Vm
dm n
60 1000
d d0 dm 2
d
12.5 液体动压形成原理及基本方程
液体润滑是轴瓦与轴颈间存在一定厚度的润滑油 膜→两摩擦面不直接接触→形成液体润滑(静、动压) 。 一. 动压润滑形成原理 1. 两平行板间 →不能形 F 二 . 形成动压润滑的必要条件 成动压润滑 三. 向心滑动轴承形成动压润滑的过程 四 .液体动压润滑的基本方程 ( 两板间液体 )层流→ 流量相等→ 油膜无承载能力
油膜压力变化率与速度梯度的导数有关。
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
液体动压润滑的基本方程 (一维雷诺方程):
dp h h0 dp d 2 将此式变形并积分，得 6 V 2 dx h3 dx dy
2.公式的建立: －AB板间形成动压润滑 →根据平衡条件,沿x方向: →取一微单元体(dx,dy,dz)→它承受油压p、内摩擦切 应力τ
p dydz dxdz dp (p dx) dydz dx d ( dy)dxdz 0 dy
(
z
d dy)dxdz dy
第十二章 滑动轴承
12.1 概述
•轴颈 •轴瓦
径向滑动轴承的基本结构
一、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 液体动压润滑轴承 液体静压润滑轴承 非液体摩擦轴承：处于混合摩擦状态 • 按滑动轴承承受载荷的方向可分为: 径向滑动轴承：承受径向载荷
二. 形成动压润滑的必要条件:
1.有楔形间隙，而且间隙倾角越大产生的油膜压力越大 2.连续充满粘性流体 3.有相对运动(由大截面→小截面)
四.液体动压润滑的基本方程
1.基本方程建立的假设:
1) 润滑油处于层流状态。 2）润滑油的粘度η不随压力而 变化,并且忽略油层的重力和惯 性，其粘度只随温度的变化而变 化，流体是不可压缩的 3）Z向无限长 ,润滑油在Z向没有 流动 4)压力p不随y值的大小而变化 , 即同一油膜截面上压力为常数 5) 与两板相接触的流体层与板间无滑动出现 2.公式的建立:
三、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联接形式见下表
瓦背 材料 轴承衬 材料 应用场合 轴承衬厚度 沟槽形状
钢 或 铸 铁 铸 铁 青 铜
轴承合 金或 铅青铜 轴承 合金 轴承 合金 轴承 合金
用于高速重载 有冲击的轴承 用于振动及冲击 载荷下的轴承 用于平稳载荷下 工作的轴承 用于高速重载的 重要轴承
比较重要的轴承应当采用连续润滑方式 用于润滑油不需要太大的场合
1.滴油润滑
针阀式油杯
油芯式油杯
2.油环润滑
油环润滑 只能用于水平位置的轴承，转速为500～3000r/min， 转速太低油环带油量不足，转速过高时油环上的油大部分被甩掉
3.浸油润滑：结构简单、供有充分，散热良好，但 搅油损失大
4.飞溅润滑：浸在油中的零件的圆周速度应在2～13m/s
12.2 滑动轴承的结构形式
一、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
后间隙过大时无法
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。
二、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
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ZChSnSb10-6，ZChSnSb8-4
铅基轴承合金，如ZChPbSb16-16-2，ZChPbSb15-15-3
此式称为一维流体动压基本方程，也叫一维雷诺方程
表示流体压力的变化率与流体的粘度、速度和间隙之间 的关系。
12.6 液体动压径向滑动轴承的计算
径向滑动轴承的工作过程
e
n=0,形成 弯曲的楔 形空间 轴瓦对轴颈摩擦力 开始形成动压 →轴颈向右滚动而 润滑，轴颈受 形成动压润滑 力向左移动 ，并稳定运转 偏移
（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。
•适宜使用在剖分结构（如发动机连杆与曲轴之间）、 特高速、特低速、特重载、无法润滑等场所
dxdz
x
pdydz
d dy dxdz dy
dp p dxdydz dx
y
dp d dx dy
沿x方向单位压力变化率 = 沿y方向切应力变化率。
→由牛顿粘性定律
du dy
2
dp d v 2 dx dy
s 0.01d s 0.01d s 0.01d
s 0.01d
整体式轴瓦
轴瓦和轴承座一般采用过盈配合
剖分式轴瓦
为了向摩擦表面间加注润滑剂,在轴承上方开设注油孔
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。 油室：对某些载荷较大的轴承,在轴瓦内开有油室
2. 两板相互倾斜: 当两 楔形间隙 板 相对运动(由大→小) 间 连续流体 →带入油量＞带出油量→间隙 内油压↑→油膜具承载力→流体 由中向两端流动→压力流。 ∴各流 剪切流 ← 层流动 压力流
剪－线性分布 压－由中流向进出口 进口流速→凹形 → 出口流速→凸形 →压力油膜→起始于入口处， 终止于最小油膜厚度处。 压力最大处→线性
二、推力滑动轴承
由轴承座和推力轴颈、推力轴瓦组成
Fa Fa Fa Fa
Hale Waihona Puke 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%。
12.8 润滑剂与润滑装置
一、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
二、润滑方式及润滑装置
1、油润滑
间歇润滑
压配式注油器 对于小型、低速或间歇运动的机器可采用间歇式润滑。
连续润滑：
12.4.1非液体摩擦径向滑动轴承的计算： →维持边界油膜不遭破裂
1.轴承压强(p)验算→ 油不被过大压力挤出→不产生 过大磨损 F
p
r
Ld
p
2.验算pｖ值→ 限制温升→防止油膜破裂→防止胶合
Fr dn pV pV L d 1000 60
Fr－径向载荷N ； L－轴承长度mm； 二. 推力轴承 d－轴颈直径 mm ； n－轴颈转速r/min ； [p]，[pV] －许用应力Mpa , Mpa· m/S
5.压力循环润滑:可加大供油量，还可以把摩擦产 生的热量带走，维持轴承的热平衡，但需要一个供 油系统，结构复杂
2、脂润滑
采用间歇式润滑，旋盖式油杯
12.4.2 非液体摩擦推力滑动轴承的计算 Fa p 1.轴承压强验算: p 2 2 Z (d d 0 ) k 4 2.验算ｐｖ值: pVm pVm
d 、 d0—环状支承面的外、内径mm Z—轴环数 [p],[pVm] －许用应力Mpa, Mpa· m/S
Vm —环形推力面的平均线速度速度 m/s
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、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，低速、轻载。 （6）粉末冶金材料：含油轴承，铁-石墨、青铜-石墨 （7）轴承塑料：摩擦系数小，耐冲击，导热性差。
弹塑瓦推力轴承
弹塑瓦导轴承
弹塑瓦径向轴承
12.4非液体摩擦滑动轴承的计算
┌液体润滑滑动轴承 └非液体润滑滑动轴承 失效形式及设计准则: 1.主要失效形式: →磨损→间隙↑→运动精度↓ →耗功→温度↑→粘度↓润滑恶化→烧瓦、胶合
2.设计准则: →维持边界油膜不遭破裂
在润滑剂中加少量石墨或MOS2→边界油膜较坚韧
推力滑动轴承：承受轴向载荷
二、滑动轴承的特点和应用
• 非液体摩擦滑动轴承：
结构简单，使用方便，但损耗较大。
• 液体摩擦轴承的特点有（与滚动轴承比）：
（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 站推力轴承最近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；
12.3 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