成正比关系；相对滑动面之间必须形成收敛性间隙（通称油楔）。

12.问：保证液体动力润滑的充分条件是什么？答：应保证最小油膜厚度处的表面不平度高峰不直接接触。

第12章滑动轴承45086-PPT精品文档

第12章滑动轴承45086-PPT精品文档
的微幅相对运动的两个紧密接触的表面上。 轴瓦失效实例:
轴瓦磨损
华中农业大学专用
表面划伤
疲劳点蚀潘存云教授研制 Nhomakorabea 汽车用滑动轴承故障原因的平均比率
故障原因 比率／％ 故障原因 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
华中农业大学专用
滚动轴承 优点多，应用广
滑动轴承
用于高速、高精度、重载、 结构上要求剖分等场合。
向心(径向)轴承
推力(止推)轴承
向心推力(径向止推)轴承
不完全液体润滑滑动轴承 不完全液体润滑滑动轴承
潘存云教授研制
三、滑动轴承的应用领域
1.工作转速特高的轴承，汽轮发电机；
2.要求对轴的支承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.承受巨大冲击和振动载荷的轴承，如破碎机；
5.根据装配要求必须做成剖分式的轴承，如曲轴轴承；
6.在特殊条件下（如水中、或腐蚀介质）工作的轴承，
如舰艇螺旋桨推进器的轴承；
7.轴承处径向尺寸受到限制时，可采用滑动轴承。 如多辊轧钢机。
四、滑动轴承的设计内容
轴承的型式和结构选择；轴瓦的结构和材料选择；
一、轴瓦的形式和结构
按构造 整体式 分 类 对开式
强度足够的材料可 以直接作成轴瓦，
轴 按尺寸 薄壁
瓦 分 类 厚壁 的 类 按材料 单材料 型 分 类 多材料
如黄铜，灰铸铁。
单一材料
轴瓦衬强度不足， 故采用多材料制作
按加工 分类
华中农业大学专用
轴瓦。
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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
(17) 对于一般低速重载的液体动压润滑径向滑动轴承， 通常在设计时考虑采用 D A. 较小的宽径比 C. 较低粘度的润滑油 B. 较小的轴承压力 D. 较小的轴承相对间隙 D 。
(2) 滑动轴承常见的失效形式有 磨粒磨损 、 刮伤 腐蚀 。
(3) 某 滑 动 轴 承 轴 颈 表 面 粗 糙 度 为 R z1 0.0032mm ， 轴 瓦 表 面 粗 糙 度 为
R z 2 0.0063mm 为保证安全处于液体摩擦状态下工作， 该轴承最小油膜厚度必须大于或等
于 0.019
(40) 液体动压润滑向心滑动轴承， 在其他条件不变的情况下， 随外载荷的增加， C A 油膜压力不变，但油膜厚度减小 C 油膜压力增加，油膜厚度减小 B 油膜压力减小，油膜厚度减小 D 油膜压力增加，油膜厚度不变 C
(41) 如图12-4所示，已知 v1 v 2 v3 ， F1 F2 F3 ，1 2 3 。图 成压力油膜;在图C中，若降低 v3 ，其他条件不变时，油膜压力 B A 增加 B 减小 C 不变 ，油膜厚度
(18) 动压滑动轴承能建立油压的条件中，不必要的条件是 A. 轴颈和轴承间构成楔形间隙
2
B. 充分供应润滑油 C. 轴径和轴承表面之间有相对滑动 D. 润滑油温度不超过 50 C (19) 下列材料中，可作为滑动轴承衬使用的是 A. ZSnSb12Pb10Cu4 C. GCr15SiMn (20) 在 C A 。
(44) 在液体动压向心滑动轴承中，当其他条件不变时，偏心距 e 与载荷的关系为 A 随载荷的增大而增大 B 随载荷的增大而减小 C 不随载荷大小的变化而变化
(45) 图12-6中 hmin 位于轴颈与轴承孔的连心线 OO1 上，径向压力分布曲线在该处终止， 这是由于 B 。
图12-6 A 该处左侧无液体存在 C 该处左侧无液体从大口流向小口 (46) 滑动轴承中在其他条件不变时，增大宽径比 B / d ，其承载能力 对间隙 时，其承载能力 A 提高 A B 下降 。 C 等于 A 。减小相 B 该处左侧无液体从小口流向大口
(49) 设计液体摩擦滑动轴承时，若发现最小油膜厚度 hmin 不够大，在下列改进措施中， 有效的是 A 。 B. 增加供油量 Q C. 减小相对间隙
A. 减小轴承长径 L / d
二
填空题
(1) 径向滑动轴承的偏心距 e 。 随着载荷增大而 增大 ； 随着转速增高而 降低 、 胶合 、 疲劳剥落 。 、
(18) 青铜的强度高、承载能力大，导热性好，且可以在较高的温度下工作，但与轴承 合金相比，抗胶合性能较 差 ， 不易 跑合，与之相配的轴颈须 淬硬 (19) 润滑油的油性是指润滑油在金属表面的 吸附 能力。 成正比，其比例 。
B. 油膜非承载区内
(25) 通过直接求解雷诺方程，可以求出轴承间隙中润滑油的 A. 流量分布 B. 流速分布 C. 温度分布 A
