第十二章 滑动轴承 §12-1 滑动轴承概述 §12-2 滑动轴承的典型结构 §12-3 滑动轴承的失效形式及常用材料

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1 第十二章 滑动轴承 §12-1 滑动轴承概述 §12-2 滑动轴承的典型结构 §12-3 滑动轴承的失效形式及常用材料
§12-4 滑动轴承轴瓦结构 §12-5 滑动轴承润滑剂的选择 §12-6 不完全液体润滑滑动轴承的设计计算 §12-7 液体动力润滑径向滑动轴承的设计计算 §12-8 其它形式滑动轴承简介

2 滑动轴承概述 轴承的作用是支承轴。轴在工作时可以是旋转的，也可以是静止的。 一、轴承应满足如下基本要求：
滑动轴承概述1 一、轴承应满足如下基本要求： 1．能承担一定的载荷，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．具有一定的支承精度，保证被支承零件的回转精度。 二、轴承的分类 根据轴承中摩擦的性质，可分为滑动轴承和滚动轴承。 根据能承受载荷的方向，可分为向心轴承、推力轴承、向心推力轴承。 　　　　　　　　　　 (或称为径向轴承、止推轴承、径向止推轴承）。 根据润滑状态，滑动轴承可分为：不完全液体润滑滑动轴承。 　　　　　　　　　　　　　　　完全液体润滑滑动轴承。

3 滑动轴承概述 三、滑动轴承的特点 滚动轴承绝大多数都已标准化，故得到广泛的应用。但是在以下场合，则主要使用滑动轴承：
滑动轴承概述2 　　滚动轴承绝大多数都已标准化，故得到广泛的应用。但是在以下场合，则主要使用滑动轴承： １．工作转速很高，如汽轮发电机。 ２．要求对轴的支承位置特别精确，如精密磨床。 ３．承受巨大的冲击与振动载荷，如轧钢机。 ４．特重型的载荷，如水轮发电机。 ５．根据装配要求必须制成剖分式的轴承，如曲轴轴承。 ６．在特殊条件下工作的轴承，如军舰推进器的轴承。 ７．径向尺寸受限制时，如多辊轧钢机。 四、滑动轴承设计内容 轴承的型式和结构选择；轴瓦的结构和材料选择；轴承的结构参数设计； 润滑剂及其供应量的确定；轴承工作能力及热平衡计算。

4 滑动轴承的典型结构 一、径向滑动轴承的结构 １．整体式径向滑动轴承 特点：结构简单，成本低廉。 因磨损而造成的间隙无法调整。
油杯孔 径向滑动轴承的典型结构1 １．整体式径向滑动轴承 螺纹孔 轴承座 整体轴套 特点：结构简单，成本低廉。 　　　因磨损而造成的间隙无法调整。 　　　只能从沿轴向装入或拆出。 应用：低速、轻载或间歇性工作的机器中。

5 滑动轴承的典型结构 ２．对开式径向滑动轴承 特 点：结构复杂、可以调整磨损而造成的 间隙、安装方便。
径向滑动轴承的典型结构2 对开式轴承(剖分轴套) (虚拟演示) 对开式轴承(整体轴套) 特　　点：结构复杂、可以调整磨损而造成的 间隙、安装方便。 应用场合：低速、轻载或间歇性工作的机器中。

6 滑动轴承的典型结构 三、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： 于低速、轻载的场合。 空心式 单环式
径向滑动轴承的典型结构3 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： 空心式 单环式 多环式 ◆ 空心式：轴颈接触面上压力分布较均匀，润滑条件较实心式的改善。 ◆ 单环式：利用轴颈的环形端面止推，结构简单，润滑方便，广泛用 于低速、轻载的场合。 ◆ 多环式：不仅能承受较大的轴向载荷，有时还可承受双向轴向载荷。 由于各环间载荷分布不均，其单位面积的承载能力比单环式低50%。

7 滑动轴承的失效形式及常用材料 一、滑动轴承常见失效形式有： 轴承表面的磨粒磨损、刮伤、咬粘(胶合)、疲劳剥落和腐蚀。
滑动轴承的失效形式及常用材料1 轴承表面的磨粒磨损、刮伤、咬粘(胶合)、疲劳剥落和腐蚀。 滑动轴承还可能出现气蚀、电侵蚀、流体侵蚀和微动磨损等失效形式。 详细说明 汽车用滑动轴承故障原因的平均比率 故障原因 不干净 润滑油不足 安装误差 对中不良 超　载 比率／％ 38.3 11.1 15.9 8.1 6.0 腐　蚀 制造精度低 气　蚀 其　它 5.6 5.5 2.8 6.7

