第十二章 滑动轴承
§ 12— 1 概述
滑动轴承、滚动轴承
一、滑动轴承类型
径向轴承（ 向心轴承 ） （受 Fr）
止推轴承（推力轴承）（受 Fa）
按承载：
按润滑状态：流体润滑轴承、非流体润滑轴承、无润滑轴承
二、滑动轴承的特点
三、应用
§ 12— 2 径向滑动轴承的主要类型
一、整体式径向滑动轴承
特点,1）结构简单、成本低
2）轴套磨损后，间隙无法调整
3）装拆不便（只能从轴端装拆）
适于低速、轻载或间隙工作的机器。
如图，由轴承座、整体轴
套、油孔等组成
二、剖分式径向滑动轴承 三、自动调心式
R
(
球
)
四、调隙式径向滑动轴承
图例
§ 12— 3 滑动轴承的材料及轴瓦结构
一、滑动轴承的材料 主要失效形式：磨损和胶合、疲劳破坏
1、对轴承材料的要求
2、常用材料
金属材料,1）铸铁
2）轴承合金
3）铜合金
4）铝基合金
5）多孔质金属材料（粉末冶金）
非金属材料 —— 塑料、橡胶
二、轴瓦结构
1、轴瓦的形式与结构
剖分式轴瓦
2、油孔、油槽和油室
整体式轴瓦
油孔、油槽开设原则,
1、润滑油应从油膜压力最小处输入轴承
2、油槽（沟）开在非承载区，否则会降低油
膜的承载能力
3、油槽轴向不能开通，以免油从油槽端部
大量流失
4、水平安装轴承油槽开半周，不要延伸到承载区，全周
油槽应开在靠近轴承端部处。
F
O
O'
油槽
有油槽
无油槽
§ 12— 4 滑动轴承的润滑
一、润滑剂的选择
工作载荷、相对滑动速度、工作温度和特殊工作环境
1、润滑油
（ 1）压力大、温度高、载荷冲击变动大
—— 粘度大的润滑油
（ 2）滑动速度大 —— 粘度较低的润滑油
（ 3）粗糙或未经跑合的表面
—— 粘度较高的润滑油
2、润滑脂
3、固体润滑剂
二、润滑方法
1、油润滑
连续供油,
间歇供油, 油壶或油枪
1) 滴油润滑
2) 绳芯润滑
3) 油环润滑
4) 浸油润滑
5) 飞溅润滑
6) 压力循环润滑
2、脂润滑
旋盖式油脂杯、黄油枪
§ 12— 5 非全液体润滑滑动轴承的计算
维持边界油膜不受破坏
一、径向滑动轴承
1、限制平均比压 P
目的：避免在载荷作用下润滑油被完全挤出
][ pdBFp ??
2、限制轴承的 p,v值
目的：限制 pv是控制轴承温升，避免边界膜的破裂
][1 9 1 0 01 0 0 060 vpBFndndBFvp ??????? ?
3、限制滑动速度 v
目的：当 p较小时，避免由于 v过高而引起轴瓦加速磨损
][100060 vdnv ??? ?
二、推力滑动轴承
d
F a
d
d 0
F a F
a
d
d 0
F a
d
d 0
(a) (b) (c) (d)
限制轴承平均比压 p和 pvm值
§ 12— 6 液体动力润滑径向滑动轴承的设计计算
一、流体动力润滑基本方程
d z
z
v
x
y
O
d
y
p d y d z
? d x d z
d x
( ? + d y )d x d z
( p + d x )d y d z
静止件
移动件
p
x
y
?
前后向压力 dx
x
pp
?
??
? dy
y?
?? ??上下面剪切应力
p
由 x方向的力平衡条件，得
yx
p
?
???
?
? ?
代入牛顿粘性流体定律：
y
u
?
??? ??
2
2
y
u
x
p
?
??
?
? ?
21
2
2
1 cycy
x
pu ??
?
??
?
y=0 时,u=v ； y=h 时,u=0,得积分常数 c1,c2
x
pyhy
h
yhvu
?
??????
?2
)()(
不计侧漏，沿 x方向，任一截面单位宽度的流量为
3
0 12
1
2 hx
phvudyq h
x ?
????? ?
?
p=pmax处油膜厚度为 h0,流量：
02 h
vq
x ?
3
0 12
1
22 hx
phvhv
?
????
?
3
06
h
hhv
x
p ??
?
