滑动轴承PPT.ppt
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12-1滑动轴承概述,12-2滑动轴承的结构,12-3滑动轴承的材料,12-4润滑材料和润滑方法,12-5滑动轴承的条件性计算,12-6液体动力润滑径向滑动轴承的计算,12-7其它形式滑动轴承简介,第十二章滑动轴承,13-2滑动轴承概述1,12-1滑动轴承概述,轴承的作用是支承轴。
1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保证轴的回转精度。
一、轴承应满足如下基本要求:
二、滑动轴承的分类,按受载方向不同,分为:
按润滑状态不同,分为:
承受径向力,承受轴向力,同时承受径向力和轴向力。
滑动轴承概述2,概述,三、滑动轴承的特点,高速、高精度、重载的场合;如汽轮发电机、水轮发电机、机床等。
极大型的、极微型的、极简单的场合;如自动化办公设备等。
4受冲击与振动载荷的场合;如轧钢机。
3结构上要求剖分的场合;如曲轴轴承,四、滑动轴承的应用场合,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。
13-2滑动轴承的结构1,12-2滑动轴承的结构,一、径向滑动轴承的结构,整体式径向滑动轴承,特点:
结构简单,成本低廉。
应用:
低速、轻载或间歇性工作的机器中。
磨损后轴颈与轴承孔之间的间隙无法调整;只能沿轴向装拆。
常用的滑动轴承已经标准化,可根据使用要求从有关手册中合理选用。
(图121),滑动轴承的结构2,滑动轴承的结构,剖分式(对开式)径向滑动轴承,特点:
便于轴的安装,间隙可调整,但结构复杂。
对开式轴承(剖分轴套),(图122),注:
剖分面的垂线与径向力的夹角不得大于35,否则,采用45倾斜剖分式。
应用比较广泛。
3调隙式径向滑动轴承,特点:
便于调整间隙,但结构复杂。
滑动轴承的结构,滑动轴承的结构3,4调心式径向滑动轴承(自位轴承),特点:
轴瓦能自动调整位置,以适应轴的偏斜。
注:
调心式轴承必须成对使用。
当轴倾斜时,可保证轴颈与轴承配合表面接触良好,从而避免产生偏载。
主要用于轴的刚度较小,轴承宽度较大的场合。
滑动轴承的结构,滑动轴承的结构4,二、止推滑动轴承的结构,止推滑动轴承由轴承座和止推轴颈组成。
常用的轴颈结构形式有:
环形轴端:
轴颈接触面上压力分布较均匀,润滑条件比实心式好。
单止推环式:
利用轴颈的环形端面作为止推面,结构简单,润滑方便,广泛用于低速、轻载的场合。
多止推环式:
承载能力大,可承受双向轴向载荷。
但各环间载荷分布不均匀。
环形轴端,单止推环式,多止推环式,(图128,图129),止推滑动表面的基本尺寸,见表121。
滑动轴承的结构,滑动轴承的轴瓦结构1,三、轴瓦的形式和结构,不便于装拆,可修复性差。
安装和拆卸方便,可修复。
如黄铜,灰铸铁等制成的轴瓦。
以钢、铸铁或青铜作轴瓦基体,在其表面浇铸一层或两层很薄的减摩材料(称为轴承衬)。
单材料、整体式厚壁铸造轴瓦,多材料、整体式、薄壁轧制轴瓦,多材料、对开式厚壁铸造轴瓦,轴承衬的厚度很小,通常不超过6mm。
滑动轴承的结构,滑动轴承的轴瓦结构2,多材料、对开式薄壁轧制轴瓦,虚拟现实中的轴瓦,滑动轴承的结构,滑动轴承的轴瓦结构3,轴瓦的定位,目的:
防止轴瓦沿轴向和周向移动。
(也可做轴向定位),滑动轴承的结构,滑动轴承的轴瓦结构4,原则:
单轴向油槽开在非承载区(在最大油膜厚度处),双轴向油槽开在非承载区(在轴承剖分面上),双斜向油槽(用于混合润滑轴承),2)对液体动压润滑轴承,油槽应开在非承载区。
(见图128),1)油槽沿轴向不能开通,以防止润滑油从端部大量流失。
3)对混合润滑轴承,油槽应尽量延伸到最大压力区附近。
为把润滑油导入轴承的工作面,在轴瓦上开设:
还起储油和稳定供油的作用,用于大型轴承。
滑动轴承的结构,13-3滑动轴承的材料1,汽车用滑动轴承故障原因的平均比率,一、滑动轴承常见失效形式有:
还可能出现气蚀、电侵蚀、流体侵蚀和微动磨损等失效形式。
12-3滑动轴承的材料,滑动轴承的材料2,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)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;,顺应性:
材料通过表层的弹、塑性变形来补偿轴承滑动表面接触不良的能力。
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。
1.对轴承材料性能的要求:
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:
2.常用材料:
(见表122),滑动轴承的材料3,13-4润滑剂和润滑方法1,12-4润滑剂和润滑方法,一、润滑材料,特点:
