第十三章滑動軸承設(shè)計

1、第十三章 滑動軸承設(shè)計,教學(xué)目標(biāo)1．會選用滑動軸承的結(jié)構(gòu)和材料；2．掌握非液體摩擦滑動軸承的設(shè)計 計算；,軸承是支撐軸的部件，按其工作時的摩擦性質(zhì)可以分為滑動摩擦軸承（簡稱滑動軸承）和滾動摩擦軸承（簡稱滾動軸承）兩大類。雖然滾動軸承有一系列優(yōu)點，在一般機(jī)械中獲得廣泛的應(yīng)用，但是在高速、高精度、重載、結(jié)構(gòu)上要求剖分等場合下，滑動軸承則獲得廣泛使用。所以，本章主要討論滑動軸承。,§13.1滑動軸承的特點、類型及應(yīng)

2、用,滑動軸承的運動形式是以軸頸與軸瓦相對滑動為主要特征，也即摩擦性質(zhì)為滑動摩擦。實踐表明，由于滑動軸承的潤滑條件不同，會出現(xiàn)不同的摩擦狀態(tài)。軸承工作面的摩擦狀態(tài)分為干摩擦狀態(tài)、邊界摩擦狀態(tài)、混合摩擦狀態(tài)和流體摩擦狀態(tài)四類，如圖所示。,圖13－1,兩摩擦表面直接接觸，相對滑動，又不加入任何潤滑劑，稱為干摩擦；兩摩擦表面被流體（液體或氣體）層完全隔開，摩擦性質(zhì)僅取決于流體內(nèi)部分子之間粘性阻力稱為流體摩擦；兩摩擦表面被吸附在表面的邊界膜隔開，

3、摩擦性質(zhì)取決于邊界膜和表面吸附性質(zhì)的稱為邊界摩擦狀態(tài)；實際上，干摩擦狀態(tài)和邊界摩擦狀態(tài)很難精確區(qū)分，所以這兩種摩擦狀態(tài)也常常歸并為邊界摩擦狀態(tài)。,在實際應(yīng)用中，軸承工作表面有時是邊界摩擦和流體摩擦并存的混合狀態(tài)，稱為混合摩擦。邊界摩擦和混合摩 擦又常稱為非液體摩擦。 所以，滑動軸承按其摩擦性質(zhì)可以分為液體滑動摩擦軸承和非液體滑動摩擦軸承兩類。,1）液體滑動摩擦軸承：由于在液體滑動軸承中，軸頸和軸承的工作表面被一層潤滑油

4、膜隔開，兩零件之間沒有直接接觸，軸承的阻力只是潤滑油分子之間的摩擦，所以摩擦系數(shù)很小，一般僅為0.001～0.008。這種軸承的壽命長、效率高，但是制造精度要求也高，并需要在一定的條件下才能實現(xiàn)液體摩擦。,2）非液體滑動摩擦軸承：非液體滑動摩擦軸承的軸頸與軸承工作表面之間雖有潤滑油的存在，但在表面局部凸起部分仍發(fā)生金屬的直接接觸。因此摩擦系數(shù)較大，一般為0.1～0.3，容易磨損，但結(jié)構(gòu)簡單，對制造精度和工作條件的要求不高，故此在機(jī)械中得

5、到廣泛使用。 干摩擦的摩擦系數(shù)大，磨損嚴(yán)重，軸承工作壽命短。所以在滑動軸承中應(yīng)力求避免。 所以，高速長期運行的軸承要求工作在液體摩擦狀態(tài)下，一般工作條件下軸承則維持在邊界摩擦或混合摩擦狀態(tài)下工作。因此本章主要討論非液體滑動摩擦軸承。,按照軸承承受的載荷分類可以分為：1）徑向滑動軸承，主要承受徑向載荷FR；2)止推滑動軸承，主要承受軸向載荷FA（如圖所示）,圖13－2,在機(jī)械中，雖然廣泛采用滾動軸承，但在許多

