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轴承衬§14-3轴瓦及轴承衬材料材料要求：1）摩擦系数小；2）导热性好，热膨胀系数小；3）耐磨、耐腐蚀、抗胶合能力强；4）有足够的机械强度和塑性。能同时满足这些要求的材料是难找的，但应根据具体情况主要的使用要求。工程上常用浇铸或压合的方法将两种不同的金属组合在一起，性能上取长补短。一、轴承合金（白合金、巴氏合金）1）锡锑轴承合金优点： f 小，抗胶合性能好、对油的吸附性强、耐腐蚀性好、容易跑合、是优良的轴承材料，常用于高速、重载的轴承。洛阳高专用 缺点：价格贵、机械强度较差；只能作为轴承衬材料浇注在钢、铸铁、或青铜轴瓦上。工作温度：t120℃ 由于巴式合金熔点低2）青铜优点：青铜强度高、承载能力大、耐磨性和导热性 都优于轴承合金。工作温度高达250 ℃。缺点：可塑性差、不易跑合、与之相配的轴径必须淬硬。青铜可以单独制成轴瓦，也可以作为轴承衬浇注在钢或铸铁轴瓦上。锡青铜→中速重载铅青铜→中速中载→低速重载铝青铜洛阳高专用 3）具有特殊性能的轴承材料含油轴承： 用粉末冶金法制作的轴承，具有多孔组织，可存储润滑油。可用于加油不方便的场合。运转时轴瓦温度升高，由于油的膨胀系数比金属大， 油自动进入摩擦表面起到润滑作用。含油轴承加一次油，可使用较长时间。铸铁：用于不重要、低速轻载轴承。橡胶轴承：具有较大的弹性，能减轻振动使运转平稳，可用水润滑。常用于潜水泵、沙石清洗机、钻机等有泥沙的场合。塑料轴承：具有摩擦系数低、可塑性、跑合性良好、耐磨、耐腐蚀、可用水、油及化学溶液等润滑的优点。缺点：导热性差、膨胀系数大、容易变形。为改善此 缺陷，可作为轴承衬粘复在金属轴瓦上使用。洛阳高专用 表14-1常用轴瓦及轴承衬材料的性能[p]Mpa[pv]Mpa.m/sHBS金属型 砂型最高工作温度℃材料及其代号轴径硬度平稳冲锡锑轴承合金ZSnSb11Cu627150HBS150铸铅锑轴承合金ZPbSb16Sn16CuHBS15铸锡青铜ZCuSn10BC159080铸锡青铜ZCuSn5Pb5Zn545HBC1528086065铸铝青铜ZCuAl10FB阳高专用 AxoydyduBduτ=ηydyην =ρ §14-4润滑剂和润滑装置一、 润滑剂作用：降低摩擦功耗、减少磨损、冷却、吸振、防锈等。A、B两板之间充满了液体，B板静止，A板水平移动速度为v。由于液体与金属表面的吸附作用，A板表面的液体速度为v，而B板表面的液体速度为0。两板之间的速度呈线性分布。液体润滑剂----润滑油分类半固体润滑剂----润滑脂固体润滑剂1. 润滑油在用的大部分润滑油为矿物油（石油）在轴承中，润滑油最重要的物理参数是粘度，它是选择润滑油的主要依据。粘度表征液体流动的内摩擦特性。粘度----重要参数 液体层与层之间摩擦切应力：分析位置y处薄层的受力 ----- 牛顿液体流动定律 实验结果： 量纲：力·时间/长度2η----液体的动力粘度，简称粘度单位：N · s /m2(Pa ·s)或泊：1P=1 dyn · s /cm2 单位： m2 / s或斯St：cm2 /s 运动粘度：或厘斯cSt：1St=100 cSt我国石油产品是用运动粘度标定的 洛阳高专用 表14-2常用常用润滑油的主要性质凝点≤ C40 ℃的粘度mm2/s闪点(开式)≥ C主要用途名 称代 号L-AN7 6.12~7.48-10 110用于高速底负荷机械、精密机床、纺织纱锭的润滑和冷却。