第十章 滑动轴承 §10-1 概述 §10-2 滑动轴承的结构 §10-3 轴瓦结构及轴承材料 §10-4 润滑剂和润滑装置

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1 第十章 滑动轴承 §10-1 概述 §10-2 滑动轴承的结构 §10-3 轴瓦结构及轴承材料 §10-4 润滑剂和润滑装置
第十章 滑动轴承 § 概述 § 滑动轴承的结构 § 轴瓦结构及轴承材料 §10-4 润滑剂和润滑装置 §10-5 非液体摩擦滑动轴承的设计

2 §10-1 概 述 1、滑动轴承的分类 按受载方向不同，分为： 按磨擦状态不同，分为： 2、滑动轴承的特点 径向轴承（向心轴承）：
§ 概 述 1、滑动轴承的分类 径向轴承（向心轴承）： 径向止推轴承（向心推力轴承）： 推力轴承（止推轴承）： 按受载方向不同，分为： 动压润滑 静压润滑 混合润滑滑动轴承。 液体润滑滑动轴承 按磨擦状态不同，分为： 2、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。

3 §10-2 滑动轴承的结构 一、径向滑动轴承的结构 1、整体式径向滑动轴承 图是常见的整体式滑动轴承结构。套筒式轴瓦(或轴套)压装在
§ 滑动轴承的结构 一、径向滑动轴承的结构 1、整体式径向滑动轴承 　图是常见的整体式滑动轴承结构。套筒式轴瓦(或轴套)压装在 轴承座中(对某些机器，也可直接压装在机体孔中)。润滑油通过 轴套上的油孔和内表面上的油沟进入摩擦面。 　　这种轴承结构简单、制造方便，刚度较大。缺点是轴瓦磨损 后间隙无法调整和轴颈只能从端部装入。因此，它仅适用于轴颈 不大，低速轻载或间歇工作的机械。

4 普通剖分式轴承结构由轴承盖、轴承座、剖分轴瓦和螺栓组成。 轴瓦是直接和轴颈相接触的重要零件。为了安装时易对中，轴承盖
2、剖分式（对开式）径向滑动轴承 　普通剖分式轴承结构由轴承盖、轴承座、剖分轴瓦和螺栓组成。 轴瓦是直接和轴颈相接触的重要零件。为了安装时易对中，轴承盖 和轴承座的剖分面常作出阶梯形的榫口。润滑油通过轴承盖上的油 孔和轴瓦上的油沟流入轴承间隙润滑摩擦面。轴承剖分面最好与载 荷方向近于垂直，以防剖分面位于承载区出现泄漏，降低承载能力。 通常，多数轴承剖面为水平剖分，也称正剖分，也有斜剖分的。 对开式轴承(剖分轴套) 特点：便于轴的安装，间隙可调整，但结构复杂。应用比较广泛 。

5 3、调心式径向滑动轴承 若轴承的宽径比 较大，当轴的弯曲变形或轴孔倾斜时，易造成 轴颈与轴瓦端部的局部接触，引起剧烈的磨损和发热。因此，当 L/d>1.5时，宜采用自动调心轴承，这种轴承的轴瓦外表面做成球面 形状，与轴承盖和轴承座的球状内表面相配合，球面中心通过轴颈 的轴线。因此轴瓦可以自动调位以适应轴颈在轴弯曲时产生的偏斜。 特点：轴瓦能自动调整位置，以适应轴的偏斜。 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。

6 二、止推滑动轴承的结构 1 实心式 　　支撑面上压强分布极不均匀，中心处压强最大，线速度为0， 对润滑很不利，导致支撑面磨损极不均匀，使用较少。 2 空心式 　　支撑面上压强分布较均匀，润滑条件有所改善。 3 单环式 　　利用轴环的端面止推，结构简单，润滑方便，广泛用于低速 轻载场合 。 4 多环式 　　特点同单环型，可承受较单环更大的载荷，也可承受双向轴 向载荷。

