不完全液体润滑滑动轴承的设计计算
采用润滑脂,油绳或滴油润滑的径向滑动轴承,由于轴承中得不到足够的润滑剂,在相对运动表面间难以产生一个完全的承载油膜,轴承只能在混合摩擦润滑状态(边界润滑和液体润滑同时存在)下运转。这类轴承可靠的工作条件是:边界膜不遭破裂,维持粗糙表面微腔内有液体润滑存在。
在工程上,这类轴承以维持边界油膜不遭破坏作为设计的最低要求。但是促使边界油膜破裂的因素较复杂,所以目前仍采用简化的条件性计算。这种计算方法只适于对工作可靠性要求不高的低速、重载或间歇工作的轴承。对于重要的不完全液体润滑径向轴承,设计计方法可参考相关手册。
径向滑动轴承的计算
在设计时,通常是已知轴承所受径向载荷F(N)、轴颈转速n(r/min)及轴颈d(mm), 然后进行验算。
1.验算轴承的平均压力p ——防止过度磨损
式中:B——轴承宽度,mm(根据宽经比B/d确定);
[P]——轴瓦材料的许用压力,MPa,其值见常用金属轴承材料性能表。
2.验算轴承的pV值 ——限制轴承的温升,防止胶合
式中:[pv]——轴承材料的pv许用值,MPa·m/s,其值见常用金属轴承材樾阅鼙怼
3. 验算滑动速度V ——防止p和pv合格下,因V过高而造成的加速磨损
式中:[v]为许用滑动速度,其值见常用金属轴承材料性能表。
常用金属轴承材料性能
轴承材料 | 最大许用值 | 最高 工作 温度 /(℃) | 轴 颈 硬 度 /(HBS) | 性能比较 | 备 注 | ||||||
[p] /(MPa) | [v] /(m/s) | [pv] /(MPa.m/s) | 抗咬粘性 |
| 耐蚀性 | 疲劳强度 | |||||
锡锑轴承合金 | ZSnSb11Cu6 ZSnSb8Cu4 | 平稳载荷 | 150 | 1 | 1 | 1 | 1 | 5 | 用于高速、重载下工作的重要轴承,变载荷下易于疲劳,价贵。 | ||
25 | 80 | 20 | |||||||||
冲击载荷 | |||||||||||
20 | 60 | 15 | |||||||||
铅锑轴承合金 | ZPbSb16Sn16Cu2 | 15 | 12 | 10 | 150 | 150 | 1 | 1 | 3 | 5 | 用于中速、中等载荷的轴承,不易受显著p击。可作为锡锑轴承合金的代替品。 |
ZPbSb15Sn5Cu3Cd2 | 5 | 8 | 5 | ||||||||
锡青铜 | ZCuSn10P1 (10-1锡青铜) | 15 | 10 | 15 | 280 | 300~400 | 3 | 5 | 1 | 1 | 用于中速、重载及受变载荷的轴承 。 |
ZCuSn5Pb5Zn5 (5-5-5锡青铜) | 8 | 3 | 15 | 用于中速、中载的轴承。 | |||||||
铅青铜 | ZCuPb30 (30铅青铜) | 25 | 12 | 30 | 280 | 300 | 3 | 4 | 4 | 2 | 用于高速、重载轴承,能承受变载荷冲击。 |
铝青铜 | ZCuAl10Fe3 (10-3铝青铜) | 15 | 4 | 12 | 280 | 300 | 5 | 5 | 5 | 2 | 最宜用于润滑充分的低速重载轴承。 |
黄铜 | ZCuZn16Si4 (16-4硅黄铜) | 12 | 2 | 10 | 200 | 200 | 5 | 5 | 1 | 1 | 于低速、中载轴承。 |
ZCuZn40Mn2(40-2锰黄铜) | 10 | 1 | 10 | 200 | 200 | 5 | 5 | 1 | 1 | 用于高速、中载轴承,是较新>轴承材料,强度高、耐腐蚀、表面性能好。可用于增压强化柴油机轴承。
| |
铝基轴承合金 |
2%铝锡合金 | 28~35 | 14 | -- | 140 | 300 | 4 | 3 | 1 | 2 | |
三元电镀合金 | 铝-硅-镉镀层 | 14~35 | -- | -- | 170 | 200~300 | 1 | 2 | 2 | 2 | 镀铅锡青铜作中间层,再镀10~30μm三元减磨层,疲劳强度高,嵌入性好。 |
银 | 镀层 | 28~35 | -- | -- | 180 | 300~400 | 2 | 3 | 1 | 1 | 镀银,上附薄层铅,再镀铟。常用于飞机发动机、柴油机轴承。 |
耐磨铸铁 | HT300 | 0.1~6 | 3~0.75 | 0.3~4.5 | 150 | <150 | 4 | 5 | 1 | 1 | 宜用于低速、轻载的不重要轴承,价廉。 |
灰铸铁 | HT150~HT250 | 1~4 | 2~0.5 | __ | __ | -- | 4 | 5 | 1 | 1 |
注:1.[pV]为不完全液体润滑下的许用值。
2.性能比较:1~5依次由佳到差。
止推滑动轴承的计算
止推轴承由止推轴承座和止推轴颈组成。常用的结构形式有空心式,单环式和多环式,其结构及尺寸见下图。通常不用实心式轴径,因其端面上的压力分布极不均匀,靠近中心处的压力很高,对润滑极为不利。
空心式轴径接触飞涎沽Ψ植冀暇匀,润滑条件较实心式有所改善。单环式是利用轴颈的环形端面止推,而且可以利用纵向油槽输入润滑油,结构简单,润滑方便,广泛用于低速,轻载的场合。多环式止推轴承能够承受较大的轴向载荷,但载荷在各环间分布不均,许用压力[p]及[pv]值均应比单环式的降低50%。
1. 验算轴承的平均压力:
0式中:Fa——轴向荷载,N;
z——环的数目;
[p]——许用压力,MPa,见下表。
2. 验算轴承的pV值:
式中:b——轴颈环工作宽度,mm;
n——轴颈的转速,r/min;
[pv]——pv的许用值,MPa·m/s,其值见表。