无流动性,可在滑动表面形成一层薄膜。
适用场合:
难以经常供油,或低速重载以及往复摆动的轴承。
1.润滑油,特点:
有良好的流动性,可形成动压、静压润滑或边界润滑。
适用场合:
混合润滑轴承和液体润滑轴承。
选择原则:
主要考虑润滑油的粘度。
转速高、压力小时,油的粘度应低一些;反之,粘度应高一些。
高温时,粘度应高一些;低温时,粘度可低一些。
润滑油牌号表,2.润滑脂,根据轴颈直径d和轴的转速n查图1215确定粘度区,,参照表125或表126选择润滑油。
查表124确定润滑油的粘度,,润滑剂和润滑方法2,1)固体润滑剂,用于有特殊要求的场合,如要求环境清洁、真空或高温等。
常用的有:
二硫化钼,碳石墨,聚四氟乙烯等。
使用方法:
1)涂敷、粘结或烧结在轴瓦表面;,润滑脂的选择原则:
)当压力高和滑动速度低时,选择针入度小的润滑脂;反之,选择针入度大的润滑脂。
)所用润滑脂的滴点,一般应较轴承的工作温度高约2030,以免工作时润滑脂过多地流失。
润滑脂牌号表,可根据轴承的压强、圆周速度和工作温度选择润滑脂,见表127。
3.其它润滑材料,3)渗入轴承材料中或成型后镶嵌在轴承中使用。
2)或调配到润滑油和润滑脂中使用;,润滑剂和润滑方法,润滑剂和润滑方法3,2)水,主要用于橡胶轴承或塑料轴承。
3)固体润滑剂,如:
汞、液态钠、钾、锂等,主要用于宇航器中的某些轴承。
4)气体,主要是空气,只适用于轻载、高速轴承。
二、润滑方法,是指将润滑剂送入轴承的方法,主要有:
(见表128和图1216),可根据系数K查表129选择润滑方法。
(p=F/Bd轴承的压强(MPa),润滑剂和润滑方法,13-5滑动轴承的条件性计算1,12-5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。
计算目的:
保护边界膜不破裂。
计算内容:
限制压强p、p值、滑动速度不超过许用值,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。
一、径向滑动轴承的计算,已知条件:
径向载荷F(N)、轴颈转速n(r/mm)、轴颈直径d(mm),限制轴承的平均压强p,式中:
B轴承宽度(mm);p轴瓦材料的许用平均压强(MPa),查表123。
滑动轴承的条件性计算2,限制轴承的值,式中:
轴颈的圆周速度(m/s),,验算滑动速度(m/s),式中:
材料的许用滑动速度,见表123。
注:
轴承孔与轴颈的配合一般可选H9/d9或H8/f7、H7/f6,p、v、pv的选择,p轴承材料的许用值(MPam/s),见表123。
滑动轴承的条件性计算,滑动轴承的条件性计算3,二、止推滑动轴承的计算,限制平均压强p,止推滑动轴承的设计计算,式中:
d2、d0止推轴承环形接触面的外径和内径。
考虑油槽使承载面积减小的系数,其值0.850.95。
Z止推环数。
滑动轴承的条件性计算,滑动轴承的条件性计算4,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),2限制值,式中:
止推环平均直径()处的圆周速度。
p,滑动轴承的条件性计算,形成流体动压润滑的条件,形成流体动压润滑的条件:
12-6液体动力润滑径向轴承的计算,13-6液体动力润滑径向轴承的计算,径向滑动轴承能满足形成流体动力润滑的条件。
一、径向滑动轴承形成动压油膜的过程,演示,起动阶段,F方向上的液体压力与F相平衡,垂直于F的方向上液体压力合力为零。
轴的转速越高,则e越小。
e0?
径向滑动轴承获得流体润滑主要有两种方法:
流体动力润滑,流体静压润滑,反向时,O的位置?
液体动力润滑径向滑动轴承的计算2,(用和e表示轴颈的平衡位置),(hlim与、和F等有关),液体动力润滑径向轴承的计算,二、液体动力润滑径向轴承的计算,pmax,B,轴颈直径d;,轴承直径D;,直径间隙Dd;,半径间隙Rr,/2,偏心率e/;,相对间隙/r,/d;,偏位角;,最小油膜厚度:
hmin=e,1.几何关系,轴瓦包角:
轴瓦完整表面所对的中心角;,r
(1),液体动力润滑径向滑动轴承的计算3,液体动力润滑径向轴承的计算,2.承载量系数CF,如前页图所示,在外载荷F作用下,径向滑动轴承形成稳定的动压油膜后,油压沿轴向近似抛物线分布。
根据雷诺方程,利用三重积分可以计算整个动压油膜在外载荷F方向上产生的合力。
该合力与F相平衡。
即:
F,CF称为承载量系数,量纲为1,见表1210。
(1213),(详细说明),式中:
油在平均温度下的粘度,Ns/m2。
分析:
CF一定时,,B,液体动力润滑径向滑动轴承的计算4,液体动力润滑径向滑动轴承的设计计算4,计算思路:
1)已知F、B、时,计算求得CF。
2)根据CF由承载量系数表查取偏心率。
3)计算最小油膜厚度hmin=r(1-)。
液体动力润滑径向轴承的计算,则,(1214),式中:
为轴颈的圆周速度。
为什么计算hmin?
