滑動軸承-機械設(shè)計第八版(高等教育出版社)演示課件
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13-1 概述,13-2 滑動軸承的結(jié)構(gòu),13-3 滑動軸承的失效形式及材料,13-4 滑動軸承的潤滑,13-5 滑動軸承的條件性計算,13-6 液體動力潤滑徑向軸承的計算,13-7 其它滑動軸承簡介,第十三章 滑動軸承,主講:胡昌軍,13-2 概述1,13-1 概 述,軸承的作用是支承軸。,1具有一定的強度和剛度。,2具有小的摩擦力矩,使回轉(zhuǎn)件轉(zhuǎn)動靈活。,3保證軸的回轉(zhuǎn)精度。,一、軸承應(yīng)滿足如下基本要求:,二、滑動軸承的分類,按受載方向不同,分為:,按潤滑狀態(tài)不同,分為:,承受徑向力,承受軸向力,概述2,概 述,三、滑動軸承的特點,高速、高精度、重載的場合;如汽輪發(fā)電機、水輪發(fā)電機、機床等。,極大型的、極微型的、極簡單的場合;如自動化辦公設(shè)備等。,4受沖擊與振動載荷的場合;如軋鋼機。,3結(jié)構(gòu)上要求剖分的場合;如曲軸軸承,四、滑動軸承的應(yīng)用場合,1承載能力大,耐沖擊;,2工作平穩(wěn),噪音低;,3結(jié)構(gòu)簡單,徑向尺寸小。,13-2 滑動軸承的結(jié)構(gòu)1,13-2 滑動軸承的結(jié)構(gòu),一、徑向滑動軸承的結(jié)構(gòu),整體式徑向滑動軸承,特點:結(jié)構(gòu)簡單,成本低廉。,應(yīng)用:低速、輕載或間歇性工作的機器中。,磨損后軸頸與軸承孔之間的間隙無法調(diào)整;只能沿軸向裝拆。,常用的滑動軸承已經(jīng)標準化,可根據(jù)使用要求從有關(guān)手冊中合理選用。,(圖131,圖132),滑動軸承的結(jié)構(gòu)2,滑動軸承的結(jié)構(gòu),剖分式(對開式)徑向滑動軸承,特點:便于軸的安裝,間隙可調(diào)整,但結(jié)構(gòu)復(fù)雜。,對開式軸承(剖分軸套),(圖133,圖134),注:剖分面的垂線與徑向力的夾角不得大于35,否則,采用45傾斜 剖分式,(圖134) 。,應(yīng)用比較廣泛。,滑動軸承的結(jié)構(gòu),滑動軸承的結(jié)構(gòu)3,滑動軸承的結(jié)構(gòu)4,3調(diào)隙式徑向滑動軸承,(圖135),特點:便于調(diào)整間隙,但結(jié)構(gòu)復(fù)雜。,4調(diào)心式徑向滑動軸承,(圖137),特點:軸瓦能自動調(diào)整位置,以適 應(yīng)軸的偏斜。,注:調(diào)心式軸承必須成對使用。,當軸傾斜時,可保證軸頸與軸承配合表面接觸良好,從而避免產(chǎn)生偏載。,主要用于軸的剛度較小,軸承寬度較大的場合。,滑動軸承的結(jié)構(gòu),滑動軸承的結(jié)構(gòu)5,二、止推滑動軸承的結(jié)構(gòu),止推滑動軸承由軸承座和止推軸頸組成。常用的軸頸結(jié)構(gòu)形式有:, 環(huán)形軸端:軸頸接觸面上壓力分布較均勻,潤滑條件比實心式好。, 單止推環(huán)式:利用軸頸的環(huán)形端面作為止推面,結(jié)構(gòu)簡單,潤滑方便, 可承受雙向軸向載荷。廣泛用于低速、輕載的場合。, 多止推環(huán)式:承載能力大,可承受雙向軸向載荷。