第十七章 滑动轴承 17.1 概述 径向轴承 按承受载荷的方向分 推力轴承 滑动轴承 液体摩擦轴承 轴承 按润滑状态分 不完全液体摩擦轴承 第十七章 滑动轴承 17.1 概述 轴承 滑动轴承 滚动轴承 按承受载荷的方向分 按润滑状态分 液体摩擦轴承 径向轴承 推力轴承 不完全液体摩擦轴承

滑动轴承使用场合： 1.工作转速很高。 2.要求对轴的支承位置特别精确。 3.承受巨大的冲击与振动载荷。 4.特重型的载荷。 5.根据装配要求必须制成剖分式的轴承。 6.在特殊条件下工作的轴承。 7.径向尺寸受限制时。 滑动轴承的主要特点： 工作平稳，无噪声； 运转精度高； 形成液体润滑时摩擦损失小，适合于高速； 径向尺寸小而且可剖分。

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； 边界摩擦(不完全液体摩擦)状态 摩擦表面间有润滑油存在，金属表面上形成了一层极薄的边界油膜。 但尖峰部分仍直接接触。

两摩擦表面完全被润滑油分隔开，形成了一定厚度的压力油膜。 非液体摩擦滑动轴承 混合摩擦 摩擦副处于干摩擦、边界摩擦和流体摩擦混合状态时的摩擦。 多数滑动轴承都是这种摩擦状态。 液体摩擦滑动轴承 液体摩擦状态 两摩擦表面完全被润滑油分隔开，形成了一定厚度的压力油膜。 这种摩擦状态是润滑油分子之间的摩擦，摩擦系数极小。 重要轴承采用这种摩擦状态。

滑动轴承设计包括的内容： 1.轴承的型式和结构 2.轴瓦和轴承衬的结构及材料选择 3.轴承的刚度和强度 4.润滑剂的选择和供应 5.轴承温度和压力分布及轴承间隙 6.轴承的热平衡 17.2 径向滑动轴承的主要类型 17.2.1整体式轴承 特点：结构简单，成本低廉，但轴套磨损后轴承间隙过大无法调整，不便装拆粗重的轴。 应用：低速、轻载或间歇性工作的机械中。

17.2.2 剖分式轴承 特点：轴承装拆方便，轴瓦磨损后便于调整轴承间隙。 17.3 滑动轴承的材料 轴瓦和轴承衬的材料统称为轴承材料 滑动轴承的主要失效形式：轴瓦的胶合和磨损

17.3.1 对轴承材料的要求： 对材料性能要求 良好的减摩性、耐磨性和咬粘性。 良好的摩擦顺应性、嵌入性和磨合。 足够的强度和抗腐蚀的能力。 良好的工艺性、经济性等。 17.3.2 轴承材料的分类 金属材料 多孔质金属材料 非金 属材料 常用轴承材料 轴承合金、铜合金、铸铁、铝基合金。 多孔铁、多孔质青铜。 酚醛树脂、尼龙、聚四氟乙烯。

嵌入性和摩擦顺应性最好 ，易于轴颈磨合，但强度低，价格较贵。 轴承合金 类 型 锡基轴承合金 铅基轴承合金 特 点 嵌入性和摩擦顺应性最好 ，易于轴颈磨合，但强度低，价格较贵。 应 用 重载、中高速场合。

铜合金 类 型 特 点 应 用 锡青铜 铅青铜 铝青铜 锡青铜减摩性和耐磨性最好， 铅青铜抗粘附能力强， 铝青铜强度及硬度较高。 类 型 锡青铜 铅青铜 铝青铜 特 点 锡青铜减摩性和耐磨性最好， 铅青铜抗粘附能力强， 铝青铜强度及硬度较高。 应 用 锡青铜适用于重载、中速场合， 铅青铜适用于高速、重载场合， 铝青铜适用于低速、重载场合。

17.4 轴瓦结构 17.4.1 轴瓦和轴承衬 剖分式 整体式

轴瓦结构

轴瓦的定位 凸缘

17.4.2 油孔、油沟和油室 目的：把润滑油导入轴颈和轴承所构成的运动副表面。

设计油沟时应注意的问题： 1、  油沟长度一般为轴承长度的80%； 2、  油孔、油沟应开在非承载区。

17.5 轴承润滑材料 17.5.1 润滑油 特点： 有良好的流动性，可形成动压、静压或边膜界润滑膜。 适用场合：不完全液体滑动轴承和完全液体润滑滑动轴承。 粘度选择的原则： 1.转速高，比压小时，选粘度低的油；反之，选粘度高的油； 2.加工表面粗糙度高时，选粘度大的油； 3.根据润滑方式不同，选择不同粘度的油； 4.在较高温度下工作的轴承，所用油的粘度比通常高一些； 5.低温工作的轴承应选用凝点低的油。

17.5.2 润滑脂 特　　点：无流动性，可在滑动表面形成一层薄膜。 适用场合 ：要求不高、难以经常供油，或者低速重载以及作摆动运动的轴承中。 选择润滑脂品种的一般原则 1.单位压力高和滑动速度低时，选择针入度小一些的品种； 2.所用润滑脂的滴点，一般应高于轴承工作温度约20º~30ºC; 3.在有水淋或潮湿的环境下，应选择防水性强的钙基或铝基脂；在温度较高时应选用钠基或锂基脂。