6、情況下又必須采用滑動軸承。因為滑動軸承的獨特優(yōu)點是滾動軸承不能代替的。主要優(yōu)點是：1）結(jié)構(gòu)簡單，制造、加工、拆裝方便；2）具有良好的耐沖擊性和良好的吸振性能，運轉(zhuǎn)平穩(wěn)，旋轉(zhuǎn)精度高；3）壽命長。但是也有其缺點，主要有：1）維護(hù)復(fù)雜，對潤滑條件較高；2）邊界潤滑軸承，摩擦損耗較大。因而在大型汽輪機(jī)、發(fā)電機(jī)、壓縮機(jī)、軋鋼機(jī)及高速磨床上多采用滑動軸承。此外，在低速而帶有沖擊載荷的機(jī)器中，如水泥攪拌器、滾筒清砂機(jī)、破碎機(jī)等沖壓機(jī)械、農(nóng)業(yè)機(jī)械中也多

7、采用滑動軸承。,§13.2 滑動軸承的結(jié)構(gòu),1、徑向滑動軸承 常用的徑向滑動軸承，我國已經(jīng)制定了標(biāo)準(zhǔn)，通常情況下可以根據(jù)工作條件進(jìn)行選用。徑向滑動軸承可以分為整體式和剖分式（對開式）兩大類。,,圖13－3,（1）整體式徑向滑動軸承 整體式滑動軸承（JB/T2560-91），如圖所示為整體式滑動軸承。,它由軸承座和軸承套組成。軸承套壓裝在軸承座孔中，一般配合為H8/s7。軸承座用螺栓與機(jī)座聯(lián)接，頂部設(shè)有

8、安裝注油油杯的螺紋孔。軸套上開有油孔，并在其內(nèi)表面開油溝以輸送潤滑油。,圖13－3,這種軸承結(jié)構(gòu)簡單、制造成本低，但當(dāng)滑動表面磨損后無法修整，而且裝拆軸的時候只能作軸向移動，有時很不方便，有些粗重的軸和中間具有軸頸的軸（如內(nèi)燃機(jī)的曲軸）就不便或無法安裝。所以，整體式滑動軸承多用于低速、輕載和間歇工作的場合，例如手動機(jī)械、農(nóng)業(yè)機(jī)械中，等。 這類軸承座的標(biāo)記為：HZ×××軸承座JB/T2560

9、，其中H表示滑動軸承座，Z表示整體式，×××表示軸承內(nèi)徑（單位mm）。標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格為：HZ020~140 。,（2）剖分式滑動軸承 剖分式滑動軸承是由軸承蓋、軸承座、剖分軸瓦和螺栓組成。 對開式二（四）螺栓正滑動軸承（JB/T2561-91或JB/T2562-91），如圖所示。,軸承座水平剖分為軸承座和軸承蓋兩部分，并用二（或四）個螺栓聯(lián)接。為了防止軸承蓋和軸承座橫向錯動和便于裝配時對

10、中，軸承蓋和軸承座的剖分面做成階梯狀。對開式滑動軸承在裝拆軸時，軸頸不需要軸向移動，裝拆方便。另外，適當(dāng)增減軸瓦剖分面間的調(diào)整墊片，可以調(diào)節(jié)軸頸與軸承之間的間隙。這種軸承所受的徑向載荷方向一般不超過剖分面垂線左右35º的范圍，否則應(yīng)該使用斜剖分面軸承。為使?jié)櫥湍芫鶆虻胤植荚谡麄€工作表面上，一般在不承受載荷的軸瓦表面開出油溝和油孔。,這類軸承軸瓦與座孔之間的配合為H8/m7。軸承座標(biāo)記為：H2×××

11、;軸承座JB2561-91(或H4×××)，其中H表示滑動軸承座，2（4）表示螺栓數(shù)， ×××表示軸承內(nèi)徑（單位mm）。標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格為H2030～H2160（H4050～H4220）。,對開式四螺栓斜滑動軸承（JB/T2563-91），如圖所示為對開式斜滑動軸承。軸承剖分面與水 平面成45º角，軸承載荷的方向應(yīng)位于垂直剖分面的軸承中心線左右35º的范圍內(nèi)，其特點

12、與對開式正滑動軸承相同。,軸承座的標(biāo)記為：HX×××軸承座JB/T2563-91，其中H表示滑動軸承座，X表示斜座，×××表示軸承內(nèi)徑（單位mm）。標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格為HX050～HX220。,圖13－5,當(dāng)軸頸較長（寬徑比大于1.5～1.75），軸的剛度較小，或由于兩軸承不是安裝在同一剛性機(jī)架上，同心度較難保證時，都會造成軸瓦端部的局部接觸（如圖所示a），使軸瓦局部嚴(yán)重磨損。,圖13－