但各環(huán)間載荷分布 不均勻。,環(huán)形軸端,單止推環(huán)式,多止推環(huán)式,(圖138,圖139),止推滑動表面的基本尺寸,見表131。,滑動軸承的結(jié)構(gòu),滑動軸承的結(jié)構(gòu),圖138,圖139,滑動軸承的結(jié)構(gòu)6,滑動軸承的軸瓦結(jié)構(gòu)1,三、軸瓦的形式和結(jié)構(gòu),不便于裝拆,可修復(fù)性差。,安裝和拆卸方便,可修復(fù)。,如黃銅,灰鑄鐵等制成的軸瓦。,以鋼、鑄鐵或青銅作軸瓦基體,在其表面澆鑄一層或兩層很薄的減摩材料(稱為軸承襯)。,軸承襯的厚度很小,通常不超過 6 mm。,滑動軸承的結(jié)構(gòu),(圖1310),(圖1311),滑動軸承的結(jié)構(gòu),單材料、整體式厚壁鑄造軸瓦,多材料、整體式、薄壁軋制軸瓦,多材料、對開式厚壁鑄造軸瓦,多材料、對開式薄壁軋制軸瓦,虛擬現(xiàn)實中的軸瓦,滑動軸承的軸瓦結(jié)構(gòu)2,滑動軸承的軸瓦結(jié)構(gòu)3,軸瓦的定位, 目的:防止軸瓦沿軸向和周向移動。,(也可做軸向定位),滑動軸承的結(jié)構(gòu),滑動軸承的軸瓦結(jié)構(gòu)4,為把潤滑油導(dǎo)入軸承的工作面,在軸瓦上開設(shè):,還起儲油和穩(wěn)定供油的作用,用于大型軸承。,滑動軸承的結(jié)構(gòu),(見圖1314),雙斜向油槽(用于混合潤滑軸承),滑動軸承的結(jié)構(gòu),單軸向油槽開在非承載區(qū)(在最大油膜厚度處),雙軸向油槽開在非承載區(qū)(在軸承剖分面上), 原則:,2)對液體動壓潤滑軸承,油槽應(yīng)開在非承載區(qū)。(見圖1313),1)油槽沿軸向不能開通,以防止?jié)櫥蛷亩瞬看罅苛魇А?3)對混合潤滑軸承,油槽應(yīng)盡量延伸到最大壓力區(qū)附近。,滑動軸承的軸瓦結(jié)構(gòu)5,13-3 滑動軸承的失效形式和材料,汽車用滑動軸承故障原因的平均比率,一、滑動軸承常見失效形式,還可能出現(xiàn)氣蝕、電侵蝕、流體侵蝕和微動磨損等失效形式。,13-3 滑動軸承的失效形式及材料,滑動軸承的材料1,滑動軸承的材料,二、滑動軸承的材料,軸承材料是指軸瓦和軸承襯的材料。,1)減摩性、耐磨性、耐蝕性要好;,2)抗膠合能力強,導(dǎo)熱性、散熱性好;, 順應(yīng)性:材料通過表層的彈、塑性變形來補償軸承滑動表面接觸不良 的能力。, 嵌入性:材料容納硬質(zhì)顆粒嵌入,從而減輕軸承滑動表面的刮傷和磨粒 磨損的性能。, 磨合性:軸瓦與軸頸表面應(yīng)易于磨合,從而改善摩擦面的接觸狀況。,1. 對軸承材料性能的要求:,3)具有足夠的強度,主要包括疲勞強度和抗壓強度;,4)具有良好的適應(yīng)性,主要包括:,2. 常用材料: (見表133),滑動軸承的材料2,13-4 滑動軸承的潤滑,13-4 滑動軸承的潤滑,一、潤滑材料, 特點: 無流動性,可在滑動表面形成一層薄膜。, 適用場合 :難以經(jīng)常供油,或低速重載以及往復(fù)擺動的軸承。,1. 潤滑油, 特點: 有良好的流動性,可形成動壓、靜壓潤滑或邊界潤滑。, 適用場合:混合潤滑軸承和液體潤滑軸承。, 選擇原則:主要考慮潤滑油的粘度。,轉(zhuǎn)速高、壓力小時,油的粘度應(yīng)低一些;反之,粘度應(yīng)高一些。,高溫時,粘度應(yīng)高一些;低溫時,粘度可低一些。