清华机械设计 第3.3章滑动轴承.ppt

* * * * * * * * 轴承材料的选用原则 滑动轴承的失效形式 磨粒磨损 刮伤 咬粘（胶合） 疲劳剥落 腐蚀 对材料性能的要求 良好的减摩性、耐磨性和抗咬粘性 良好的摩擦顺应性、嵌入性和磨合性 足够的强度和抗腐蚀能力 良好的导热性、工艺性和经济性等 轴瓦的材料 常用的轴瓦材料（表3-16） 金属材料：轴承合金－巴士合金 粉末冶金材料 （多孔质金属材料） 非金属材料 3.3.2 滑动轴承的轴瓦结构与材料 3.3.3 非液体润滑滑动轴承设计计算 失效形式 磨粒磨损与粘着磨损为主、多种失效形式并存的情况 设计准则 边界膜不遭破坏，维持粗糙表面微腔内有液体润滑存在 径向滑动轴承的计算 推力滑动轴承的设计计算（自学） 1.非液体润滑径向滑动轴承设计算典型问题 1.已知条件： ?轴颈的直径d（mm） ?轴转速n（r/min） ?轴承的径向外载荷F（N） 2.设计的目的：确定轴承的材料与宽度B 1.非液体润滑径向滑动轴承设计算典型问题 2.设计的目的：确定轴承的材料与宽度B 验算轴承的平均压力p--防止磨损 验算轴承的pV值--限制温升 验算滑动速度V--防止磨损 式（3-24） 式（3-25） 式（3-26） 见表3-16 3.3.4液体动压滑动轴承的承载能力设计 一. 流体动压的基本理论——雷诺方程 二.流体动压径向滑动轴承的设计计算 三.径向滑动轴承的几何参数 四.液体动力润滑径向滑动轴承的工作能力计算 五.轴承参数的选择 一.流体动压的基本理论——雷诺方程 1.假设条件： 1)忽略重力、磁力、惯性力的影响； 2）流体在界面上无滑动，即贴于界面的油层速度与界面速度相同； 3）沿油膜厚度方向上，不计油膜压力的变化； 4)润滑油沿膜厚方向没有流动； 一.流体动压的基本理论——雷诺方程 1.假设条件： 5）流体为牛顿流体； 6）润滑油流动为层流； 7）润滑油不可压缩。 一.流体动压的基本理论——雷诺方程 一.流体动压的基本理论——雷诺方程 2.根据层流运动的流体膜中一微元体的受力平衡、流量连续的分析，并利用假设条件及必要的边界条件，可得到如下的流体膜压力分布方程，即：一维雷诺方程。 油膜的压力变化与润滑油的黏度、表面相对滑动速度、油膜的厚度变化有关 式（3-37） 最大压力处对应的油膜厚度。 图3-27两相对运动平板间油层的速度和压力分布 一.流体动压的基本理论——雷诺方程 一.流体动压的基本理论——雷诺方程 3.形成液体动力润滑的条件 （图3-27） 润滑油要有一定的粘度，且其它条件不变时，粘度越高，承载能力越高。 两相对运动表面要有相当的相对滑动速度。 相对滑动表面形成收敛的油楔。 有充足的供油。 一.流体动压的基本理论——雷诺方程 判断下图中有没有收敛的油楔 1、流体动力润滑的形成过程 二.流体动压径向滑动轴承的设计计算 2.稳定状态下径向滑动轴承的几何参数 1.直径间隙 2.半径间隙 3.相对间隙 4.偏心距 5.偏心率 6.最小油膜厚度 7.偏位角 8.任意位置的油膜厚度h 空气 润滑油 油楔 油膜压力 二.流体动压径向滑动轴承的设计计算 3、稳定状态下滑动轴承的承载能力 承载量计算 热平衡计算 最小油膜厚度的计算 流体动压润滑径向轴承的参数选择 轴承的承载量计算 总承载量计算的无量纲参数----索氏数定义： 式（3-25） 图3-30P149 其中： ?为润滑油在轴承平均工作温度下的动力粘度，N·s/m2 ?为轴颈的转速，rad/s B为轴承的宽度，m；d为轴颈的直径，m。 热平衡计算 定义：轴承的摩擦特性系数 图3-31 摩擦力： 摩擦功耗： 根据能量守恒：每秒产生的热量 带走热量 达到热平衡时的润滑油温度差 式(3-45) 为保证轴承的正常工作，一般要求平均工作温度不超过75℃。 热平衡计算 流量 平均工作温度 入口油温t入一般为30~45°C 热平衡计算 最小油膜厚度的计算 轴承中的最小油膜厚度，不能无限制地减小。它受到轴颈与轴承内表面的粗糙度、轴的刚性及轴承与轴颈的几何形状误差等的影响。 式（3-46） 式（3-47） 表3-17 安全系数 轴承工作能力计算的一般步骤： 假设 已知条件：1、工作载荷F；2、轴颈转速n；3、轴承基本几何参数（B、d、?等）；4、润滑油牌号。 （不满足） 结束 （不满足） 如何改进？ 流体动压润滑径向轴承的参数选择 宽径比 相对间隙 润滑油动力粘度 轴承的平均压强 式表3-19 （12-31） 式（12-32） 由轴瓦材料决定 表3-18 表8-4 滑动轴承设计的主要内容 合理选择轴承的型式和结构 合理选择轴瓦的结构与材