13、6,為此可采用能相對軸承自行調(diào)節(jié)軸線位置的滑動軸承，稱為自回滑動軸承，如圖。 這種滑動軸承的結(jié)構(gòu)特點是軸瓦的外表面做成凸形球面，與軸承蓋及軸承座上的凹形球面箱配合，當(dāng)軸變形時，軸瓦可隨軸線自動調(diào)節(jié)位置，從而保證軸頸和軸瓦為球面接觸。,圖13－6,（3）軸承與軸瓦結(jié)構(gòu) 整體式軸承中與軸頸配合的零件稱為軸套，結(jié)構(gòu)如圖所示，分為不帶擋邊和帶擋邊的兩種結(jié)構(gòu)，其基本尺寸、公差參見GB2509-81或GB2510-81。,圖13－

14、7,對開式軸承的軸瓦由上下兩半組成，如圖所示。為使軸瓦既有一定的強(qiáng)度，又有良好的減磨性，常在軸瓦內(nèi)表面澆鑄一層減磨性好的材料（如軸承合金），稱為軸承襯。,圖13－8,圖13－9,軸承襯應(yīng)可靠的貼合在軸瓦表面上，為此可以采用如圖所示的結(jié)合形式（圖中涂黑層表示軸承襯）,為了將潤滑油引入軸承，并布滿于工作表面， 常在其上開有供油孔和油溝；供油孔和油溝應(yīng)開在軸瓦的非承載區(qū)，否則會降低油膜的承載能力，如圖13-10所示。,圖13－10,軸向油溝也

15、不應(yīng)在軸瓦全長上開通，以免潤滑油自油溝端部大量泄漏。常見的油溝形式如圖13-11所示。,圖13－11,對于一些重型機(jī)器的軸承軸瓦，其上常開設(shè)油室。它既可以使?jié)櫥臻g增大，并有貯油和保證潤滑油穩(wěn)定應(yīng)的作用，如圖所示。,圖13－12,圖13－13,2、推力滑動軸承 推力滑動軸承用于承受軸向載荷。如圖13－13所示為一簡單的推力軸承結(jié)構(gòu)。,它由軸承座、套筒、徑向軸瓦、止推軸瓦所組成。,為了便于對中，止推軸瓦底部制成球面形式，并

16、用銷釘來防止它隨軸頸轉(zhuǎn)動，潤滑油從底部進(jìn)入，上部流出。最簡結(jié)構(gòu)如圖14－11所示。,圖13－14,圖13－14,由于工作面上相對滑動速度不等，越靠近邊緣處相對滑動速度越大，磨損越嚴(yán)重，會造成工作面上壓強(qiáng)分布不均勻，相對滑動端面通常采用環(huán)狀端面。當(dāng)載荷較大時，可采用多環(huán),軸頸，如圖14－11b所示，這種結(jié)構(gòu)能夠承受雙向軸向載荷。 對于14－11所示的結(jié)構(gòu)多用于低速輕載的場合,§13.3 滑動軸承的失效形式及材料,一、

17、滑動軸承的失效形式 滑動軸承的失效形式通常由多種原因引起，失效的形式有很多種，有時幾種失效形式并存，相互影響。,（1）磨粒磨損 進(jìn)入軸承間隙的硬顆粒物（如灰塵、砂礫等）有的嵌入軸承表面，有的游離于間隙中并隨軸一起轉(zhuǎn)動，它們都將對軸頸和軸承表面起研磨作用。在機(jī)器起動、停車或軸頸與軸承發(fā)生邊緣接觸時，他們都將加劇軸承磨損，導(dǎo)致幾何行狀改變、精度喪失，軸承間隙加大，使軸承性能在預(yù)期壽命前急劇惡化。,（2）

18、刮傷 進(jìn)入軸承間隙的硬顆?；蜉S頸表面粗糙的輪廓峰頂，在軸承傷劃出線狀傷痕，導(dǎo)致軸承因刮傷而失效。（3）膠合（也稱為燒瓦） 當(dāng)軸承溫升過高，載荷過大，油膜破裂時，或在潤滑油供應(yīng)不足的條件下，軸頸和軸承的相對運動表面材料發(fā)生粘附和遷移，從而造成軸承損壞，有時甚至可能導(dǎo)致相對運動的中止。,（4）疲勞剝落 在載荷反復(fù)作用下，軸承表面出現(xiàn)與滑動方向垂直的疲勞裂紋，當(dāng)裂紋向軸承襯與襯背結(jié)合面擴(kuò)展后，造成軸承襯材料