7 §10-3 轴瓦结构及轴承材料 一、轴瓦结构 轴承衬 整体式（又称轴套） 不便于装拆，可修复性差。 按构造分 类 剖分式（对开式）
§ 轴瓦结构及轴承材料 一、轴瓦结构 按构造分　类 整体式（又称轴套） 剖分式（对开式） 不便于装拆，可修复性差。 安装和拆卸方便，可修复。 按材料分　类 单材料 多材料 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）。 轴承衬 单材料、整体式 厚壁铸造轴瓦

8 　轴瓦和轴承座不允许有相对移动，为了防止轴瓦的移动，可将其
两端做出凸缘用于轴向定位或用销钉(或螺钉)将其固定在轴承座上。 　为了使滑动轴承获得良好的润滑，轴瓦或轴颈上需开设油孔及油 沟，油孔用于供应润滑油，油沟用于输送和分布润滑油。其位置和 形状对轴承的承载能力和寿命影响很大。通常，油孔应设置在油膜 压力最小的地方；油沟应开在轴承不受力或油膜压力较小的区域， 要求既便于供油又不降低轴承的承载能力。图为油孔和油沟对轴承承 载能力的影响。。 油沟 进油孔

9 二 轴瓦及轴承衬材料 轴瓦材料应具备下述性能：l)摩擦系数小；2)导热性好，热膨胀系数小；3)耐磨、耐蚀、抗胶合能力强；4)要有足够的机械强度和可塑性。 常见的轴瓦是用两层不同金属做成的，两种金属在性能上取长补短。在工艺上可以用浇铸或压合的方法，将薄层材料粘附在轴瓦基体上。粘附上去的薄层材料称为轴承衬。 常用的轴瓦和轴承衬材料有下列几种： 1、轴承合金 轴承合金(又称白合金、巴氏合金)有锡锑轴承合金和铅锑轴承合金两大类。

10 锡锑轴承合金的摩擦系数小，抗胶合性能良好，对油的吸附性强，耐蚀性好，易跑合，是优良的轴承材料，常用于高速、重载的轴承。但它的价格较贵且机械强度较差，因此只能作为轴承衬材料而浇铸在钢、铸铁(图a及b)或青铜轴瓦上(图c)。用青铜作为轴瓦基体是取其导热性良好。这种轴承合金的熔点比较低，为了安全，在设计、运行中常将温度控制在低于150℃。 铅锑轴承合金的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。它一般用于中速、中载的轴承。

11 2、青铜 青铜的强度高，承载能力大，耐磨性与导热性都优于轴承合金。它可以在较高的温度(250℃)下工作。但它的可塑性差，不易跑合，与之相配的轴颈必须淬硬。 青铜可以单独做成轴瓦。为了节省有色金属，也可将青铜浇铸在钢或铸铁轴瓦内壁上。用作轴瓦材料的青铜，主要有锡青铜、铅青铜和铝青铜。在一般情况下，它们分别用于中速重载、中速中载和低速重载的轴承上。 3、具有特殊性能的轴承材料 用粉末冶金法做成的轴承，具有多孔性组织，孔隙内可以贮存润滑油，常称为含油轴承。

12 运转时，轴瓦温度升高，由于油的膨胀系数比金属大，因而自动进入摩擦表面起到润滑作用。含油轴承加一次油可以使用较长时间，常用于加油不方便的场合。
在不重要的或低速轻载的轴承中，也常采用灰铸铁或耐磨铸铁作为轴瓦材料。 此外，还有橡胶轴承、塑料轴承等。 表12-2中给出常用轴瓦及轴承村材料的[p]、[pv]等数据。