D. 压力分布 。
(26) 计算滑动轴承的最小油膜厚度 hmin ，其目的是 A. 验算轴承是否获得液体摩擦 C. 计算轴承的耗油量 (27) 在 C
B. 汁算轴承的内部摩擦力 D. 计算轴承的发热量
情况下滑动轴承润滑油的黏度不应选得较高。 B. 工作温度高 D. 重载
A. 承受振动冲击载荷 C. 高速
(28) 一滑动轴承公称直径 d 80mm ，相对间隙 0.001 ，已知该轴承在液体摩擦 状态下工作，偏心率 0.48 ，则最小油膜厚度 hmin C 。
3
A. 42m
B. 38m
C. 21m
D. 19 m D 。
(29) 设计动压径向滑动轴承时，若轴承宽径比取得较大，则 A. 端泄流量大，承载能力低，温升高 B. 端泄流量大，承载能力低，温升低 C. 端泄流量小，承载能力高，温升低 D. 端泄流量小，承载能力高，温升高
(30) 双向运转的液体润滑推力轴承中， 止推盘工作面应做成题图 12-2 状。
一
选择题
(1) 宽径比 B / d 是设计滑动轴承时首先要确定的重要参数之一，通常取 B / d A. 1~10 (2) 下列材料中 A. ZSnSb11Cu6 C B.0.1~1 C. 0.3~1.5 D. 3~5 C 。
不能作为滑动轴承轴瓦或轴承衬的材料。 B. HT200 C. GCr15 C D. ZCuPb30 。
(12) 非液体摩擦滑动轴承的主要失效形式是 磨损与胶合 公式为
p [ p ], pv [ pv ], v [v ] 。
(13) 滑动轴承的润滑作用是减少 摩擦 ，提高 传动效率 ，轴瓦的油槽应该开在 不承受 载荷的部位。
(14) 形成液体动压润滑的必要条件是 两工作表面间必须构成楔形间隙 、 两工作表 面间必须充满具有一定粘度的润滑油或其他流体 、 两工作表面间必须有一定的相对滑动 速度，其运动方向必须保证能带动润滑油从大截面流入，从小截面流出 。 (15) 按摩擦性质，轴承分为 滑动轴承 和 (16) 按滑动表面润滑情况，有 干摩擦 态。 (17) 与滚动轴承相比，滑动轴承具有承载能力 寿命 长 ，在液体润滑条件下可 高 速运转。 高 、抗振性 好 、噪声 低 、 、 滚动轴承 两大类。 边界摩擦 和 液体摩擦 三种摩擦状
B. 石墨
是轴承合金(巴氏合金)。 B. 38CrMnMo C. ZSnSb11Cu6 B 而减小。 D. ZCuSnl0Pbl
(12) 液体摩擦动压径向轴承的偏心距 e 随
1
A. 轴颈转速 n 的增加或载荷 F 的增加 B. 轴颈转速 n 的增加或载荷 F 的减少 C. 轴颈转速 n 的减少或载荷 F 的减少 D. 轴颈转速 n 的减少或载荷 F 的增加 (13) 温度升高时，润滑油的粘度 A. 随之升高 C. 随之降低 C 。 B. 保持不变 D. 可能升高也可能降低
pv pv 其中 p ， v 和 pv 的关系为
A
B
。
pv p v
B
pv p v
A 。
(39) 在压力 p 较小，并且 p 和 pv 均合格的轴承中，条件 v v A 还须验算 B 不必验算
C 需根据情况才能确定是否要验算 。
(14) 径向滑动轴承的直径增大 1 倍，长径比不变，载荷不变，则轴承的压强 p 变为原 来的 C 倍。 A. 2 B. 1／2 C. 1／4 D. 4
(15) 液体动压径向滑动轴承在正常工作时，轴心位置 O1 、轴承孔中心位置 O 及轴承中 的油压分布应如图 12-1 的 A 所示。
图 12-1 A. (a) B. (b) C. (c) D. (d)
不能作为滑动承的优点。
B. 启动容易 D. 可用于高速情况下
(23) 径向滑动轴承，载荷及转速不变，宽径比不变，若直径增大 l 倍，则轴承的平均压 强 p 与圆周速度 v 的乘积 pv 值为原来的 A. l/2 B. 1/4 A A 倍。 C. 2 。 C. 轴瓦剖面上 D 。
(24) 滑动轴承轴瓦上的油沟不应开在 A. 油膜承载区内
。为了
保证这个条件设计计算准则必须要求 p [ p ], pv [ pv ], v [v ] 。
7
(9) 验算滑动轴承最小油膜厚度 hmin 的目的是 确定轴承是否能获得液体磨擦 。 (10) 采用三油楔或多油楔滑动轴承的目的在于 提高轴承的稳定性 。 (11) 影响润滑油粘度 的主要因素有 温度 和 压力 。 ，在设计时应验算项目的
能形 B 。
图12-4 (42) 如图12-5所示为推力轴承，反向回转时， B 建立动压润滑油膜。
5
A 能
B 不能
图12-5 (43) 在液 体 动 压 向 心 滑 动 轴 承 中 ， 轴 颈 直 径 d 和轴 承 孔 的 直 径 D 的公 称 尺 寸 A ，实际尺寸 A 相等 B 。 B 不相等 C 可以相等，也可以不相等 A
mm 。
。
(4) 随着轴转速的提高，液体动压径向滑动轴承的偏心率会 减小 (5) 滑动轴承的轴瓦多采用青铜材料，主要是为了提高