19、的剝落。它與軸承襯和襯背因結(jié)合不良或結(jié)合力不足造成軸承襯的剝離有些相似，但疲勞剝落周邊不規(guī)則，結(jié)合不良造成的剝離周邊比較光滑。,（5）腐蝕 潤滑劑在使用中不斷氧化，所生成的酸性物質(zhì)對軸承材料有腐蝕性，特別對制造銅鋁合金中的鉛，易受腐蝕而形成點狀剝落。氧對錫基巴氏合金的腐蝕，會使軸承表面形成一層由SnO2和SnO混合組成的黑色硬質(zhì)覆蓋層，它能擦傷軸頸表面，并使軸承間隙變小。此外，硫?qū)y或銅的軸承材料的腐蝕，潤滑油中水分對

20、銅鉛合金的腐蝕，都應(yīng)予以注意。,以上列舉了常見的幾種失效形式，由于工作條件不同，滑動軸承還可出現(xiàn)氣蝕、流體侵蝕、電侵蝕和微動磨損等損傷。從美國、英國和日本三家汽車廠統(tǒng)計的汽車用滑動軸承故障原因的平均比率來看，因不干凈或由異物進(jìn)入而導(dǎo)致故障的比率較大。,二、軸承材料 軸瓦與軸承襯的材料通稱為軸承材料。針對以上所述的失效形式，軸承材料性能應(yīng)著重滿足以下主要要求：1）良好的減摩性、耐磨性和抗膠合性 減摩性是指材料副具

21、有低的摩擦系數(shù)。耐磨性是指材料的抗磨性能（通常以磨損率表示）?？鼓z合性是指材料的耐熱性和抗粘附性。,2）良好的摩擦順應(yīng)性、嵌入性和磨合性 摩擦順應(yīng)性是指材料通過表層彈塑性變形來補償軸承滑動表面初始配合不良的能力。嵌入性是指材料容納硬質(zhì)顆粒嵌入，從而減輕軸承滑動表面發(fā)生刮傷或磨粒磨損的性能。磨合性是指軸瓦與軸頸表面經(jīng)過短期輕載運轉(zhuǎn)后，易于形成相互吻合的表面粗糙度。 3）足夠的強(qiáng)度和抗腐蝕能力,4）良好的導(dǎo)熱性、工

22、藝性、經(jīng)濟(jì)性等 應(yīng)該指出的是：沒有一種軸承材料全面具備上述性能，因而必須針對各種具體的情況，仔細(xì)進(jìn)行分析后合理選用。 常用的材料可以分為三大類：1）金屬材料，如軸承合金、銅合金、鋁基合金和鑄鐵等；2）多孔質(zhì)金屬材料；3）非金屬材料，如工程塑料、碳—石磨等。,1）軸承合金（通稱巴氏合金或白合金） 軸承合金是錫、鉛、銻、銅的合金，它以錫或鉛作為基體，其內(nèi)含有銻錫（Sb-Sn）或銅錫（Cu-Sn）的硬晶粒

23、。硬晶粒起抗磨作用，軟基體則增加材料的塑性。軸承合金的彈性模量和彈性極限都很低，在所有軸承材料中，它的嵌入性及摩擦順應(yīng)性最好，很容易和軸頸磨合，也不易與軸頸發(fā)生膠合。但軸承合金的強(qiáng)度很低，不能單獨制作軸瓦，只能粘附在青銅、鋼或鑄鐵軸瓦上作軸承襯。軸承合金適用于重載、中高速場合，價格較貴。,2）銅合金 銅合金具有較高的強(qiáng)度，較好的減磨性和耐磨性。由于青銅的減磨性和阿耐磨性比黃銅好，故青銅是最常用的材料。青銅有錫青銅、鉛青銅和