3.保证实现液体润滑的(判定)条件,在其他条件不变的情况下,外载荷F,动压润滑轴承的hmin,轴承、轴颈表面的微观凸峰可能直接接触,而不能实现液体润滑。
要想实现液体润滑,应满足如下条件:
hminS(Rz1+Rz2),Rz1、Rz2为轴颈、轴承孔表面粗糙度十点高度。
(参见),S安全系数,通常S2。
液体动力润滑径向滑动轴承的计算5,液体动力润滑径向轴承的计算,4.热平衡计算,为了控制润滑油的温升,需进行热平衡计算。
热平衡条件为:
摩擦生热量润滑油带走的热量轴承散发的热量,式中:
摩擦因数;,cp润滑油的比定压热容,一般为16802100J/(kg.K),qv润滑油的体积流量(m3/s)。
t出油平均温度t2与进油温度t1之差();,润滑油的密度,一般为850900(kgm3)。
由于轴承散发的热量难以严格计算,通常,工程上按轴承散发20的热量进行计算,则,(1216),液体动力润滑径向滑动轴承的计算6,其中:
Cq流量系数,与B/d和有关,见表1212。
C摩擦特性系数,与B/d和有关,见表1211。
将两式代入式(1216)得:
温升,(1217),注:
一般按润滑油平均温度时的粘度,计算轴承的承载能力。
平均温度tmt1+t2,75,计算时,通常取t1=3545。
液体动力润滑径向轴承的计算,液体动力润滑径向滑动轴承的计算7,5.参数选择,1)宽径比B/d,一般B/d0.51.5,见表1213。
宽度小,压强p,运转平稳性好,端泄流量,温升。
但承载能力。
B/d,2)相对间隙,承载能力,回转精度;,但端泄流量,温升。
如间隙过小,反而使hmin,难以形成液体润滑。
通常,(的取值见P300),(1220),速度高时,取大值;,载荷大时,取小值;,B/d小,加工精度高时,取小值;反之,取大值。
的取值原则:
液体动力润滑径向轴承的计算,液体动力润滑径向滑动轴承的计算8,6.制造公差及表面粗造度,一般轴承可取为3.2m和6.3m,或1.6m和3.2m。
重要轴承可取为0.8m和1.6m,或0.2m和0.4m。
通常,对于轴颈表面取Rz12.5m,对于轴瓦表面Rz25m。
若按标准公差加工轴颈和轴瓦孔的表面,轴承承载能力的偏差将很大。
3)平均压强p,p,轴向尺寸小,运转平稳性好。
使hmin,不易形成液体润滑。
(p的取值见P300),液体动力润滑径向轴承的计算,液体动力润滑径向滑动轴承的计算9,五、液体动力润滑径向滑动轴承的设计过程,已知条件:
外加径向载荷F(N),轴颈转速n(r/min)及轴颈直径d(mm)。
设计及验算:
保证在平均油温tm下hminh,验算温升,选择轴承材料,验算p、v、pv。
选择轴承参数,如轴承宽度(B)、相对间隙()和润滑油()。
计算承载量系数(CF)并查表确定偏心率()。
计算最小油膜厚度(hmin)并判定是否能实现液体润滑。
计算轴承与轴颈的摩擦系数(f)。
计算轴承温升(t)和润滑油出油平均温度(t2)。
根据宽径比(B/d)和偏心率()查取润滑油流量系数。
详细过程,液体动力润滑径向轴承的计算,液体动力润滑径向滑动轴承的计算10,极限工作能力校核,根据直径间隙(),选择配合及轴承和轴颈的尺寸公差。
根据最大间隙(max)和最小间隙(min),校核轴承的最小油膜厚度和润滑油入口油温。
绘制轴承零件图,液体动力润滑径向轴承的计算,其它形式滑动轴承简介1,其它形式滑动轴承简介,一、无润滑轴承和自润滑轴承,无润滑轴承:
工作时外界不提供润滑剂的轴承。
自润滑轴承:
当无润滑轴承材料本身就是固体润滑材料时,或轴瓦中含有润滑介质,这种无润滑轴承常称自润滑轴承。
二、多油楔滑动轴承,固定轴瓦多油楔轴承,可倾轴瓦多油楔轴承,详细说明,详细说明,其它形式滑动轴承简介2,其它形式滑动轴承简介,三、液体静压轴承,原理:
依靠液压系统供给压力油,压力油在轴承腔内强制形成压力油膜,以隔开摩擦表面。
特点:
在任何转速和预定载荷下轴承均处于液体润滑状态;轴颈与轴承不直接接触,轴承对材料要求低,寿命长;油膜刚性大,有良好的吸振性,运转平稳;需要一套供油设备。
四、气体润滑轴承,原理:
以气体作为润滑介质,可以空气、氢气、氮气作为润滑介质。
分类:
气体动压润滑轴承、气体静压润滑轴承。
详细说明,特点:
高转速(n100000r/min)、低摩擦损失、无污染、承载能力低。
应用:
高速磨头、高速离心分离机、原子反应堆等场合。
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