L-AN10 9.0~11.0-10 125全损耗系统用油GB443-89L-AN15 13.5~16.5-10 165普通机床的液压油。用于一般滑动轴承、齿轮、蜗轮的润滑L-AN32 28.8~32.2-10 170L-AN46 41.4~50.6-10 180L-AN68 61.2~74.8-10 190用于重型机床导轨、矿山机械的润滑。L-AN100 90~110 0 210L-TSA32 28.8~35.2用于汽轮机、发电机等高速高负荷轴承和各种小型液体润滑轴承汽轮机油GB11120-89-7 180L-TSA46 41.4~50.6洛阳高专用 η0.080.070.060.050.040.030.020.01℃090润滑油的特性：1）温度 t ↑ 2）压力p ↑2. 润滑脂洛阳高专用 缺点：摩擦损耗较大、机械效率低，不适宜高速场合。目前使用最多的是钙基脂，有耐水性，常用于60 ℃以下的各种机械设备的轴承。3. 固体润滑剂---性能稳定、t 350 ℃才开始氧化， 可在水中工作。石墨-----摩擦系数低，只有石墨的一半。聚氟乙烯树脂二流化钼（MoS2）-----摩擦系数低，使用温度范围广 (-60~300 ℃)，但遇水性能下降。用于润滑油不能胜任工作的场合：高温、低速重载。其应用日渐广泛使用方式：1.调和在润滑油中；2.涂覆、烧结在摩擦表面形成覆盖膜；3.混入金属或塑料粉末中烧结成型。洛阳高专用 二、润滑装置1. 油杯 压注式油杯针阀式油杯旋盖式油杯 脂用洛阳高专用 洛阳高专用 表14-1常用轴瓦及轴承衬材料的性能[p]Mpa[pv]Mpa.m/sHBS金属型 砂型最高工作温度℃材料及其代号轴径硬度平稳冲锡锑轴承合金ZSnSb11Cu627150HBS150F p=≤[p]铸铅锑轴承合金ZPbSb16Sn16CuHBS15Bd铸锡青铜ZCuSn10BC159080铸锡青铜ZCuSn5Pb5Zn545HBC1528086065铸铝青铜ZCuAl10FB14-5非液体摩擦滑动轴承的计算在油、脂中加入少量石墨或二流化钼粉末，形成边界油膜，填平粗糙表面而减少磨损。不能完全排除磨损。限制轴承压强p，以保证润滑油不被过大的压力挤出，从而避免轴瓦产生过渡的磨损。一、 向心轴承1. 轴承的压强pF----径向载荷，B----轴瓦宽度，d----轴径，[p]----许用压强。洛阳高专用 FFd2d1d1d2Fπdn pv =· Bd60× 1000pv与功耗成正比，它表征了轴承的发热因素，pv越大，温升越高，越容易引起油膜的破裂2. 轴承的pv值 压强限制p以保证润滑剂不被挤出≤[pv]n----转速，[pv]----许用值。二、 推力轴承 ≤[p] pvm=[pv]z----轴环数,考虑承载的不均匀性， [p]、[pv]应降低20~40%洛阳高专用 v v FFFFFvvvvbach2h0h1cba§14-6动压润滑的基本原理一、动压润滑的形成和原理和条件先分析平行板的情况。板B静止，板A以速度向左运动，板间充满润滑油，无载荷时， 液体各层的速度呈三角形分布，近油量与处油量相等，板A不会下沉。但若板A有载荷时，油向两边挤出，板A逐渐下沉，直到与B板接触。两平形板之间不能形成压力油膜！ 如两板不平行板。板间间隙呈沿运动方向由大到小呈收敛楔形分布，且板A有载荷， 当板A运动时，两端速度若程虚线分布，则必然进油多而出油少。由于液体实际上是不可压缩的，必将在板内挤压而形成压力，迫使进油端的速度往内凹，而出油端的速度往外鼓。进油端间隙大而速度曲线内凹，出油端间隙小而速度曲线外凸，进出油量相等，同时间隙内形成的压力与外载荷平衡，板A不会下沉。