24、鋁青銅等幾種，其中錫青銅的減摩性和耐磨性最好，應(yīng)用廣泛。但錫青銅比軸承合金硬度高，磨合性及嵌入性差，適用于重載及中速場合。鉛青銅抗膠合能力強(qiáng)，適用于高速、重載軸承。鋁青銅的強(qiáng)度及硬度較高，抗膠合能力較差，適用于低速重載軸承。在一般機(jī)械中有50％的滑動軸承采用青銅材料。,3）鋁基軸承合金 鋁基軸承合金在許多國家獲得了廣泛的應(yīng)用。它有相當(dāng)好的耐蝕性和較高的疲勞強(qiáng)度，摩擦性也較好。這些品質(zhì)使鋁基軸承合金在部分領(lǐng)域取代了較貴的軸承

25、合金和青銅。鋁基軸承合金可以制成單金屬零件（如軸套、軸承等），也可以制成雙金屬零件，雙金屬軸瓦以鋁基軸承合金為軸承襯，以鋼作襯背。,4）灰鑄鐵和耐磨鑄鐵 普通灰鑄鐵或加有鎳、鉻鈦等合金成分的耐磨灰鑄鐵，或者是球墨鑄鐵，都可以用作軸承材料。這類材料中的片狀或球狀石墨在材料表面上覆蓋后，可以形成一層起潤滑作用的石墨層，故具有一定的減摩性和耐磨性。此外石墨能吸附碳?xì)浠衔?，有助于提高邊界潤滑性能，故采用灰鑄鐵作軸承材料時應(yīng)加潤滑油

26、。由于鑄鐵性脆、磨合性能差，故只適用于輕載低速和不受沖擊載荷的場合。,5）多孔質(zhì)金屬材料 這是不同于金屬粉末經(jīng)壓制、燒結(jié)而成的軸承材料。這種材料是多孔結(jié)構(gòu)的，孔隙約占體積的10％～35％。使用前先把軸瓦在加熱的油中浸漬數(shù)小時，使孔隙中充滿潤滑油，因而通常把這種材料制成的軸承稱為含油軸承。它具有自潤滑性。工作時，由于軸頸轉(zhuǎn)動的抽吸作用及軸承發(fā)熱時油的膨脹作用，油便進(jìn)入摩擦表面間起潤滑作用；,不工作時，因毛細(xì)管作用，油便被吸回到

27、軸承內(nèi)部，故在相當(dāng)長的時間內(nèi)，即使不加油仍能和好的工作。如果定期給以供油，則使用效果更好。但由于其韌性較小，故宜用于平穩(wěn)無沖擊載荷及中低速情況。常用的有多孔鐵和多孔質(zhì)青銅。多孔鐵常用來制作磨粉機(jī)軸套、機(jī)床油泵襯套、內(nèi)燃機(jī)凸輪軸襯套等，多孔質(zhì)青銅常用來制作電唱機(jī)、電風(fēng)扇、紡織機(jī)械及汽車發(fā)電機(jī)的軸承。我國也有專門制造含油軸承的生產(chǎn)廠家，需用時可根據(jù)設(shè)計手冊選用。,,5）非金屬材料 非金屬材料中應(yīng)用最廣的是各種塑料，如酚醛樹脂

28、、尼龍、聚四氟乙烯等。聚合物的特性是：與許多化學(xué)物質(zhì)不起反應(yīng)，抗腐蝕性好，例如聚四氟乙烯（PTEE）能抗強(qiáng)酸和弱堿；具有一定的自潤滑性，可以在無潤滑條件下工作，在高溫條件下具有一定的潤滑能力；具有包容異物的能力（嵌入性好），不宜擦傷配合零件表面；減摩性及耐磨性比較好。,選擇聚合物作軸承材料時，必須注意以下一些問題：由于聚合物的熱傳導(dǎo)能力差，只有鋼的百分之幾，因此必須考慮摩擦熱的消散問題，它嚴(yán)格限制著聚合物軸承的工作轉(zhuǎn)速及壓力值。又因為聚

29、合物的線脹系數(shù)比鋼大的多，因此聚合物軸承與鋼制軸頸的間隙比金屬軸承的間隙大。此外聚合物材料的強(qiáng)度和屈服極限較低，因而在裝配和工作時能承受的載荷有限。另外聚合物在常溫下回產(chǎn)生蠕變現(xiàn)象，因而不宜用來制作間隙要求嚴(yán)格的軸承。,碳—石墨是電機(jī)電刷的常用材料，也是不良環(huán)境中的軸承材料。碳—石墨是由不同量的碳和石墨構(gòu)成的人造材料，石墨含量越多，材料越軟，摩擦系數(shù)越小?？稍谔肌牧现屑尤虢饘佟⒕鬯姆蚁┗蚨蚧f組分，也可以浸漬液體潤滑劑。碳—石

