润滑油-轴承润滑

null第十三章 滑动轴承第十三章 滑动轴承null优点：结构简单，制造、装拆方便；具有良好的耐冲击性和吸振性能，运转平稳，旋转精度高；寿命长，可做成剖分式。 缺点：维护复杂；对润滑条件要求高；边界润滑轴承的摩擦损耗较大。 应用：1 高速、高精度、重载、结构上要求剖分的场合。（航空发电机附件、仪表、雷达） 2 低速、有冲击和恶劣环境的机器中，如水泥搅拌机，破碎机） 13.1 摩擦、磨损及润滑知识13.1 摩擦、磨损及润滑知识13.1.1 摩擦 在正压力作用下相互接触的两个物体受切向外力的影响而发生相对滑动，或有相对滑动的趋势时，在接触表面上就会产生抵抗滑动的阻力，这一自然现象称作摩擦，这时所产生的阻力叫作摩擦力。 摩擦的分类摩擦的分类1、内摩擦：发生在物质内部，阻碍分子间相对运动的摩擦； 2、外摩擦：当相互接触的两个物体发生相对滑动或有相对滑动的趋势时，在接触表面上产生的阻碍相对滑动的摩擦。 根据摩擦表面间存在润滑剂的情况根据摩擦表面间存在润滑剂的情况外摩擦分为：干摩擦、边界摩擦、液体摩擦和混合摩擦。干摩擦干摩擦干摩擦是指表面间无任何润滑剂或保护膜的纯金属接触时的摩擦。此时，摩擦系数最大，f>0.3，必有大量的摩擦功损耗和严重的磨损，在滑动轴承中表现为强烈的升温，甚至把轴瓦烧毁。所以在滑动轴承中不允许出现干摩擦。边界摩擦边界摩擦两摩擦面间加入润滑油后，在金属表面会形成一层边界膜，它可能是物理吸附膜，也可能是化学反应膜。边界油膜很薄（厚度小于1μm），不足以将两金属表面分隔开来，在相互运动时两金属表面微观的凸峰部分仍将相互接触，这种状态叫边界摩擦（边界润滑） 液体摩擦液体摩擦两摩擦表面被流体（液体或气体）完全隔开，没有金属表面间的摩擦，只有流体之间的摩擦，这种摩擦叫流体摩擦（流体润滑），属于内摩擦。流体摩擦（流体润滑）摩擦系数最小f=0.001～0.13不会发生金属表面的磨损，是理想的摩擦状态。但实现流体摩擦（流体润滑）必须具备一定的条件。 混合摩擦混合摩擦两摩擦面间同时存在干摩擦、边界摩擦和流体摩擦的现象称混合摩擦状态 13.1.2 磨损13.1.2 磨损磨损：运动副之间的摩擦将导致机体表面材料的逐渐丧失或转移，即形成了磨损。 根据磨损结果着重对磨损表面外观的描述：如点蚀磨损，胶合磨损、擦伤磨损 根据磨损形成机理分：1 粘着磨损 、2 磨料磨损、3 疲劳磨损 、4 腐蚀磨损； 粘着磨损粘着磨损相对运动的两表面经常处于混合摩擦状态或边界摩擦状态。当载荷较大，相对运动速度较高时，边界膜可能破坏，金属直接接触，形成粘结点。继续运动时会发生材料在表面间的转移、表面刮伤以至胶合，这种现象叫粘着磨损。粘着磨损与材料的硬度、相对滑动速度、工作温度及载荷大小等因素有关。 磨料磨损磨料磨损从外部进入摩擦面间的游离硬颗粒（加空气中的尘土或磨损造成的金属微粒）或硬的微凸体峰尖在较软材料的表面上犁刨出很多沟纹，被移去的材料，一部分流动到沟纹的两旁，一部分则形成一连串的碎片，脱落下来后成为新的游离颗粒，这样的微切削过程就叫磨料磨损。影响这种磨损的因素主要有材料的硬度和磨粒的尺寸与硬度，一般情况下，材料的硬度越高，耐磨性越好；金属的磨损量随磨粒平均尺寸的增加而增大，随磨粒硬度的增高而加大。疲劳磨损疲劳磨损在接触应力多次重复作用下，就会在零件工作表面或表面下一定深度处形成疲劳裂纹，随着应力循环次数的增加，裂纹逐步扩展进而表面金属脱落，致使表面上出现许多凹坑，这种现象叫疲劳磨损，又称“点蚀”。点蚀使零件不能正常工作而失效，这是重复应力作用下高副接触零件常见的失效形式之一。腐蚀磨损腐蚀磨损摩擦副受到空气中的酸或润滑油、燃油中残存的少量无机酸（如硫酸）及水份的化学作用或电化学作用，在相对运动中造成表面材料的损失叫做腐蚀磨损。null13.1.3 润滑剂在相对运动的表面加入润滑剂以降低摩擦，减少磨损，提高效率，延长机体寿命，同时还有冷却、防腐、密封等作用。 润滑剂的分类：气体、液体、半固体、固体1.润滑油1.润滑油润滑油分三类： 一是有机油，通常是动植物油（硬脂酸）； 二是矿物油，主要是石油产品； 三是化学合成油。润滑油的主要理化性能指标润滑油的主要理化性能指标1 润滑油最重要的物理性能是粘度，也是选择润滑油的主要依据。 