,潤滑油牌號表,2. 潤滑脂,參照表134或表135選擇潤滑油。,參照表136選擇潤滑脂。,潤滑2,1) 固體潤滑劑, 用于有特殊要求的場合,如要求環(huán)境清潔、真空或高溫等。,常用的有:二硫化鉬,碳石墨,聚四氟乙烯等。, 使用方法:1)涂敷、粘結(jié)或燒結(jié)在軸瓦表面;,潤滑脂的 選擇原則:)當壓力高和滑動速度低時,選擇針入度小的潤滑脂;反之,選擇針入度大的潤滑脂。,)所用潤滑脂的滴點,一般應(yīng)較軸承的工作溫度高約2030,以免工作時潤滑脂過多地流失。,潤滑脂牌號表,可根據(jù)軸承的壓強、圓周速度和工作溫度選擇潤滑脂, 見表146。,3. 其它潤滑材料,3)滲入軸承材料中或成型后鑲嵌在軸承中使用。,2)或調(diào)配到潤滑油和潤滑脂中使用;,滑動軸承的潤滑,潤滑3,2) 水,主要用于橡膠軸承或塑料軸承。,3) 固體潤滑劑,如:汞、液態(tài)鈉、鉀、鋰等,主要用于宇航器中的某些軸承。,4) 氣體,主要是空氣,只適用于輕載、高速軸承。,二、潤滑方法,是指將潤滑劑送入軸承的方法,主要有:,(見表137 和圖1315),可根據(jù)系數(shù) K 查表138選擇潤滑方法。,( p = F / Bd軸承的壓強(MPa),滑動軸承的潤滑,圖1315,滑動軸承的潤滑,潤滑4,13-5 滑動軸承的條件性計算1,13-5 滑動軸承的條件性計算, 速度低、載荷大、有沖擊或間歇運轉(zhuǎn)的滑動軸承;以及脂潤滑、油繩潤 滑及滴油潤滑的軸承,工作中處于邊界潤滑或混合潤滑狀態(tài)。, 計算目的:保護邊界膜不破裂。, 計算內(nèi)容: 限制壓強 p 、p 值、滑動速度 不超過許用值, 對于邊界膜的強度,目前尚無完善的計算方法,常進行條件性計算。,一、徑向滑動軸承的計算,已知條件:徑向載荷F (N)、 軸頸轉(zhuǎn)速n (r/mm)、 軸頸直徑d (mm),限制軸承的平均壓強 p,式中:B軸承寬度( mm ) ; p軸瓦材料的許用平均壓強(MPa),查表133。,滑動軸承的條件性計算2,限制軸承的 值,式中: 軸頸的圓周速度(m/s),,驗算滑動速度 (m/s),式中: 材料的許用滑動速度,見表133 。,注:軸承孔與軸頸的配合一般可選H9/d9或H8/f7、H7/f6,p、v、 pv 的選擇,p 軸承材料的許用值(MPam/s),見表133。,滑動軸承的條件性計算,滑動軸承的條件性計算3,二、止推滑動軸承的計算,限制平均壓強 p,止推滑動軸承的設(shè)計計算,式中:d2、d0止推軸承環(huán)形接觸面的外徑和內(nèi)徑。,考慮油槽使承載面積減小的系數(shù),其值0.850.95。,Z止推環(huán)數(shù)。,滑動軸承的條件性計算,滑動軸承的條件性計算4,注意:設(shè)計時液體動壓潤滑軸承,常按上述條件性計算進行初步計算。 (動壓潤滑軸承在起動和停車階段,往往也處于混合潤滑狀態(tài)),2限制 值,式中: 止推環(huán)平均直徑 ( )處的圓周速度。,p ,滑動軸承的條件性計算,形成流體動壓潤滑的條件,形成流體動壓潤滑的條件:,13-6 液體動力潤滑徑向軸承的計算,13-6 液體動力潤滑徑向軸承的計算,徑向滑動軸承能滿足形成流體動力潤滑的條件。,一、徑向滑動軸承形成動壓油膜的過程,演示,起動階段, F 方向上的液體壓力與 F 相平衡,垂直于F 的方向上液體壓力合力為零。,軸的轉(zhuǎn)速越高,則 e 越小。