滑动轴承选型资料

 

2020-09-26 16:48

  滑动轴承选型资料_机械/仪表_工程科技_专业资料。第十一章 滑动轴承 11.1滑动轴承的分类及特点 滑动轴承的基本结构 ?轴颈 ?轴瓦 ?轴承座 11.1.1滑动轴承的分类 ? 按滑动轴承工作时轴瓦和轴颈表面间呈现的摩擦 状态,滑动轴承可分为

  第十一章 滑动轴承 11.1滑动轴承的分类及特点 滑动轴承的基本结构 ?轴颈 ?轴瓦 ?轴承座 11.1.1滑动轴承的分类 ? 按滑动轴承工作时轴瓦和轴颈表面间呈现的摩擦 状态,滑动轴承可分为: 液体摩擦轴承 非液体摩擦轴承 ? 按滑动轴承承受载荷的方向可分为: 径向滑动轴承 液体动压润滑轴承 液体静压润滑轴承 推力滑动轴承 11.1.2滑动轴承的特点和应用 特点 (与滚动轴承相比较): (1)在高速重载下能正常工作,寿命长; (2)精度高,液体摩擦轴承磨损小(如葛洲坝电 站推力轴承拆卸后发现表面刀痕还在); (3)滑动轴承可做成剖分式的,能满足特殊 结构的需要; (4)液体摩擦轴承具有很好的缓冲和阻尼作用, 可以吸收振动,缓和冲击; (5)滑动轴承的径向尺寸比滚动轴承的小(摩擦发 生在轴瓦和轴颈表面之间,而滚动轴承的摩擦 发生在套圈和滚动体之间); (6)但起动过程不易形成油膜,摩擦阻力较大。 (7)非液体摩擦滑动轴承:结构简单,使用方便,但 摩擦损耗较大。 ?适宜使用在剖分结构(如发动机连杆与曲轴之间)、 高速重载或低速、高旋转精度等场所 11.2 滑动轴承的结构形式 11.2.1径向滑动轴承 1.整体式径向滑动轴承 ? 轴颈+轴瓦+轴承座 ? 结构简单;但磨损 后的间隙无法调整; 轴颈只能从轴承端 部安装和拆卸 2.剖分式径向滑动轴承(剖分位置十分重要) 垂直载荷用 倾斜载荷用 剖分式径向滑动轴承装拆方便,还可以通过增减剖分 面上的调整垫片的厚度来调整间隙。 3.可调间隙轴承 4自动调心轴承 5 多油楔滑动轴承 当轴承具有一个压力区时称单油楔轴承 三油楔轴承 椭圆轴承 摆动瓦多油楔轴承 11.2.2 推力滑动轴承 ?非液体摩擦推力轴承 由轴承座和推力轴颈、推力轴瓦组成 d=d1+2S d0=(0.4~0.6)d d0=1.1d1 S=(0.1~0.3)d1 S1=(2~3)S ?液体摩擦推力轴承 根据瓦块固定与否,分为固定瓦和摆动瓦推力轴承 11.3 轴瓦的材料和结构 ? 滑动轴承材料指的是轴瓦材料 ? 滑动轴承的失效形式主要是轴瓦的胶合和磨损 11.3.1对轴瓦材料的要求 (1)有足够的疲劳强度,保证足够的疲劳寿命; (2)有足够的抗压强度,防止产生塑性变形; (3)有良好的减摩性和耐磨性,以提高效率、减小磨损; (4)具有较好的抗胶合性,防止粘着磨损; (5)对润滑油要有较好的吸附能力,易形成边界膜; (6)有较好的适应性和嵌藏性,容纳固体颗粒、避免划伤; (7)良好的导热性,散热好、防止烧瓦; (8)经济性、加工工艺性好。 11.3.2常用的轴瓦材料及其性质 ? 轴瓦材料可分为三类:金属材料、粉末冶金材料和非金属材料 一.金属材料包括轴承合金、青铜、黄铜、铝合金和铸铁 (1)轴承合金: 轴承合金又称白金或巴氏合金 锡基轴承合金,如ZSnSb11Cu6,ZSnSb8Cu4, 铅基轴承合金,如ZPbSb16Sn16Cu2,ZPbSb15Sn5Cu3Cd2, 这两种轴承合金都有较好的跑合性、耐磨性和抗胶合性 但轴承合金强度不高,价格很贵。 在钢或铜制成的轴瓦内表面上浇注一层轴承合金,这层轴承 合金称轴承衬,钢或铜制成的轴瓦基体称瓦背。 (2)青铜 抗胶合能力仅次于轴承合金,强度较高 铸锡磷青铜:减摩、抗磨好,强度高,用于重载。 铅青铜:抗疲劳、导热、高温时铅起润滑作用。 铝青铜:抗冲击强、抗胶合差。 (3)黄铜:滑动速度不高,综合性能不如轴承合金和青铜。 (4)铝合金:强度高、导热好、价格便宜,抗胶合差、耐磨差。 (5)铸铁:价格便宜,用于低速、轻载、不重要的轴承。 二、粉末冶金材料:含油轴承,由铁-石墨或青铜-石墨粉末压制 并烧结而成 三、非金属材料,如轴承塑料:摩擦因数小,耐冲击,导热性 差。 11.3.3轴瓦结构 双金属轴瓦:节省贵重金属 单金属轴瓦:结构简单,成本低 双金属轴瓦的瓦背和轴承衬的连接形式(见下表) 2.轴瓦结构形式 ?整体式轴瓦 轴瓦和轴承座一般采用过盈配合 ?剖分式轴瓦 2.便于润滑的结构措施 为了向摩擦表面间加注润滑剂,在轴瓦上方开设注油孔,在轴 瓦表内面开设油沟或油宝 ?轴瓦上的油沟 整 体 式 剖 分 式 为了向摩擦表面输送 和分布润滑剂,在轴 瓦内面开有油沟 油沟位置对承载能力的影响 液体摩擦轴承的油沟 应开在非承载区,周 向油沟应靠近轴承的 两端。 缺图 油室:对某些载荷较大的轴承,在轴瓦内开有油室 轴瓦的应用 弹塑瓦滑动轴承应用 弹塑瓦推力轴承 弹塑瓦滑动轴承应用 弹塑瓦导轴承 弹塑瓦滑动轴承应用 弹塑瓦径向轴承 11.4 非液体摩擦轴承的计算 ?润滑状态:混合摩擦; ?主要失效形式:胶合和磨损; ?轴承设计计算准则:保持边界膜不被破坏。 ?轴承设计计算的条件式: 11.4.1非液体摩擦径向滑动轴承的计算 1. 验算压强 p 压强 p过大可能使轴瓦产生塑性变形破坏边界膜,应保证 压强不超过允许值[p],即 2.验算 pv值 pv 值大表明摩擦功大,温升大,边界膜易破坏,其限制条件为: Fr? dn ? nFr pv / MPa.m/s ? ? ? ? pv ? Ld 60 ? 1000 60 ? 1000L 3.验算速度 ? 对于跨度较大的轴,由于轴的变形会造成边缘接触, 局部压强很大,局部 值很大,边界模会遭破坏, pv 故应限制 ? Fr p / MPa ? ? ? p? Ld v / m/s ? ? dn 60 ? 1000 ? ?v? 11.4.2 非液体摩擦推力滑动轴承的计算 1.验算压强 p p / MPa ? Z ? 4 Fa d 2 ? d0 2 ? ?k ? ? ? p? 2.验算 pvm值 pvm / MPa/m/s ? ? pvm ? d ? d0 dm ? 2 11.4.3 非液体摩擦径向滑动轴承的配合 11.5 液体动压润滑形成原理及基本方程 径向轴承 轴颈和轴承两相 对运动表面间完 流体动压轴承 推力轴承 全被一层油膜所 液体摩擦轴承分为: 分开 弹性流体动压轴承 流体静压轴承 11.5.1流体动压润滑形成原理 1.基本假设 (1)两板间流体作层流运动; (2)两板间流体是牛顿流体,其 粘度只随温度的变化而改变,忽 略压力对粘度的影响,而且流 体是不可压缩的; (3)与两板M、N相接触的流体层与板间无滑动出现; (4)流体的重力和流动过程中产生的惯性力可以略去; (5)由于间隙很小,压力p沿y方向大小不变; (6)平板沿Z方向无限长,所以流体沿Z方向无流动。 2.流体动压力的形成及承载原理 从层流运动的油膜中取一微单元体进行分析,可得 dp d? ?? dx dy d? 将 ? ? ?? 代入 dy 得 dp d 2? ?? 2 dx dy 此式说明压力沿x方 向的变化率与速度 梯度沿y方向的变化 率成正比。 流体动压力的形成和压力油膜承载原理 靠运动表面带动粘性流体以足够的速度流经收敛形间隙时, 流体内所产生压力叫流体动压力 间隙内具有动压力的油层称为流体动压油膜 3.形成流体动压的条件 形成流体动压的必要条件: (1)流体必须流经收敛间隙,而 且间隙倾角越大则产生的油 膜压力越大; (2)流体必须有足够的速度; (3)流体必须是粘性流体。 11.5.2 流体动压基本方程 2 将 得 dp d? ?? 