粘度：表示流体抵抗变形的能力，它表征油层间内摩擦阻力的大小。 null根据牛顿的粘性流体摩擦定律，在流体中任意点处的剪应力均与其剪切率（或速度梯度）成正比: 是油层中任一点的速度; 是该点的速度梯度； 是比例系数，即液体的动力粘度，简称粘度。 单位是N•s/m²(即Pa•s) “帕秒”粘度的三种表示方法粘度的三种表示方法动力粘度 运动粘度 条件粘度动力粘度（绝对粘度）动力粘度（绝对粘度）相距1ｍ，面积各为1 平方米的两层平行液体间，产生1m/s的相对移动速度时，所需施加的力为1N，则这种液体的动力粘度为1Pas， 。运动粘度运动粘度用液体的动力粘度η与同温度下该液体的密度ρ的比值η/ρ表示粘度，称为运动粘度 ρ同温度下该液体的密度； 单位是cm²/s，叫做“斯”，常用St表示。 我国规定以油在40℃时的运动粘度的平均值（mm２／s厘斯）作为油的牌号。 null条件粘度：在一定的条件下，利用某些规格的粘度剂，测量润滑油穿过规定孔道的时间来进行计量的粘度单位。 如恩氏粘度(°Et)，即当200mL的油，在规定的恒温t时流过恩氏粘度计所需的时间与同体积蒸馏水在20℃时流过粘度计的时间之比。 null影响润滑油粘度的主要因素是温度和压力； 一般温度越高，粘度越小；压力增大，粘度增大。 null2 油性：润滑油在金属表面上的吸附能力。油性好的润滑油，其油膜吸附力大且不易破。 null3 极压性能：润滑油中的活性分子与摩擦表面形成抗磨损和耐高压的化学反应膜称为极压性能。 此外：闪点、凝点、倾点、水溶性酸或碱、酸值和酸度、氧化安定性也是润滑油的评定指标。2.润滑脂2.润滑脂润滑脂是由润滑油和各种稠化剂（如钙、钠、铝、锂等金属皂）混合稠化而成。 钙基润滑脂；钠基润滑脂；锂基润滑脂；铝基润滑脂 润滑脂的主要性质指标： 锥入度：指一个质量为150g的标准锥体，于25℃恒温下，由润滑脂表面经5s后刺入的深度（以0.1mm计）。它标志润滑脂内阻力的大小和流动性的强弱。锥入度越小，表明承载能力强，但摩擦阻力也大。 滴点：标志润滑脂耐高温的能力； 氧化安定性：指润滑脂抗空气氧化的能力。 3、固体润滑剂3、固体润滑剂 无机化合物、有机化合物、金属以及金属化合物等。如石磨、二硫化钼、聚氟乙烯树脂。 用途：不宜使用润滑油和润滑脂的场合。如：高温、高压、极低温、真空、强辐射、不允许污染、及无法给油的场合。 ４、气体润滑剂４、气体润滑剂空气、氢气、氩气 用于高速轴承的润滑、原子能工业、怕污染的食品工业 13.1.4 润滑方式及润滑装置13.1.4 润滑方式及润滑装置1、油润滑的润滑方法有间歇供油润滑和连续供油润滑两种； 2、脂润滑只能间歇供给。油润滑油润滑间歇供油润滑有手工油壶注油和油杯注油供油。这种润滑方法只适用于低速不重要的轴承或间歇工作的轴承。 对于重要轴承，必须采用连续供油润滑。 null连续供油润滑方法及装置针阀式油杯（1） 油杯滴油润滑油芯式油杯null（2）浸油润滑（3）飞溅润滑（4） 压力循环润滑（4） 压力循环润滑2 脂润滑2 脂润滑旋盖油杯压注油杯润滑脂只能间歇供给13.2 滑动轴承的结构形式13.2 滑动轴承的结构形式　按所受载荷的方向分为：径向滑动轴承和推力滑动轴承。 13.2.1 径向滑动轴承13.2.1 径向滑动轴承1 整体式径向滑动轴承 由轴承座1和轴承套（轴瓦）2组成。轴承套（轴瓦）压装在轴承座中。轴承座应用螺栓与机座联接，顶部设有安装注油油杯的螺纹孔。这种轴承结构简单、成本低、但磨损后间隙过大时无法调整，且轴颈只能从端部装入。 用于低速、轻载及间歇工作的轴承整体式径向滑动轴承整体式径向滑动轴承2 剖分式径向滑动轴承2 剖分式径向滑动轴承由轴承座1、轴承盖2、剖分轴瓦3和双头螺柱4等组成。根据所受载荷的方向，剖分面应尽量取在垂直于载荷的直径平面内，通常为180°剖分。剖分式滑动轴承在拆装轴时，轴颈不需要轴向移动，拆装方便。适当增减轴瓦剖分面间的调整垫片，可调节轴颈与轴承间的间隙。 null13.2.2 推力滑动轴承13.2.2 推力滑动轴承推力滑动轴承用来承受轴向载荷13.3 轴承材料和轴瓦结构13.3 轴承材料和轴瓦结构13.3.1 轴瓦材料 1 对轴瓦材料的要求 要求轴瓦材料具备下述性能： 1）轴瓦材料要有足够的疲劳强度，保证轴瓦在变载荷作用下有足够的寿命。 