17.6．润滑方法 17.6.1 油润滑 间歇供油

连续供油

17.6.2 脂润滑 供油方式可根据系数k选定。 k≤2 ——用润滑脂，油杯润滑 k=2~16——针阀式注油油杯润滑 k=16~32——油环或飞溅润滑 k>32——压力循环润滑

17.7 滑动轴承的条件性计算 失效形式 设计准则： 保证边界油膜不致破裂 ——混合润滑轴承的条件性计算； 及液体动力润滑轴承的初步计算。 导致轴承配合间隙加大，影响轴的旋转精度，甚至使轴承不能正常工作。 1.磨损 高速重载且润滑不良时，摩擦加剧，发热多，使轴承上较软的金属粘焊在轴颈表面而出现胶合。 2.胶合 17.7.1 径向轴承 1. 限制轴承平均压强 p 避免过度磨损 2.限制轴承pv值 限制轴承的温升 3.限制滑动速度v 限制局部的过度磨损

17.7.2 推力轴承 d 1）验算轴承的平均压力Ｐ A · n ２）验算轴承的pV 值 d0 推力滑动轴承

17.8 液体动力润滑的基本方程式 1.液体静压轴承 2.液体动压轴承 17.8.1 雷诺润滑方程式 基本假设 1.两板间润滑油做层流运动； 17.8 液体动力润滑的基本方程式 1.液体静压轴承 2.液体动压轴承 一阶雷诺方程式 二阶雷诺方程式 17.8.1 雷诺润滑方程式 基本假设 1.两板间润滑油做层流运动； 2.两板间润滑油是牛顿流体； 3.与两板相接触的流体层与板间无滑动； 4.流体的重力和流动过程中产生的惯性力 与压力相比很小，可以忽略； 5.压力沿y方向大小不变； 6.平板沿z方向无限长。

17.8.2 油楔承载机理 两摩擦表面平行，不会产生压力油膜 形成动压油膜的必要条件 1.两摩擦表面必须形成楔形 p F v v 进油口 出油口 两摩擦表面平行，不会产生压力油膜 两摩擦表面成楔形间隙，产生了压力油膜 间隙内的润滑油形成了拥挤 形成动压油膜的必要条件 1.两摩擦表面必须形成楔形 2.润滑油必须从大口进小口出 3.必须具有足够的滑动速度 4.必须充满足够粘度的润滑油

17.9 液体动力润滑径向轴承的计算 17.9.1 几何关系 半径间隙： 相对间隙： 偏心率： 最小油膜厚度：

17.9.2 动力润滑状态的建立 1.动力润滑状态建立的过程 静止 起动 不稳定运行 稳定运行 R R R R o o o o o1 o1 n o1 n n 静止 起动 不稳定运行 稳定运行

2.校核层流条件 17.9.3 承载能力和索氏数 在允许情况下降低相对间隙，提高润滑油粘度都有利于获得满意的承载能力，前者效果更显著。 17.9.4 流量计算 进入轴承的润滑油总流量Q ≈ Q1 = 承载区端泄流量Q1 + 非承载区端泄流量Q2 + 轴瓦供油槽两端流出的附加流量 Q3

17.9.6 热平衡计算 轴承温升 （1）粘度↓→间隙改变，使轴承的承载能力下降 （2）会使金属软化→发生抱轴事故 热平衡条件：单位时间内 摩擦产生的热量H = 端泄润滑油所带走热量H1 + 轴承散发热量H2 润滑油平均温度tm 为保证承载要求tm<75℃ a) 若t1>>(35~45)℃, 热平衡易建立，则应降低tm，再行计算。 b) 若t1<(35~45) ℃，不易达到热平衡状态→降低粗糙度→重新计算 c) t2>80℃→易过热失效，→改变相对间隙和油的粘度→重新计算

17.9.7 保证液体动力润滑的条件 除上述油楔承载机理四条件外，还需保证最小油膜厚度大于两表面不平度之和。

17.9.8 参数选择 1.宽径比 一般轴承的宽径比为0.5~1.5。 B/d小 →端泄Q1↑→摩擦功耗和温升↓ →减轻轴颈与轴瓦边缘接触但承载能力↓ 高速重载轴承，因其工作时温升高，宽径比宜取小值； 高速轻载轴承，如对轴承刚性无过高要求，宜取小值； 低速重载轴承，为提高轴承的整体刚性，宜取大值； 对轴有较大支承刚性的机床轴承，宜取大值。 2.相对间隙 ψ大→Q大→ 温升小 →但承载能力和运转精度低 ψ小→易形成流体膜→承载能力和运转精度↑ 3.平均压强 压强↑，轴承尺寸↓，运转平稳，但轴承易损坏。

设计步骤 确定轴承结构形式 选择轴瓦材料 确定轴承宽度 B 和直径 d 验算p、pv、v 选择轴承的配合 选择润滑剂与润滑装置