这说明了在间隙内形成了压力油膜。这种因运动而产生的压力油膜称为动压油膜。各截面的速度图不一样，从凹三角形过渡到凸三角形，中间必有一个位置呈三角形分布。动压油膜----因运动而产生的压力油膜。洛阳高专用 F→质心左移e形成动压油膜的必要条件：1.两工件之间的间隙必须有楔形间隙；2.两工件表面之间必须连续充满润滑油或其它液体；3.两工件表面必须有相对滑动速度。其运动芳方向必须保证润滑油从大截面流进，从小截面出来。向心轴承动压油膜的形成过程：静止→爬升→将轴起抬转速继续升高→稳定运转达到工作转速e ----偏心距∑ Fy =F∑ Fx ≠ 0∑ Fy =F∑ Fx = 0洛阳高专用 zdpdτ=dxd ydpdud2u得：=ητ=ηdxAd y2dy1dpxu= y2+C1y+C2 τ2ηdxτ+dτp+dppBv1dp→C1=h +h2ηdxy二、流体动压润滑的基本方程1.Z向无限长，润滑油在Z向没有流动；假设条件：2.压力 p 不随 y 值的大小而变化；3.润滑油粘度 η不随压力而变化；4.润滑油处于层流状态。取微单元进行受力分析: pdydz+(τ+dτ)dxdz-(p+dp)dydz –τdxdz=0整理后得：任意一点的油膜压力p沿x方向的变化率，与该点y向的速度梯度的导数有关。又有：对y积分得：→C2 = -v边界条件：当y=0时，u=-v当y=h时，u=0洛阳高专用 u=(y2- hy) +vh2ηdxpmaxpdph0-h得：=6ηvdxh3zxFvvbaxch0cbay代入得：任意截面内的流量：依据流体的连续性原理，通过不同截面的流量是相等的该处速度呈三角形分布，间隙厚度为h0b-b截面内的流量：负号表示流速的方向与x方向相反，因流经两个截面的流量相等，故有：--- 一维雷诺方程液体动压润滑的基本方程，它描述了油膜压力p的变化与动力粘度、相对滑动速度及油膜厚度h之间的关系。由上式可得压力分布曲线: p=f(x)在b-b处：h=h0， p=pmax速度梯度du/dy呈线性分布，其余位置呈非线性分布。流量相等，阴影面积相等。洛阳高专用 y-h1dpFFO2ωωωωO2O1O3O1§14-7液体动压多油楔轴承简介 将轴瓦内孔做成特殊形状，以产生多个动压油膜，提高轴承的工作稳定性和旋转精度。一、椭圆轴承 制造时两半之间加垫片，镗出圆孔，使用时拆去垫片即可。特点：形成两个动压油膜，提高了稳定性。摩擦损耗加 大、供油量增大、承载能力降低。矢量之合固定式可倾式二、三油楔轴承特点：形成三个动压油膜，提高了旋转精度和稳定性。 摩擦损耗加大、承载能力降低，制造困难。洛阳高专用 d0d0油台 起密封作用 一、静压轴承工作原理：依靠供油装置，将高压油压入轴承间隙中，强制形成油膜。特点：静压轴承载任何工况下都能胜任工作。关键器件：节流器节流器作用：根据外载荷的变化自动调节各油腔内的压力。常用节流器洛阳高专用 二、空气轴承空气也是一种流体润滑剂，其粘度只有L-AN7润滑油的1/4000， 摩擦力小到可忽略不计，因此可用于数十万转的超高速轴承。空气轴承的工作原理与液体润滑轴承本质上是一样。分静压和动压两种。制造精度↑ 气膜厚度----20μm严格过滤 优点：1)不随温度变化，可用于高温或低温；2)没有油污染的危险； 3)回转精度高，运行噪音低。 缺点：承载能力不大，密封困难。洛阳高专用 本 章 要 求 (1)? 了解滑动轴承的润滑与摩擦状态。 (2)? 熟悉滑动轴承的主要结构型式、轴瓦及轴承材料。 (3)? 了解润滑剂和润滑装置。洛阳高专用