? ?
x
hv
x
ph
x ?
??
?
??
?
? 6)( 3
?
x
hv
z
ph
zx
ph
x ?
??
?
??
?
??
?
??
?
? 6)()( 33
??
一维雷诺流体动力润滑方程
对 x取偏导数：
考虑沿 Z方向的流动：
二维雷诺流体动力
润滑方程：
二、油楔承载机理
3
06
h
hhv
x
p ??
?
? ? 油压的变化：润滑油的粘度,表面滑动速度、油膜厚度
全部油膜压力之和即为油膜的承载能力
h
0
v
移动件
静止件
h = h 0
p =0=0
v 移动件
x
y
h
0
O
静止件
h > h 0 h < h 0
=0>0 <0
p max
x
p p
x x
p
x
p
两滑动表面平行。平行油膜各
处油压与入口、出口处相等，
不能产生高于外面压力的油压
支承外载。
油膜呈收敛楔形，油楔内各处油压都大于
入口和出口处的压力，产生正压力以支承外载
形成流体动力润滑的必要条件是
（ 1）相对运动两表面必须形成一个收敛楔形
（ 2）被油膜分开的两表面必须有一定的相对滑动速度 vs，
其运动方向必须使润滑从大口流进，小口流出。
（ 3）润滑油必须有一定的粘度，供油要充分。
三、液体动力润滑状态的建立过程
1、起动时
d
D
F F F
? ?
?
(a) (b) (c)
2、不稳定运转阶段 3、稳定运转阶段
四、径向滑动轴承的几何关系和承载能力
1、几何关系
e
?
F
?, ? ?, ? ?, ? ?
? a
h max
O 1
O
?
? 1
?
r
R
? 0
? 2
h 0
h min
h A
p
max
极轴
直径间隙,dD ???
半径间隙,rR ???
相对间隙：
rd
?? ???
偏心距：
1ooe ?
偏心率：
?/ex ?
根据余弦定律可得1AOO?
)c o s1()c o s1( ???? xrxh ????
任意位置的油膜厚度
1） 压力最大处油膜厚度
2）油膜最小厚度 hmin ?? ?
2、油膜承载能力
d
D
F
? z
= ∞
=1
B
d
=
1
4
1
3
=
=
1
2
极坐标形式的
雷诺方程
),( ??? fddp ?
从压力区起始角 至任意角 进行积分，得任意角处的压力
1? ?
再求压力在外载荷方向上的分量 yp?
将上式在压力区内积分（求和），得到轴承单位宽度上的油膜
承载能力
引入修正系数 A，考虑端泄的影响
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
??
?
???? 221
B
ZApp
yy
?? ?? 2/ 2/BB y dZpF
油膜能承受的载荷
? ? ?? ???
2/
2/ 3212
2
1 1
6 B
B
dZfdfdfr
?
?
?
?
??
?
??
FC
dBF
2?
???
? ? ?? ??? 2/ 2/ 3212
1 1
3 B
BF
dZfdfdf
B
C ?
?
?
?
??
CF—— 承载量系数 表 12-4
hmin越小 （ x越大 ）, B/d越大, CF越大, 轴承的承载能力 F越大 。
3、最小油膜厚度 hmin
hmin不能小于轴颈与轴瓦表面微观不平度之和
)( 21m i n ZZ RRSh ??
上式与流体动力润滑的三个基本条件
—— 流体动力润滑的充分必要条件
五, 轴承的热平衡计算
1、轴承中的摩擦与功耗
由牛顿粘性定律可得油层中摩擦力
?
??? dBF
f ?
摩擦系数：
p
n
F
Ff f ?
?
? ???
30
2
?????? 55.0??? pf
摩擦功耗引起轴承单位时间内的发热量 H= f FV
2、轴承耗油量
= 承载区端泄流量 Q1 + 非承载区端泄流量 Q2
+ 轴瓦供油槽两端流出的附加流量 Q3
进入轴承的润滑油总流量 Q ≈ Q1
3、轴承温升
（ 1）粘度 ↓→间隙改变，使轴承的承载能力下降
（ 2）会使金属软化 →发生抱轴事故
摩擦产生的热量 H = 端泄润滑油所带走热量 H1 + 轴承散发热量 H2
热平衡条件：单位时间内
)(
)(
)(
12 C
vBd
Q
c
P
f
ttt
S
?
?
????
?
??
??
?
?
润滑油平均温度 tm
21
ttt
m
???