,e0 ?,徑向滑動軸承獲得流體潤滑主要有兩種方法:,流體動力潤滑,流體靜壓潤滑,反向時,O的位置?,液體動力潤滑徑向滑動軸承的計算2,(用 和 e 表示軸頸的平衡位置),(hlim與、 和 F 等有關(guān)),液體動力潤滑徑向軸承的計算,二、液體動力潤滑徑向軸承的計算,pmax,B,軸頸直徑 d ;,軸承直徑 D ;,直徑間隙 D d ;,半徑間隙 R r, / 2,偏心率 e / ;,相對間隙 / r, / d ;,偏位角 ;,最小油膜厚度:hmin= e,1. 幾何關(guān)系,軸瓦包角 :軸瓦完整表面所對的中心角;, r (1 ),液體動力潤滑徑向滑動軸承的計算3,液體動力潤滑徑向軸承的計算,2. 承載量系數(shù) CF,如前頁圖所示,在外載荷 F 作用下,徑向滑動軸承形成穩(wěn)定的動壓油膜后,油壓沿軸向近似拋物線分布。,根據(jù)雷諾方程,利用三重積分可以計算整個動壓油膜在外載荷 F 方向上產(chǎn)生的合力。,該合力與 F 相平衡。,即:, F,CF 稱為承載量系數(shù),量綱為1,見表139。,(13 13 ),(詳細說明),式中: 油在平均溫度下的粘度,Ns/m2。,分析:,CF 一定時,,B,液體動力潤滑徑向滑動軸承的計算4,液體動力潤滑徑向滑動軸承的設(shè)計計算4,計算思路:1) 已知 F、B、 時,計算求得 CF。 2) 根據(jù) CF 由承載量系數(shù)表查取偏心率。3) 計算最小油膜厚度 hmin= r(1-)。,液體動力潤滑徑向軸承的計算,則,(13 14 ),式中: 為軸頸的圓周速度。,為什么計算 hmin?,3. 保證實現(xiàn)液體潤滑的(判定)條件,在其他條件不變的情況下,外載荷 F ,動壓潤滑軸承的 hmin ,軸承、軸頸表面的微觀凸峰可能直接接觸,而不能實現(xiàn)液體潤滑。,要想實現(xiàn)液體潤滑,應(yīng)滿足如下條件:,hmin S ( Rz1 + Rz2 ),Rz1、Rz2 為軸頸、軸承孔表面粗糙度十點高度。(參見),S安全系數(shù),通常 S 2。,液體動力潤滑徑向滑動軸承的計算5,液體動力潤滑徑向軸承的計算,4. 熱平衡計算,為了控制潤滑油的溫升,需進行熱平衡計算。,熱平衡條件為:,摩擦生熱量潤滑油帶走的熱量軸承散發(fā)的熱量,式中:摩擦因數(shù);,cp潤滑油的比定壓熱容,一般為16802100 J/(kg.K),qv潤滑油的體積流量(m3/s)。,t出油平均溫度 t2 與進油溫度 t1 之差();,潤滑油的密度,一般為850900 (kgm3)。,由于軸承散發(fā)的熱量難以嚴格計算,通常,工程上按軸承散發(fā)20的熱量進行計算,則,(13 16 ),液體動力潤滑徑向滑動軸承的計算6,其中:,Cq流量系數(shù),與 B/d 和 有關(guān),見表1310。,C摩擦特性系數(shù),與 B/d 和 有關(guān),見表1311。,將兩式代入式(1416)得:,溫升,(13 17 ),注:一般按潤滑油平均溫度時的粘度,計算軸承的承載能力。,平均溫度 tmt1+t2,75,計算時,通常取 t1= 3545 。,液體動力潤滑徑向軸承的計算,液體動力潤滑徑向滑動軸承的計算7,5. 參數(shù)選擇,1)寬徑比 B/d,一般 B/d0.51.5,見表1312。,寬度小,壓強p,運轉(zhuǎn)平穩(wěn)性好,端泄流量,溫升。,但承載能力。,B/d,2)相對間隙 ,承載能力,回轉(zhuǎn)精度;,但端泄流量,溫升。