2）轴瓦材料要有足够的抗压强度，以防止产生过大的塑性变性。 3）轴瓦材料要有良好的减摩性、耐磨性，要求摩擦系数小；轴瓦磨损好。 null4）抗胶合能力强，以防止因摩擦发热使油膜破裂后造成胶和 5）有较好的吸附能力，便于形成边界膜 6）较好的顺应性和嵌藏性 顺应性：轴瓦顺应轴的弯曲及其它几何误差的能力。 嵌藏性：轴瓦材料容纳进润滑油中微小的固体颗粒，以避免轴瓦和轴径被刮伤的能力 7）要有经济性、加工工艺性、塑性和耐腐蚀性等。2 常见的轴瓦材料及其性质2 常见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 （1 ） 铸铁：轻载、低速轴承的轴瓦材料 （2）轴承合金又称白金或巴氏合金 轴承合金的减磨耐磨性好，抗胶合性好，嵌藏性好，是最好的轴瓦或轴承衬材料。但价格贵。null（3）青铜 　强度高，承载能力大，耐磨性与导热性都优于轴承合金。可在较高温度下工作，但可塑性差，不易跑合。 （4）其他材料 　用粉末冶金法制成的轴承，具有多孔性组织，孔隙内可以贮存润滑油—含油轴承 　非金属材料：石墨、橡胶、塑料、尼龙null13.3.2 轴瓦结构轴承衬与瓦背的结合形式null轴瓦在轴承座中应可靠固定，轴瓦形状和结构尺寸应保证润滑良好，散热容易，并有一定的强度和刚度，装拆方便整体式轴瓦null剖分式轴瓦剖分式轴瓦nullnull为了向摩擦表面输送和分布润滑剂，在轴瓦内表面开有油沟。null注意：轴向油沟不得在轴承的全长上开通，以免润滑剂流失过多。液体摩擦轴承的油沟应开在非承载区，周向油沟应开在轴承的两端，以免影响承载能力。null对某些承载较大的轴承，为使润滑油沿轴向能较均匀的分布在轴瓦内开有油室。13.4 非液体摩擦滑动轴承的设计计算13.4 非液体摩擦滑动轴承的设计计算13.4.1 非液体摩擦径向滑动轴承的计算 　实践证明，若压强　　　和压强与轴径线速度的乘积　　　　那么轴承是能够很好的工作的。 1 验算单位压力p值 null2.轴承的pv值 pv值与摩擦率损耗成正比,它简略地表征轴承的发热因素。 3 验算速度v13.4.2 非液体摩擦推力滑动轴承的计算13.4.2 非液体摩擦推力滑动轴承的计算1 验算单位压力 k—由于止推面上有油沟使止推的面积减小的系数 null2 验算pvm值υm——环形推力面的平均线速度m/sdm——环形推力面的平均直径（mm)``13.5.1 流体动压形成原理借助相对运动而在轴承间隙中形成的压力油膜称为动压油膜形成动压油膜的必要条件形成动压油膜的必要条件1)两工作表面间必须有楔形间隙; 2)两工作表面间必须连续充满润滑油或其他粘性流体; 3)两工作表面间必须有相对滑动速度,其运动方向必须保证润滑油从大截面流进,从小截面流出。null13.5.2 向心滑动轴承动压油膜形成过程a) n=0b) n≈0c) 形成油膜d) n»0e) n=∞动压轴承的承载能力与轴径的转速、润滑油的粘度 轴承的长径比、楔形间隙尺寸等有关。 为了获得液体摩擦，必须保证一定的油膜厚度。null液体动压润滑的基本方程液体动压润滑的基本方程基本假设: 1)z向无限长,润滑油在z向没有流动; 2)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(由于油膜很薄,故这样假设是合理的); 3）润滑油粘度η不随压力而变化，并且忽略油层的重力和惯性； 4）润滑油处于层流状态。null根据平衡条件，得： 整理，得： 因为 所以null将上式对y积分 式中：C1 C2为积分常数，可由边界条件确定。 当y=0 时 u=-v,所以C2=-v 当y=h 时 u=0,所以 带入原式： 　根据流体的连续性原理，流过不同截面的流量应该是相等的null任意截面的流量： 特定截面（b-b此处速度程三角形分布）的流量： 两个截面的流量相等： 此式为液体动压润滑基本方程，称为一维雷诺方程13.6 液体静压润滑原理简介13.6 液体静压润滑原理简介13.6.1 液体静压推力轴承工作原理 null13.6.2 液体静压径向轴承的工作原理null滑动轴承摩擦特性曲线