2 dx dy 变形并积分 h ? h0 dp ? 6? ?? 3 dx h 11.6 液体动压径向滑动轴承的计算 11.6.1径向滑动轴承的工作过程 11.6.2 径向滑动轴承的几何参数及其基本方程的形式 径向滑动轴承的几何参数如下 ? ? D ? d ——直径间隙, mm C ? R ? r ——半径间隙, mm R、r ——分别为轴承孔和轴颈的半径,mm L——轴承长度,mm L / d ——轴承长径比 ? ? C / r ——相对间隙 e ? OO ——偏心距,mm ? ? e / C ——相对偏心距(偏心率) h ——沿圆周方向任一位置的间隙(油膜厚度),mm h=C+ecosφ h0 ——对应最大压力处的油膜厚度,mm hmin ——最小油膜厚度,mm h0=C+ecosφ0 hmin=C-e=C(1- ? ) dx ? rd? h=C+ecosφ h0=C+ecosφ0 ? ? e / C ——相对偏心距(偏心 dp h ? h0 将h、h0、dx代入 ? 6? ? V ,整理得 3 dx h dp 1 ? ? cos ? ? cos ? 0 ? (11.8) ? 6?V 2 3 d? r? ?1 ? ? cos? ? 此式即为动压径向滑动轴 承的基本方程, 也就是压力沿圆周方向的 变化率。 11.6.3径向滑动轴承的承载量系数和最小油膜厚度计算 影响最小油膜厚度的因素很多,可以用一个表示这些因素综 合影响的无量纲数——承载量系数CF来反映 ?压力沿圆周方向曲线? ? V p? ? r? 2 ?? ?1 ? ? ? cos ? ? 1 ? ? ? cos ? ? cos ?0 ? 3 d? 油膜压力分布 ?微小面积上油膜力的垂直分量 P y ? p? .rd?.1. cos?? ? ??a ? ? ?? ? ?单位长度上油膜力的垂直分量之和 微小面积 Py ? 6? ?V ?2 ?? ?2 1 ? ? ? ? cos ? ? cos ?0 ? ? d? ? ? cos ?? ? ??a ? ? ? ? ? d? ? ?? 3 ? ? 1 ?1 ? ? ? cos ? ? ? ? ? ? 沿垂直方向的总油膜力 P ? Py LK L ? 6? ?VL ?2 ?? ?2 1 ? ? ? ? cos ? ? cos ?0 ? ? d? ? ? cos ?? ? ??a ? ? ?? d? ? k L ? ?? 3 ? ? 1 ?1 ? ? ? cos ? ? ? ? ? ? kL ——端泄系数,考虑端泄使油膜压力降低的系数 轴承稳定工作时,外载荷 2 Fr 1 与沿垂直方向的总油膜力P相平衡,即 ? ? ?V ? L ? ? ? ? ? (cos ? ? cos ?0 ) ? Fr ? P ? d? ? cos ?? ? (?? ? ? )? ? d? ? k L ? ?6?? ? ?? 2 3 ? (1 ? ? ? cos ? ) ? ? ? ? 1 CF ? 6k L ? ?2 ?1 ? ? ? ? cos ? ? cos ? 0 ? ? ? ? ??1 ? ?1 ? ? cos? ?3 d? ? ? cos? ?? ? ??? ? ? ?? d? ? ? ? ? ? CF叫作轴承的承载量系数 则得: 故 ? ?V ? L Fr ? CF 2 ? (11-10) Fr? 2 Fr? 2 CF ? ? L?V ?V (11-11) 设计时,根据长径比L/d?用式(11-11)计算 CF ,然后由滑动轴承 CF ? ? 图查得ε再由下式计算得 hmin 。 hmin ? C(1 ? ? ) ? ? r(1 ? ? ) 最小油膜厚度必须满足: hmin ? ?hmin ? ?hmin ? ? K ??1 ? ? 2 ? ?1 ——轴瓦表面的不平度,?m ? 