8 滑动轴承的失效形式及常用材料 二、滑动轴承的材料 轴承材料是指在轴承结构中直接参与摩擦部分的材料，如轴瓦和轴承
滑动轴承的失效形式及常用材料2 　　轴承材料是指在轴承结构中直接参与摩擦部分的材料，如轴瓦和轴承 衬的材料。轴承材料性能应满足以下要求： ◆ 减摩性：材料副具有较低的摩擦系数。 ◆ 耐磨性：材料的抗磨性能，通常以磨损率表示。 ◆ 抗咬粘性：材料的耐热性与抗粘附性。 ◆ 摩擦顺应性：材料通过表层弹塑性变形来补偿轴承滑动表面初始配合不 　　　　　　 良的能力。 ◆ 嵌入性：材料容纳硬质颗粒嵌入，从而减轻轴承滑动表面发生刮伤或磨 　粒磨损的性能。 ◆ 磨合性：轴瓦与轴颈表面经短期轻载运行后，形成相互吻合的表面形状 　和粗糙度的能力（或性质）。 此外还应有足够的强度和抗腐蚀能力、良好的导热性、工艺性和经济性。

9 滑动轴承的失效形式及常用材料3

10 滑动轴承的轴瓦结构 一、轴瓦的形式和结构 整体式 按构造分 类 对开式 薄壁 按尺寸分 类 厚壁 单材料 按材料分 类 多材料 铸造
滑动轴承的轴瓦结构1 按构造分　类 整体式 对开式 需从轴端安装和拆卸，可修复性差。 可以直接从轴的中部安装和拆卸，可修复。 按尺寸分　类 厚壁 薄壁 节省材料，但刚度不足，故对轴承座孔的加工精度要求高 。 具有足够的强度和刚度，可降低对轴承座孔的加工精度要求。 按材料分　类 单材料 多材料 强度足够的材料可以直接作成轴瓦，如黄铜，灰铸铁。 轴瓦衬强度不足，故采用多材料制作轴瓦。 按加工分　类 铸造 轧制 铸造工艺性好，单件、大批生产均可，适用于厚壁轴瓦。 只适用于薄壁轴瓦，具有很高的生产率。

11 滑动轴承的轴瓦结构 ① ② ③ ④ 单材料、整体式 厚壁铸造轴瓦 多材料、对开式厚壁铸造轴瓦 多材料、整体式、薄壁轧制轴瓦
滑动轴承的轴瓦结构2 多材料、对开式厚壁铸造轴瓦 多材料、整体式、薄壁轧制轴瓦 多材料、对开式薄壁轧制轴瓦 虚拟现实中的轴瓦 ① ② ③ ④

12 滑动轴承的轴瓦结构 二、轴瓦的定位 轴瓦一端或两端做凸缘 定位唇（凸耳） 对于周向定位有： 销 钉 （也可做轴向定位） （也可做轴向定位）
滑动轴承的轴瓦结构3 ◆ 目的：防止轴瓦相对于轴承座产生轴向和周向的相对移动。 ◆ 方法：对于轴向定位有： 凸缘 轴瓦一端或两端做凸缘　　 定位唇 　定位唇（凸耳） 对于周向定位有：　　　　 紧定螺钉 （也可做轴向定位） 轴 瓦 圆柱销 轴承座 　销　　钉 （也可做轴向定位）

13 滑动轴承的轴瓦结构 三、轴瓦的油孔及油槽 能力；轴向油槽不能开通至轴承端部，应留有适当的油封面。 按油槽数量分——单油槽、多油槽等。
滑动轴承的轴瓦结构4 ◆ 目的：把润滑油导入轴颈和轴承所构成的运动副表面。 ◆ 原则：尽量开在非承载区，尽量不要降低或少降低承载区油膜的承载 　　　 能力；轴向油槽不能开通至轴承端部，应留有适当的油封面。 ◆ 形式：按油槽走向分——沿轴向、绕周向、斜向、螺旋线等。 按油槽数量分——单油槽、多油槽等。 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 （用于不完全液体润滑轴承）

