滑動軸承分析知識和應用

2022-09-22 02:39:02 字數 4836 閱讀 6046

本章大綱計畫4學時,

(一)教學要求:

掌握零件的耐磨性和摩擦狀態;掌握動壓潤滑的形成原理和條件; 熟悉滑動軸承的結構型式及其應用特點、軸瓦及軸承襯材料。熟悉潤滑劑的種類和應用場合、潤滑裝置、非液體摩擦滑動軸承的計算。

(二)教學的重點與難點

重點:動壓潤滑的形成原理與條件。

難點:滑動軸承的結構型式、動壓潤滑的形成原理和條件。

(三)教學內容

軸承功用:一是支承軸及軸上零件,保持軸的旋轉精度。二是減少軸與支承面之間的摩擦和磨損。

根據軸承中摩擦性質不同: 滑動(摩擦)軸承

滾動(摩擦)軸承

向心軸承—承受徑向力

根據承受載不同: 向心推力軸承—承受兩個力

推力軸承—承受軸向力

使用哪一種軸承,取決使用上、工藝上很多因素但是由於滑動軸承摩擦損耗都比較大,維護複雜,多數場合選用滾動軸承。但又由於滑動軸承本身的獨特的優點,在某些特殊場合仍占有重要地位。如①特高轉數(滾動軸承噪音大,壽命低)、②對軸的支承位置特別精確(滑動軸承影響精度零件數少)、③特大軸(單件生產造價高)、④受衝擊和振動大的場合(滑動軸承油層的緩衝和阻尼)、⑤必須作剖分式(曲軸)、⑥軸排列緊密時,無空間可選徑向尺寸較小的滑動軸承、⑦有特殊性的介質情況下(水、腐蝕性介質中)。

滑動軸承根據其相對運動的兩表面間的油膜形成原理的不同,可分為:

流體動力潤滑軸承(動壓軸承)和流體靜力潤滑軸承(靜壓軸承)。本章重要討論動壓軸承。

§15——1 摩擦狀態

按表面潤滑情況,摩擦有以下幾種狀態:

一.幹摩擦(f =0.2—0.3)

不加任何潤滑劑,磨損嚴重,功耗很大,出現軸瓦燒毀等。(圖15——1a)

二 .邊界摩擦(f =0.1—0.3)

有極薄的邊界油膜,油膜厚度δ<1μm,部分高峰相互搓削,不能消除磨損,可減輕磨損。(圖15——1b)

三.液體摩擦(f=0.001—0.01)

有較厚的壓力油膜(δ有幾十微公尺),能滿足動壓潤滑的形成條件,是理想情況。(圖15——1c)

四.混合摩擦

處於幹摩擦、邊界摩擦和液體摩擦的混合狀態,稱為混合摩擦或叫非液體摩擦(圖15——1d)。

§15——2 滑動軸承的結構形式

一. 向心(徑向)滑動軸承

1.剖分式滑動軸承(見圖15——4)

安裝拆卸方便,孔與軸間隙大小可調,鑲有軸瓦,允許承受一定的軸向載荷。若載荷方向向下軸瓦為承載區潤滑油由非承載區進入,在橫向、縱向、斜向開油溝進行潤滑。(圖15——3、15——4)

若載荷方向有較大的偏斜時,軸承的中分面可斜著布置。圖15-5

寬徑比——軸瓦寬度與軸頸直徑之比b/d,它是滑動軸承的重要引數之一,對於液體潤滑b/d取0.5——1;非液體潤滑b/d取0.8——1.

5。太大油洩露,使油量不足,磨損過速;太小,軸彎曲變形,引起載荷集中,磨損加劇。

2.整體式——軸套

安裝拆卸不方便,軸承間隙也無法調整。多用於間歇性的工作或低速輕載簡單機器中。

3.自動調位式——軸瓦外表面與軸承座內表面均為球,能自動適應軸頸線與軸承孔中心線的不平行度。

二. 推力滑動軸承

1.固定推力軸承

用來承受軸上的軸向力,可與向心軸承聯合使用時可承受複雜載荷。其工作面可以是軸端麵或軸上環行平面,但兩平行平面之間是不能形成動油膜的,因此須沿軸承止推麵按若干扇形開出楔形,圖15——6a。

2.可傾式推軸承

其傾斜隨載荷、轉速的改變自動調整,圖15——6b。

圖15-6

§15——3 軸瓦及軸承襯材料

軸瓦是與軸承上直與軸頸接觸的零件,是軸承的重要組成部分。其主要失效形式是磨料磨損和粘著磨損。由於軸頸材料為不同品種的鋼材,又根據它的工作情況軸瓦材料不僅要與軸頸摩擦係數小、磨損少,同時還應導熱性好,熱膨脹係數小、抗蝕、抗膠合能力強,有足夠的強度和塑性,同時廉價。