13 常见金属轴承材料性能

14 §10-4 润滑剂和润滑装置 一、润滑剂 轴承润滑的目的在于降低摩擦功耗，减少磨损，同时还起到冷却、吸振、防锈等作用。轴承能否正常工作，和选用润滑剂正确与否有很大关系。 润滑剂分为：1)液体润滑剂——润滑油；2)半固体润滑剂——润滑脂；3)固体润滑剂等。 在润滑性能上润滑油一般比润滑脂好，应用最广。但润滑脂具有不易流失等优点，也常用。固体润滑剂除在特殊场合下使用外，目前正在逐步扩大使用范围。

15 1．润滑油 润滑油最重要的物理性能是粘度，它也是选择润滑油的主要依据。润滑油的粘度是指润滑油抵抗变形的能力，它标志着液体内部产生相对运动时内摩擦阻力的大小。 如图所示，有两块平板A及B，两板之间充满着液体。若板A以速度v沿x轴运动，由于液体与金属表面的吸附作用，板A表层的液体随板A以同样的速度v一起运动，静止板B表层的液体静止不动。若润滑油作层流流动，则沿y 坐标的油层将以不同速度u 移动，于是形成各油层间的相对滑移，在各层的界面上就存在相应的切应力τ。

16 牛顿在1687年提出粘性液体的摩擦定律(简称粘性定律)，即在液体作层流运动时，油层间的切应力τ与其速度梯度成正比，其数学表达式为：
式中：u是油层中任一点的速度，du/dy是该点的速度梯度；η是比例系数，即液体的动力粘度，常简称为粘度。 摩擦学中把凡是服从这个粘性定律的液体称为牛顿液体。 动力粘度η为：长、宽、高各为1m的液体，如果使上下平面间以u=1m/s的相对速度运动，所需施加的力F 为1N 时，该液体的粘度为1个国际单位制的动力粘度，以Pa·s(帕·秒)表示，1Pa·s=1N·s/m2 。动力粘度又称绝对粘度。

17 动力粘度的厘米克秒制单位是P(Poise，单位名称为泊)，1P=1dyn·s/cm2。P的百分之一称cP(厘泊)。Pa·s、P及cP间的换算关系为
此外，还有运动粘度ν，它等于动力粘度与液体密度ρ的比值，即在国际单位制中，ν的单位是m2/s。实用上这个单位嫌大，故常采用它的厘米克秒制单位St(Stokes，单位名称为斯)，或cSt(厘斯)， 1St= 1cm2/s=100cSt。一般润滑油的牌号就是该油在40℃时的运动粘度(单位为cSt或mm2/s) 的平均值，见表。

18 用润滑油同水作比较所测得的粘度，称为相对粘度。我国常用恩氏粘度表示相对粘度，规定：在一定温度t下，200cm3的油样流过直径2
用润滑油同水作比较所测得的粘度，称为相对粘度。我国常用恩氏粘度表示相对粘度，规定：在一定温度t下，200cm3的油样流过直径2.8mm小孔所需要的时间，与同体积20℃的蒸馏水流过该孔所需时间的比值，即为该油样的恩氏粘度，用符号Et表示。

19 选用润滑油时，要考虑速度、载荷和工作情况。对于载荷大、温度高的轴承宜选粘度大的油，载荷小、速度高的轴承宜选粘度较小的油。
润滑油的粘度随着温度的升高而降低，这对于运行着的轴承来说，必须加以注意。描述粘度随温度变化情况的线图称为粘温图，见图。 润滑油的粘度还随着压力的升高而增大，但压力不太高时，变化极微，可略而不计。 选用润滑油时，要考虑速度、载荷和工作情况。对于载荷大、温度高的轴承宜选粘度大的油，载荷小、速度高的轴承宜选粘度较小的油。

20 2. 润滑脂 润滑脂是由润滑油和各种稠化剂(如钙、钠、铝、锂等金属皂)混合稠化而成。润滑脂密封简单，不需经常加添，不易流失，所以在垂直的摩擦表面上也可以应用。润滑脂对载荷和速度的变化有较大的适应范围，受温度的影响不大，但摩擦损耗较大，机械效率较低，故不宜用于高速。且润滑脂易变质，不如润滑油稳定。总的来说，一般参数的机器，特别是低速或带有冲击的机器，都可以使用润滑脂润滑。 目前使用最多的是钙基润滑脂，它有耐水性，常用于60℃以下的各种机械设备中轴承的润滑。