14 滑动轴承润滑剂的选择 一、润滑脂及其选择 轴承中。 １．当压力高和滑动速度低时，选择针入度小一些的品种；反之，选择 针入度大一些的品种。
滑动轴承润滑剂的选择1 ◆ 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。 ◆ 选择原则： 　１．当压力高和滑动速度低时，选择针入度小一些的品种；反之，选择 　　　针入度大一些的品种。 ２．所用润滑脂的滴点，一般应较轴承的工作温度高约20～30℃，以免 　　工作时润滑脂过多地流失。 ３．在有水淋或潮湿的环境下，应选择防水性能强的钙基或铝基润滑脂。 　　在温度较高处应选用钠基或复合钙基润滑脂。 润滑脂牌号表

15 滑动轴承润滑剂的选择 二、润滑油及其选择 转速高、压力小时，油的粘度应低一些；反之，粘度应高一些。
滑动轴承润滑剂的选择2 ◆ 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。 ◆ 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 三、固体润滑剂及其选择 ◆ 特　　点：可在滑动表面形成固体膜。 ◆ 适用场合：有特殊要求的场合，如环境清洁要求处、真空中或高温中。 ◆ 常用类型：二硫化钼，碳―石墨，聚四氟乙烯等。 ◆ 使用方法：涂敷、粘结或烧结在轴瓦表面；制成复合材料，依靠材料自 　　　　　　身的润滑性能形成润滑膜。

16 不完全液体润滑滑动轴承的设计计算 一、失效形式与设计准则 膜，工作状态为边界润滑或混合摩擦润滑。
不完全液体润滑滑动轴承的设计计算1 ◆ 工作状态：因采用润滑脂、油绳或滴油润滑，故无法形成完全的承载油 　　　　　　膜，工作状态为边界润滑或混合摩擦润滑。 ◆ 失效形式：边界油膜破裂。 ◆ 设计准则：保证边界膜不破裂。 　　　　　　因边界膜强度与温度、轴承材料、轴颈和轴承表面粗糙度、 　　 润滑油供给等有关，目前尚无精确的计算方法，但一般可作条件性计算。 ◆ 校核内容： 　１．验算平均压力 p ≤[p]，以保证强度要求。 ２．验算摩擦发热pv≤[pv]，fpv是摩擦力，限制pv即间接限制摩擦发热。 ３．验算滑动速度v≤[v] ，p，pv的验算都是平均值。考虑到轴瓦不同心， 　　受载时轴线弯曲及载荷变化等的因素，局部的p或pv可能不足，故应 　　校核滑动速度v 。

17 不完全液体润滑滑动轴承的设计计算 二、径向滑动轴承的设计计算 １．验算轴承的平均压力p (MPa)
不完全液体润滑滑动轴承的设计计算2 ◆ 已知条件：外加径向载荷F (N)、轴颈转速n(r/mm)及轴颈直径d (mm) ◆ 验算及设计 ： １．验算轴承的平均压力p (MPa) B—轴承宽度，mm（根据宽径比B/d确定） [p]—轴瓦材料的许用压力，MPa。 ２．验算摩擦热 v—轴颈圆周速度，m/s； [pv]—轴承材料的pv许用值，MPa·m/s ３．验算滑动速度v (m/s) [v]—材料的许用滑动速度 [p]、[v]、[ pv ]的选择 ４．选择配合　　 一般可选H9/d9或H8/f7、H7/f6 止推滑动轴承的设计计算

18 液体动力润滑径向滑动轴承的设计计算 一、流体动力润滑基本方程的建立
液体动力润滑径向滑动轴承的设计计算1 　　对流体平衡方程（Navier－Stokes方程）作如下假设，以便得到简化形式的流体动力平衡方程。这些假设条件是 ： ◆ 流体为牛顿流体，即 。 ◆ 流体的流动是层流，即层与层之间没有物质和能量的交换； ◆ 忽略压力对流体粘度的影响，实际上粘度随压力的增高而增加； ◆ 略去惯性力及重力的影响，故所研究的单元体为静平衡状态或匀速直线　运动，且只有表面力作用于单元体上； ◆ 流体不可压缩，故流体中没有“洞”可以“吸收”流质； ◆ 流体中的压力在各流体层之间保持为常数。

19 液体动力润滑径向滑动轴承的设计计算 　　在以上假设下，从两平板所构成的楔形空间中，取某一层液体的一部分作为单元体，通过建立平衡方程和给定边界条件，可得一维雷诺方程： 液体动力润滑径向滑动轴承的设计计算2 详细推导 流体动力润滑的必要条件是： ◆ 相对运动的两表面间构成楔形空间。 ◆ 楔形空间中充满具有粘性的液体。 ◆ 两板相对运动的结果，应使液体在粘性力的作用下由楔形空间的大端 　流向楔形空间的小端 。