條件很苛刻,很難尋找。一般根據具體情況滿足主要要求。或者是用兩層不同金屬作成軸瓦,將薄層材料粘附在軸瓦基體上,附上去的通常叫軸承襯。

常用的軸承瓦和軸承襯材料有:

1.巴氏合金(巴位元發明的)

錫(xi)銻(ti):f小,抗膠合強,吸附油,耐蝕性好,用於高速過載。但價高、強度差,常做軸承襯。

鉛銻:與錫銻相似,只是材質脆,不能承受衝擊載荷,用中速、中載時。

2.青銅

可單獨做軸瓦,也可用做軸襯。有錫青銅、鉛青銅、鋁青銅。適宜工作溫度小於250。

3.特殊材料軸承

用粉末冶金法(經製粉、成型、燒結等工藝)、陶製金屬做成含油軸承,其軸承具有多孔性組織,空隙內可貯存潤滑油,用在加油不便的地方。另外還有:

塑料:f小,耐蝕、可用水、油、化學溶液潤滑,但又有缺點易變形等。常做軸襯。

橡膠:彈性好,減振,平穩,常用潛水幫浦上;

石墨和尼龍:都可用於一些場合,性質見表15——1滑動軸承材料。

§15——4 潤滑濟和潤滑裝置

一. 潤滑劑

目的:減小摩擦,減少磨損,冷卻,吸振,防修鏽等。

潤滑油——液體潤滑劑也有氣體,如空氣、氫氣等,對非

方法 : 潤滑脂——半液體潤滑劑金屬,可用水做潤滑劑。

固體潤滑劑

1.潤滑油

潤滑油的主要選擇依據黏度,它是表徵液體流動的內摩擦效能。根據兩平行板間油的流動,得出牛頓液體流動定律: p(泊)(pō) 式中

u——油層中任意點的速度;η—液體的動力黏度;——該點的速度梯度;圖15——10,兩板間的液體逐層發生了錯動。使層與層之間存在著液體內部的摩擦切應力τ。 又引出運動黏度 cst(釐斯),其中ν——液體的運動黏度;ρ——液體的密度。

我國石油產品是按運動黏度ν標定的,見表15—2採用潤滑油的選擇。動力黏度和運動黏度單位分別在國際單位制和厘公尺克秒制中的對應關係如下:

潤滑油黏度隨著溫度變化也是變化的,如圖15——11粘溫變化曲線,一般隨壓力變化較小,可忽略不計。潤滑油的選用原則是:載荷大、溫度高的軸承,選運動黏度大的;載荷小、速度高的軸承,選運動黏度小的。

2.潤滑脂

由潤滑油和各種稠化劑混合稠化而成。適宜於不易加油的垂直的摩擦表面上、速度不高的地方,受載荷、速度、溫度影響不大,但摩擦損耗大,效率低。根據耐水性的好壞分為:

鈣基潤滑脂:耐水,溫度t<60c場合,因t>100c分解失效;

鈉基潤滑脂:不耐水,溫度t<115—145c以下場合,與水分解;

鋰基潤滑脂:耐水,-20c 3.固體潤滑劑

在超過潤滑油使用範圍以外的場合才使用,如高溫、低速過載條件下,可調合在潤滑油中使用,也塗覆、燒結在摩擦表面形成覆蓋膜。通常用石墨、mos2等,將粗糙面填平,形成鏡面狀的石墨潤滑膜。

二.潤滑方法及裝置

1.手澆潤滑:用手澆油壺向油口注油。

2.滴油潤滑:用針閥式油杯(手柄平放關,豎起開)。a)

3.油繩潤滑:利用虹吸原理和棉紗的毛細管作用,連續的給油。b)

4.旋蓋式油杯(對潤滑脂)或油槍:間歇地供油。c)

5.油環潤滑:油環浸在油池,套在軸頸上被摩擦力帶動隨油旋轉。15-13

6.飛濺潤滑:浸在油池中的零件旋轉時將油濺到殼體內壁,經特設油道進入軸承,油量不可調。

7.浸油潤滑:部分軸承直接浸在油中以潤滑軸承。

8.壓力潤滑:用油幫浦,供油安全可靠,但裝置複雜。常用於發動機曲軸箱的壓力潤滑。

§15——5 非液體摩擦滑動軸承的計算

非液體摩擦滑動軸承可用潤滑油潤滑,也可用潤滑脂,有時加入固體潤滑劑,有利於形成堅固的邊界油膜,那麼維持邊界油膜不遭破壞,是其設計時的依據,其步驟為:①已知d、n、fr;②選b/d;③驗算p≤[p];④選擇配合,