30、墨軸承具有自潤滑性，它的自潤性和減摩性取決于吸附的水蒸氣量。碳—石墨和含有碳輕化合物的潤滑劑有親和力，加入潤滑劑有助于提高其邊界潤滑性能。此外，它還可以作水潤滑的軸承材料。,橡膠主要用于以水作潤滑劑或環(huán)境較臟污之處。橡膠軸承內(nèi)壁上帶有縱向溝槽，便于潤滑劑的流通、加強(qiáng)冷卻效果并沖走臟物。 木材具有多孔質(zhì)結(jié)構(gòu)，可用填充劑來改善其性能。填充聚合物能提高木材的尺寸穩(wěn)定性和減少吸濕量，并能提高強(qiáng)度。采用木材（以溶于潤滑油的聚乙烯作填充

31、劑）制成的軸承，可在灰塵極多的條件下工作，例如用作建筑、農(nóng)業(yè)中使用的帶式輸送機(jī)支撐滾子的滑動軸承。,§13.4 非液體滑動軸承設(shè)計,非液體滑動軸承的主要失效形式為工作表面的磨損和膠合，所以其設(shè)計計算準(zhǔn)則是：維持邊界油膜不破裂。由于影響非液體摩擦滑動軸承承載能力的因素十分復(fù)雜，所以目前所采用的計算方法仍限于簡化條件。,圖13－15,1、徑向滑動軸承設(shè)計計算 設(shè)計時，一般已經(jīng)知道軸頸直徑d，轉(zhuǎn)速n，軸承承受的徑向載荷FR

32、，然后按照下述步驟進(jìn)行計算。,1）根據(jù)工作條件和使用要求，確定軸承的結(jié)構(gòu)型式，并選定軸瓦材料。,圖13－15,2）確定軸承的寬度B。一般按寬徑比B/d及d來確定B。B/d越大，軸承的承載能力越大，但油不易從兩端流出，散熱性差，油溫升高；B/d越小，則兩段泄漏量大，摩擦功耗小，軸承溫升小，但承載能力小。通常取B/d＝0.5～1.5。若必須要求,B/d > 1.5～1.75時，應(yīng)改善潤滑條件，并采用自動調(diào)位軸承。,常用機(jī)械推薦值見下表

33、。,3）驗算軸承的工作壓力（1）校核壓強(qiáng)p 對于低速或間歇工作的軸承，為了防止?jié)櫥蛷墓ぷ鞅砻鏀D出，保證良好的潤滑而不致過渡磨損，壓強(qiáng)p應(yīng)滿足下列條件：,式中：FR為軸承軸向載荷，單位N；[p]為許用壓強(qiáng)，單位MPa，可以查有關(guān)手冊得到；d、B 為軸頸的直徑和工作長度，單位mm。,（2）校核壓強(qiáng)速度值pv 壓強(qiáng)速度pv值間接反應(yīng)軸承的溫升，對于載荷較大和速度較高的軸承，為了保證軸承工作時不致

34、過渡發(fā)熱產(chǎn)生膠合失效，pv值應(yīng)滿足下列條件：,式中：n為軸的轉(zhuǎn)速，單位r/min；[pv]為pv的許用值，也可以查有關(guān)手冊得到。,（3）校核速度v 對于壓強(qiáng)p小的軸承，即使p和pv值驗算合格，由于華東速度過高，也會產(chǎn)生加速磨損而使軸承報廢。因此，還要作速度的驗算，其條件式為：,[v]為許用速度值，單位m/s，也可以查有關(guān)手冊得到。,（4）選擇軸承配合 在非液體滑動摩擦軸承中，根據(jù)不同的使用要求，為了保證一定

35、的旋轉(zhuǎn)精度，必須合理選擇軸承的配合，以保證一定的間隙，具體的選擇如下表所示。,圖13－16,2、止推滑動軸承設(shè)計計算 止推滑動軸承的設(shè)計步驟與徑向滑動軸承相同。 如圖所示為止推軸承結(jié)構(gòu)簡圖，其主要核算步驟如下：（1）校核壓強(qiáng)p,式中： FA為軸向載荷，單位N；d1、d2為軸環(huán)的內(nèi)外徑，單位mm，一般取d1＝（0.4～0.6）d2；[p]為p的許用值，單位MPa，可以又手冊上查得；K為考慮油槽使支撐