,如間隙過小,反而使hmin, 難以形成液體潤滑。,通常,( 的取值見 P315),(13 20 ),速度高時,取大值;,載荷大時,取小值;,B/d 小,加工精度高時,取小值;反之,取大值。, 的取值原則:,液體動力潤滑徑向軸承的計算,液體動力潤滑徑向滑動軸承的計算8,6. 制造公差及表面粗造度,一般軸承可取為 3.2 m 和 6.3 m,或 1.6 m 和 3.2 m。,重要軸承可取為 0.8 m 和 1.6 m,或 0.2m 和 0.4 m。,通常,對于軸頸表面取Rz12.5m,對于軸瓦表面Rz25m。,若按標準公差加工軸頸和軸瓦孔的表面,軸承承載能力的偏差將很大。,3)平均壓強 p,p,軸向尺寸小,運轉(zhuǎn)平穩(wěn)性好。,使hmin,不易形成液體潤滑。,( p的取值見 P300),液體動力潤滑徑向軸承的計算,液體動力潤滑徑向滑動軸承的計算9,五、液體動力潤滑徑向滑動軸承的設(shè)計過程,已知條件:外加徑向載荷F(N),軸頸轉(zhuǎn)速n(r/min)及軸頸直徑d(mm)。,設(shè)計及驗算:, 保證在平均油溫 tm下 hmin h, 驗算溫升, 選擇軸承材料,驗算 p、v、pv。, 選擇軸承參數(shù),如軸承寬度(B)、相對間隙()和潤滑油() 。, 計算承載量系數(shù)( CF )并查表確定偏心率()。, 計算最小油膜厚度(hmin)并判定是否能實現(xiàn)液體潤滑。, 計算軸承與軸頸的摩擦系數(shù)( f )。, 計算軸承溫升(t )和潤滑油出油平均溫度( t2)。, 根據(jù)寬徑比( B/d)和偏心率()查取潤滑油流量系數(shù) 。,詳細過程,液體動力潤滑徑向軸承的計算,液體動力潤滑徑向滑動軸承的計算10, 極限工作能力校核, 根據(jù)直徑間隙(),選擇配合及軸承和軸頸的尺寸公差。, 根據(jù)最大間隙(max)和最小間隙(min) ,校核軸承的最小油膜 厚度和潤滑油入口油溫。, 繪制軸承零件圖,液體動力潤滑徑向軸承的計算,其它形式滑動軸承簡介1,其它形式滑動軸承簡介,一、無潤滑軸承和自潤滑軸承, 無潤滑軸承:工作時外界不提供潤滑劑的軸承。, 自潤滑軸承:當無潤滑軸承材料本身就是固體潤滑材料時,或軸瓦中 含有潤滑介質(zhì),這種無潤滑軸承常稱自潤滑軸承。,二、多油楔滑動軸承,固定軸瓦多油楔軸承,可傾軸瓦多油楔軸承,詳細說明,詳細說明,其它形式滑動軸承簡介2,其它形式滑動軸承簡介,三、液體靜壓軸承,原理:依靠液壓系統(tǒng)供給壓力油,壓力油在軸承腔內(nèi)強制形成壓力油膜, 以隔開摩擦表面。,特點: 在任何轉(zhuǎn)速和預(yù)定載荷下軸承均處于液體潤滑狀態(tài); 軸頸與軸承不直接接觸,軸承對材料要求低,壽命長; 油膜剛性大,有良好的吸振性,運轉(zhuǎn)平穩(wěn); 需要一套供油設(shè)備。,四、氣體潤滑軸承,原理:以氣體作為潤滑介質(zhì),可以空氣、氫氣、氮氣作為潤滑介質(zhì)。,分類:氣體動壓潤滑軸承、氣體靜壓潤滑軸承。,詳細說明,特點:高轉(zhuǎn)速(n 100000r/min)、低摩擦損失、無污染、承載能力低。,應(yīng)用:高速磨頭、高速離心分離機、原子反應(yīng)堆等場合。,- 1.請仔細閱讀文檔,確保文檔完整性,對于不預(yù)覽、不比對內(nèi)容而直接下載帶來的問題本站不予受理。
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