實踐證明:能限制壓強使向心軸承

和壓強與線速度的乘積

軸承便能很好的工作。

對推力軸承:, pvm≤[pv],式中

d1、d2分別為止推麵的外徑和內徑z—軸環數;

vm—軸環平均速度,,其中。[p]、 [pv]可查表15—1,對於z>1時,將其值減少20%——40%。參看例題15——2。

§15——6 動壓潤滑的基本原理

前面分析過無載荷的兩平行板之間液體各流層的速度呈三角形分布,進油等於出油,圖15——16a,a板也不會下沉(流體力學知識)。

若承受載荷,油向兩側壓出,上a板逐漸下沉,直到與板b接觸,如圖b。這說明兩平行板間是不能形成壓力油膜的。也不能承受外載荷。

圖15-15 動壓油膜承載機理

若兩板不平行,且間隙沿運動方向由大變小,上板承受載荷為f,圖c,由於液體是不可壓縮的,使進口油速與出口油速不再是三角形分布。而進口間隙大,速度曲線向內凹,出口端間隙小,速度曲線向外凸,這樣,才能使進油量與出油量相等。這時間隙內形成的液體壓力將與外載荷f平衡。

這就形成了動壓油膜。這種借助於相對運動而在軸承間隙中形成的壓力油膜稱為動壓油膜。

總結以上形成動壓油膜條件有:

1) 兩工作表面間必須有楔形間隙;

2) 兩工作表面間必須連充滿一定黏度的潤滑油;

3) 兩工作表面間有相對滑動速度,其運動方向必須保證潤滑油從大端進,小端出。

另外,對一定載荷f,必須使速度v、黏度η、間隙相匹配。

回憶第三章凸輪與平行推桿間可形成壓力油膜,可減少磨損。圖15——17是向心軸承動壓油膜形成過程:

1) 靜止時,由於軸承與軸頸間間隙,自然形成楔形;

2) 啟動時,軸承對軸頸的摩擦力與圓周速度方向相反,迫使軸頸向右滾動而偏移,圖b;

3) 轉速公升高但不大時,帶入油楔內油量增多,軸承與軸頸表面形成較薄油膜,摩擦力減小,但還不足以平衡外載荷,此時還處於非液體摩擦狀態。

4) 轉數公升到一定值,油楔油增多,油壓公升高,足以平衡外載荷,且油膜厚度大於

圖15-16向心軸承動壓油膜形成過程

5) 軸承與軸頸兩表面粗糙度之和,完全呈液體摩擦狀態。

6) 轉數進一步公升高,油壓公升高,軸頸中心靠近孔中心油楔減小,內壓下降,再次與外載荷平衡。

二.液體動壓潤滑的基本方程 (不講)

§15——7 液體動壓多油楔軸承簡介(不講)

§15——8 靜壓軸承與空氣軸承簡介(不講)

滑動軸承學習

第一章概述 滑動軸承指的是在滑動摩擦下工作的軸承,軸被軸承支承的部分稱為軸頸,支撐軸頸的部位稱為軸瓦。在液體潤滑條件下,滑動表面被潤滑油分開而不發生直接接觸,油膜還具有一定的吸振能力,故可以大大減小摩擦損失和表面磨損。為了改善軸瓦表面的摩擦性質而在其內表面上澆鑄的減摩材料層稱為軸承襯瓦,軸瓦和軸承襯...

1 2滑動軸承

課程日期班級教具 汽車機械 課題基礎 2015 3 教師14汽修班教材ppt 知識目標掌握滑動軸承的結特點 構 型別掌握滑動軸承的結構 能力目標掌握滑動軸承的型別 掌握滑動軸承的特點 1 樹立良好的學習態度 情感目標2 培養學生課堂上積極思考問題的意識 3 培養學生的語言組織能力及口才 教學重點教學...

滑動軸承安裝方法

測定滑動 軸承 間隙資料 安裝方法 序號字幕解說詞 2 測定滑動軸承間隙軸承是在支撐軸以及軸上的其他迴轉的零件,引導軸的旋轉運動,承受軸傳遞給機架的載荷。根據軸承的摩擦性質分為滑動軸承 滾動軸承。機幫浦軸承工作時應該有一定間隙,間隙不符合要求在運轉過程中就會出現一些故障,因此崗位操作人員應該掌握測量...