36、面積減小的系數(shù)，一般取K=0.90～0.95,（2）校核pvm值,式中：vm為軸環(huán)的平均速度，單位m/s； ，dm＝ 為軸環(huán)平均直徑，單位mm；pv為許用值，單位MPam/s，見下表。,常用軸承形式及尺寸如下表所示。壓強(qiáng)計算公式成為： z為軸環(huán)的數(shù)目。,表,3、計算示例【例】用于離心泵的徑向滑動軸承，軸頸d＝50mm，轉(zhuǎn)速n＝1500r/min，承受的徑向載

37、荷FR=2500N，軸承材料為ZCuSn5Zn5Pb5。根據(jù)非液體摩擦滑動軸承計算方法校核該軸承是否可用？如不可用，應(yīng)如何改進(jìn)（按軸的強(qiáng)度計算，軸頸直徑不得小于50mm）?,【解】查表得到ZCuSn5Zn5Pb5的許用值：[p]=5MPa，[v]=3m/s，[pv]=10MPam/s按已知數(shù)據(jù)，并取B/d＝1，得：,由以上計算可知，v > [v]，故考慮從以下兩個方面來改進(jìn)：1）減小軸頸以降低速度，取d=50mm，則：,>

38、; [v],故。此方案不可用。2）改選材料 在銅合金軸瓦上澆鑄軸承合金ZChSn10P16－16－2，查表得：[p]=15MPa，[v]=12m/s，[pv]=15MPam/s。其它參數(shù)不變則可滿足要求。,§13.5滑動軸承的潤滑,潤滑的目的主要是減少摩擦，降低磨損，提高軸承效率，同時還有散熱冷卻、緩沖吸振、密封和防銹的作用。一、潤滑劑及其選擇 潤滑劑分為潤滑油、潤滑脂和固體潤滑劑三類。,1、

39、潤滑油 潤滑油是滑動軸承中應(yīng)用最廣的潤滑劑，目前使用的潤滑油多位礦物油。潤滑油最重要的屋里性能是粘度，它也是選擇潤滑油的主要依據(jù)。粘度標(biāo)志著液體流動的內(nèi)摩擦性能。粘度越大，內(nèi)摩擦阻力越大，液體的流動性越差。粘度的大小可用動力粘度（又稱絕對粘度）或運動年度來表示。,動力粘度的定義：設(shè)長、寬、高各為1cm的液體(如圖所示），使兩平行平面a和b產(chǎn)生1m/s的相對滑動速度所需的力Ff為1你N，則認(rèn)為這種液體,圖13－17,具有1粘

40、度單位的動力粘度，以η表示，其單位是Ns/m2，或Pas（帕秒）。,運動粘度ν為動力粘度η與同溫度下該液體的密度ρ的比值表示的粘度，其單位為m2/s，該單位偏大，工程上多用mm2/s，即cSt(厘斯)。 工業(yè)上多用運動粘度標(biāo)定潤滑油的粘度。根據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)，潤滑油產(chǎn)品油牌號一般按40ºC時的運動粘度平均值來劃分，我們需要時可以查閱相關(guān)手冊或資料參考選擇。,2、潤滑脂 潤滑脂是在潤滑油中添加稠化劑（如鈣、鈉

41、、鋁、鋰等金屬）后形成的膠狀潤滑劑。因為它稠度大，不宜流失，所以承載能力較大，但它的物理、化學(xué)性質(zhì)不如潤滑油穩(wěn)定，摩擦功耗也大，故不宜在溫度變化大或高速條件下使用（一般在軸承相對滑動速度低于1～2m/s時或不變注油的場合使用）。,目前使用最多的是鈣基潤滑脂，它有耐水性，常用于60ºC以下的各種機(jī)械設(shè)備中的軸承潤滑。鈉基潤滑脂可用于115～145ºC以下，但抗水性較差。鋰基潤滑脂性能優(yōu)良，抗水性好，在－20～150&#