21 二、润滑装置 3．固体润滑剂 固体润滑剂有石墨、二硫化钼(MoS2)、聚氯乙烯树脂等多种品种。一般在超出润滑油使用范围之外才考虑使用。
滑动轴承的给油方法多种多样。如图1所示，有针阀式油杯、 A型弹簧盖油杯、润滑脂用油杯等。

22 上述三种油杯均已列入国家标准，选用时可查阅有关手册。
下图为油环润滑，在轴颈上套一油环，油环下部浸入油地中，当轴颈旋转时，靠摩擦力带动油环旋转，把油引入轴承。油环浸在油池内的深度约为其直径的四分之一时，给油量已足以维持液体润滑状态的需要。它常用于大型电机的滑动轴承中。 最完善的给油方法是利用油泵循环给油，给油量充足，给油压力只需0.05MPa，在油的循环系统中常配置过滤器、冷却器。

23 §10-5 非液体摩擦滑动轴承的设计 一、非液体摩擦滑动轴承的失效形式及计算准则 磨损——非液体摩擦滑动轴承工作表面,在工作时有局部金属
§ 非液体摩擦滑动轴承的设计 一、非液体摩擦滑动轴承的失效形式及计算准则 磨损——非液体摩擦滑动轴承工作表面,在工作时有局部金属 接触,会产生不同程度的摩擦和磨损，导致轴承配间隙增大,影 响轴的旋转精度,从而使轴承不能正常工作。 一）失 效形式 胶合——当载荷过大而导致油膜破裂时；或在润滑油供应不足 条件下，轴承温升过高，轴颈和轴承的相对运动表面材料发生粘 附和迁移，从而出现胶合。 限制轴承平均压力p ——以免产生过度的磨损； 二）计算准则 限制pv值——以防止过热产生胶合； 限制滑动速度V ——以免加速磨损而使轴承报废。

24 二、非液体摩擦滑动轴承的设计计算 一）向心轴承设计 设计的已知条件：轴颈直径ｄ（由轴的结构设计确定），轴的转 速ｎ（r/min),径向载荷FR(N),使用条件. 设计方法及步骤： 1．根据工作要求选择轴承结构形式：整体式还是剖分式 2．选择轴瓦材料 3．选择轴承的长径比l/d 4．验算轴承的工作能力 1）验算平均压力p——目的是保证润滑油不被过大的压力挤出，从而避免轴瓦产生过度的磨损

25 [pv]——轴瓦材料的许用值，N/mm2·m/s,其值见表12-2
B 式中 FR——轴承的径向载荷，N； B——轴瓦长度，mm； d——轴颈直径，mm； [p]——轴瓦材料的许用压力 MPa ,其值见表1３-1 d 2）验算轴承的pv值——目的是限制轴承的摩擦功耗与温升， 避免引起边界油膜破裂，产生胶合 式中 n——轴的转速，r/min； [pv]——轴瓦材料的许用值，N/mm2·m/s,其值见表12-2

26 3）验算滑动速度v 对于p和pv的验算均合格的轴承，由于滑动速度过高，也会加 速磨损而使轴承报废。这是因为p只是平均压力，实际上，在 轴发生弯曲或不同心等引起的一系列误差及振动的影响下，轴 承边缘可能产生相当高的压力，因而局部区域的pv值还会超过 许用值。因此必须验算滑动速度V满足 式中 [v]——许用滑动速度，其值见表12-2。

27 5. 选择轴颈与轴瓦之间的配合 ∆ d d' 轴承间隙∆ d' - d ∆ 根据 轴的转速n1 径向载荷FR n1↑, ∆↑
一般可选H9/d9或H8/f7、H7/f6 三．推力滑动轴承设计(略)