2 ——轴颈表面的不平度,?m [hmin ]——保证液体摩擦的最小油膜厚度许用值,?m K——考虑表面几何形状误差、轴的弯曲变形 和安装误差的可靠性系数,通常取K ? 2 11.6.4滑动轴承的热平衡计算 在热平衡状态,对于非压力供油的径向滑动轴承有 fFV ? c?Q ?t0 ? ti ? ? Ks ? A?t0 ? ti ? r 令?t ? t0 ? ti ,由上式可得 f ?p Cf ? p ? ?t= ? Q ? Ks ? Ks c? ? c ? CQ ? ? VdL ? V ?V 式中: Cf ? f ? ——轴承的摩擦特性数 Q ——轴承的流量系数 CQ ? ?VdL Cf、CQ是无量纲参数,是相对偏心距ε和长径比L/d的函数 由温升?t和平均温度tm可得 ?t t0 ? tm ? 2 o C ?t ti ? tm ? 2 t0=(60~70)oC o C 一般取 tm=50oC ti=(30~40) oC 11.6.5 耗油量和摩擦功率 (1)耗油量 (2)摩擦功率 Q / m / s ? CQ ?? ? L ? d ?V 3 Pf / W ? f ? Fr ?V 11.6.6 滑动轴承主要参数和选择 在液体摩擦滑动轴承设计中已知条件通常是: 作用在轴颈上的径向载荷 Fr ,轴颈直径 d 和轴的转数 n, 以及轴承的工作条件等。 轴承的设计计算就是选择合适的参数,使轴承的最小油膜 厚度( hmin )满足式(11-12),使温升( ?t )在规定的范 围 1.轴承长径比L/d的选择 L/d大时:轴瓦压强变小、最小油膜厚度增加、承载能力变大 油流量变小、温升高,边缘易接触。 2.相对间隙ψ=C/r和轴承配合的选择 对最小油膜厚度、摩擦功、 流量、平均温度均有影响。 选择ψ的经验公式为 ? = ? 0.6~1.0? ?10?3V 0.25 按最大间隙计算最小油膜厚度 按最小间隙进行热平衡计算 3.润滑油的选择及粘度的确定 粘度高:油膜厚度大、承载能力大,易发热。 载荷大:选高粘度油 速度高:选低粘度油 4.最小油膜厚度许用值的确定 由表面不平度来确定 [hmin]=K(δ1+δ2) 11.6.7 滑动轴承摩擦特性曲线 润滑油的内摩擦力与轴承的摩擦特性系数 ?V / p 有关。 1、液体摩擦状态 速度与载荷的变化引起粘 度与摩擦系数的变化,使 轴承处于某一平衡状态 2、混合摩擦状态 当载荷增大时,进入部 分膜状态 3、边界摩擦状态 当速度变小时,边界膜 润滑 R ? ?1 ? ? 2 11.7 其它形式滑动轴承简介 11.7.1 自润滑轴承 ? 在无润滑剂润滑的条件下,靠轴承材料本身的自润滑性润滑的 轴承。 ? 常用轴瓦材料:工程塑料、碳—石墨、石墨。 11.7.3 气体润滑轴承 润滑剂是气体,适用于高速、高温、低温,摩擦小及有放射线.8.1 滑动轴承用润滑剂的选择 1.液体摩擦轴承用润滑油的选择 (1)重载有冲击时的选择较高的粘度; (2)高速、轻载时选择较低的粘度 2.非液体摩擦轴承用润滑剂的选择 非液体摩擦轴承有的用润滑油,有的用润滑脂。这要用系数K来 估计 K? p ? v3 当 K ? 2时可选用润滑脂来润滑, K ? 2 时则需用润滑油润滑 11.8.2润滑方式及润滑装置 1、油润滑 1.)连续润滑: 比较重要的轴承应当采用连续润滑方式: 油环润滑、滴油润滑、 浸油润滑(轴颈浸在油池中)、 飞溅润滑(浸池零件的圆周速度v=(2~13)m/s) 及压力循环润滑 油环润滑 油芯式油杯 2.)间歇润滑 对于小型、低 速或间歇运动 的机器可采用 间歇式润滑。 注油器 2、脂润滑 采用间歇式润滑, 旋盖式油杯 针阀式油杯 旋盖式油杯

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