42、186;C范圍內(nèi)廣泛使用，可以代替鈣基、鈉基潤滑脂。,3、固體潤滑劑 常用的固體潤滑劑有石墨和二硫化鉬。在滑動軸承中主要以粉劑加入潤滑油或潤滑脂中，用于提高其潤滑性能，減少摩擦損失，提高軸承使用壽命。尤其高溫、重載下工作的軸承，采用添加二硫化鉬的潤滑劑，能獲得良好的潤滑效果。,二、潤滑方法和潤滑裝置 為了保證軸承良好的潤滑狀態(tài)，除了合理選擇潤滑劑之外，合理選擇潤滑方法和潤滑裝置也是十分重要的。1）潤滑油

43、：潤滑油的潤滑方法有間歇供油和連續(xù)供油兩種。 間歇供油有手工油壺注油和油杯注油供油。這種方法只適用于低速不重要的軸承或間歇工作的軸承。 對于重要的軸承必須采用連續(xù)供潤滑，連續(xù)供油方法及裝置主要有以下幾種,（1）油杯滴油潤滑 如圖所示分別為針閥油杯和芯捻油杯。針閥油杯可調(diào)節(jié)滴油速度以改變供油量，在軸承停止工作時，可通過油杯上部手柄關(guān)閉油杯，停止供油。芯捻油杯利用毛細(xì)管作用將油引到軸承工作表面

44、上，這種方法不易調(diào)節(jié)供油量。,圖13－18,（2）浸油潤滑將部分軸承直接浸入油池中潤滑，如圖所示。,圖13－19,圖13－20,（3）飛濺潤滑和油環(huán)潤滑 飛濺潤滑主要用于潤滑如減速器、內(nèi)燃機(jī)等機(jī)械中的軸承。通常直接利用轉(zhuǎn)動零件將油池中的潤滑油帶起濺到軸承或箱體壁上，然后經(jīng)油溝導(dǎo)入軸承工作面進(jìn)行潤滑。 甩油環(huán)根據(jù)安裝特點分為松環(huán)和固定環(huán)兩種，如圖所示。,松環(huán)是指油環(huán)松套在軸上，如圖a所示。靠摩擦力隨軸轉(zhuǎn)動，將附著

45、在油環(huán)上的油濺到箱體壁上，然后經(jīng)油溝導(dǎo)入軸承和直接甩到軸承工作面上進(jìn)行潤滑。當(dāng)軸承轉(zhuǎn)速較低時，環(huán)和軸同步運動。轉(zhuǎn)速增加，由于在環(huán)和軸的接觸部位有油潤滑，摩擦力降低，油環(huán)會出現(xiàn)滯后。,圖13－20,圖13－20,松環(huán)的供油量與環(huán)的質(zhì)量、寬度、浸油深度以及潤滑油的粘度有關(guān)。大量實驗證明，松環(huán)的供油量對軸承的潤滑是完全夠用的。如果在油環(huán)的內(nèi)表面上開出窄的溝槽，如圖c所示，供油量會明顯增大，軸的溫度也會明顯降低。松環(huán)適用于v ≤ 20m/s，運

46、轉(zhuǎn)比較平穩(wěn)的軸承。,如圖b所示，油環(huán)通過緊固螺釘或其它方式固定在軸上，稱為固定環(huán)。這種結(jié)構(gòu)主要用于低速，通常v ≤ 13m/s范圍內(nèi)使用。,圖13－20,（4）壓力循環(huán)潤滑 如圖所示，壓力循環(huán)潤滑是一種強(qiáng)制潤滑方法。潤滑油泵將一潤高壓力的油經(jīng)油路導(dǎo)入軸承，潤滑油經(jīng)軸承兩端流,圖13－21,會油池，構(gòu)稱個循環(huán)潤滑。這種潤滑方法供油量充足，潤滑可靠，并有冷卻和沖洗軸承的作用。但結(jié)構(gòu)復(fù)雜、費用較高。常用于重載、高速和載荷變化較

47、大的軸承當(dāng)中。,圖13－22,2）脂潤滑 潤滑脂只能間歇供給。常用的裝置如圖所示的（圖a）旋蓋注油油杯和（圖b）壓注油杯。旋蓋注油油杯靠旋緊杯蓋將杯內(nèi)潤滑脂壓入軸承工作面；壓注油杯靠油槍壓注潤滑脂至軸承工作面。,滑動軸承的潤滑方式可根據(jù)系數(shù)k選定： 式中：p為比壓，單位MPa；v為軸頸的線速度，單位m/s。 當(dāng)k ≤ 2時，用潤滑脂，