20 液体动力润滑径向滑动轴承的设计计算 二、径向滑动轴承形成流体动力润滑时的状态 演示 初 始 状 态 稳定工作状态
液体动力润滑径向滑动轴承的设计计算3 演示 初　始　状　态 稳定工作状态 ◆ 轴承的孔径D和轴颈的直径d名义尺寸相等；直径间隙Δ是公差形成的。 ◆ 轴颈上作用的液体压力与F相平衡，在与F垂直的方向，合力为零。 ◆ 轴颈最终的平衡位置可用φa和偏心距e来表示。 ◆ 轴承工作能力取决于hlim，它与η、ω、Δ和F等有关，应保证hlim≥[h]。

21 液体动力润滑径向滑动轴承的设计计算 ψ—相对间隙，ψ ＝ δ / r ＝ Δ / d χ—偏心率， χ＝ e / δ e —为偏心距
三、径向滑动轴承的几何关系和承载量系数 液体动力润滑径向滑动轴承的设计计算4 最小油膜厚度：hmin= δ－e ＝ rψ(1-χ) ψ—相对间隙，ψ ＝ δ / r ＝ Δ / d 其中： χ—偏心率， χ＝ e / δ e —为偏心距 Δ 为直径间隙，Δ＝ D－ d δ为半径间隙，δ＝ R－ r ＝ Δ/ 2 r 和 d 分别为轴颈的半径和直径。 R 和 D 分别为轴承的半径和直径。

22 液体动力润滑径向滑动轴承的设计计算 积分一维雷诺方程 并考虑到压力沿轴承宽度方向的分布， 或 可得：
液体动力润滑径向滑动轴承的设计计算4 液体动力润滑径向滑动轴承的设计计算5 积分一维雷诺方程 并考虑到压力沿轴承宽度方向的分布， (详细说明) 或 可得： Cp—— 承载量系数，与轴承包角α，宽径比B/d和偏心率χ有关。 F——外载荷，N； η—— 油在平均温度下的粘度，N·s/m2。 B—— 轴承宽度，m； v—— 圆周速度，m/s。 分析思路：1)根据已知条件计算求得 Cp。 　　 )根据Cp由承载量系数表查取偏心率χ。 　　　　　3) 计算最小油墨厚度hmin= rψ(1-χ)。

23 液体动力润滑径向滑动轴承的设计计算 四、最小油膜厚度 hmin 动力润滑轴承的设计应保证：hmin≥[h]
液体动力润滑径向滑动轴承的设计计算6 动力润滑轴承的设计应保证：hmin≥[h] 其中： [h]=S(Rz1+Rz2) Rz1、Rz2—— 分别为轴颈和轴承孔表面粗糙度十点高度。（参见　　　） 对于一般轴承可取为3.2μm和6.3μm，1.6 μm和3.2μm。 对于重要轴承可取为0.8μm和1.6μm，或0.2μm和0.4μm。 S—— 安全系数，考虑表面几何形状误差和轴颈挠曲变形等，常取S≥2。

24 液体动力润滑径向滑动轴承的设计计算 五、液体动力润滑径向滑动轴承的设计过程
液体动力润滑径向滑动轴承的设计计算7 １．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)。 ２．设计及验算：  保证在平均油温tm下 hmin ≥[h]  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(ψ)和润滑油(η) 。  计算承载量系数(Cp)并查表确定偏心率(χ)。  计算最小油膜厚度(hmin)和许用油膜厚度([h])。  验算温升 详细过程  计算轴承与轴颈的摩擦系数( f )。  根据宽径比( B/d)和偏心率(χ)查取润滑油流量系数 。  计算轴承温升(Δt )和润滑油入口平均温度( ti )。

25 液体动力润滑径向滑动轴承的设计计算  极限工作能力校核  根据直径间隙(Δ)，选择配合及轴承和轴颈的尺寸公差。
液体动力润滑径向滑动轴承的设计计算8  根据直径间隙(Δ)，选择配合及轴承和轴颈的尺寸公差。  根据最大间隙(Δmax)和最小间隙(Δmin) ，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

26 其它形式滑动轴承简介  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
一、无润滑轴承和自润滑轴承 其它形式滑动轴承简介1  无润滑轴承：工作时外界不提供润滑剂的轴承。 详细说明  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

27 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。
其它形式滑动轴承简介2 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。 详细说明 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。 特点：高转速(n > r/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。

28 滑动轴承 滚动轴承