为保证承载要求 tm<75℃
先给定 tm,再按上式求出 Δt,再求 t1=35℃ ~45℃
a) 若 t1>>(35~45)℃,热平衡易建立，则应降低 tm，再行计算。
b) 若 t1<(35~45) ℃,不易达到热平衡状态 →降低粗糙度 →重新计算
c) t2>80℃ →易过热失效,→改变相对间隙和油的粘度 →重新计算
六、轴承参数选择
1、轴承的平均比压
BdFP /? 表 12-1,表 12-2
2、宽径比 B/d
B/d小 →端泄 Q1↑ →摩擦功耗和温升 ↓
→减轻轴颈与轴瓦边缘接触但承载能力 ↓
高速重载轴承 B/d应取小值
低速重载轴承 B/d应取大值
3、相对间隙
dr // ??? ??
大 →Qb大 → 温升小 →但承载能力和运转精度低?
? 小 →易形成流体膜 →承载能力和运转精度 ↑
一般机器中常用 见书本?
1
2
3
4
5
1
1 -轴瓦； 2 -轴； 3, 5 -螺母； 4 -轴承座
手柄
调节螺母
弹簧
针阀
杯体
盖
杯体
接头
油芯
20 °
手柄
调节螺母
弹簧
针阀
杯体
盖
杯体
接头
油芯
20 °
手柄
调节螺母
弹簧
针阀
杯体
盖
杯体
接头
油芯
20 °
§ 12— 1 概述
滑动轴承、滚动轴承
一、滑动轴承类型
径向轴承（ 向心轴承 ） （受 Fr）
止推轴承（推力轴承）（受 Fa）
按承载：
按润滑状态：流体润滑轴承、非流体润滑轴承、无润滑轴承
二、滑动轴承的特点
三、应用
§ 12— 2 径向滑动轴承的主要类型
一、整体式径向滑动轴承
特点,1）结构简单、成本低
2）轴套磨损后，间隙无法调整
3）装拆不便（只能从轴端装拆）
适于低速、轻载或间隙工作的机器。
如图，由轴承座、整体轴
套、油孔等组成
二、剖分式径向滑动轴承 三、自动调心式
R
(
球
)
四、调隙式径向滑动轴承
图例
§ 12— 3 滑动轴承的材料及轴瓦结构
一、滑动轴承的材料 主要失效形式：磨损和胶合、疲劳破坏
1、对轴承材料的要求
2、常用材料
金属材料,1）铸铁
2）轴承合金
3）铜合金
4）铝基合金
5）多孔质金属材料（粉末冶金）
非金属材料 —— 塑料、橡胶
二、轴瓦结构
1、轴瓦的形式与结构
剖分式轴瓦
2、油孔、油槽和油室
整体式轴瓦
油孔、油槽开设原则,
1、润滑油应从油膜压力最小处输入轴承
2、油槽（沟）开在非承载区，否则会降低油
膜的承载能力
3、油槽轴向不能开通，以免油从油槽端部
大量流失
4、水平安装轴承油槽开半周，不要延伸到承载区，全周
油槽应开在靠近轴承端部处。
F
O
O'
油槽
有油槽
无油槽
§ 12— 4 滑动轴承的润滑
一、润滑剂的选择
工作载荷、相对滑动速度、工作温度和特殊工作环境
1、润滑油
（ 1）压力大、温度高、载荷冲击变动大
—— 粘度大的润滑油
（ 2）滑动速度大 —— 粘度较低的润滑油
（ 3）粗糙或未经跑合的表面
—— 粘度较高的润滑油
2、润滑脂
3、固体润滑剂
二、润滑方法
1、油润滑
连续供油,
间歇供油, 油壶或油枪
1) 滴油润滑
2) 绳芯润滑
3) 油环润滑
4) 浸油润滑
5) 飞溅润滑
6) 压力循环润滑
2、脂润滑
旋盖式油脂杯、黄油枪
§ 12— 5 非全液体润滑滑动轴承的计算
维持边界油膜不受破坏
一、径向滑动轴承
1、限制平均比压 P
目的：避免在载荷作用下润滑油被完全挤出
][ pdBFp ??
2、限制轴承的 p,v值
目的：限制 pv是控制轴承温升，避免边界膜的破裂
][1 9 1 0 01 0 0 060 vpBFndndBFvp ??????? ?
3、限制滑动速度 v
目的：当 p较小时，避免由于 v过高而引起轴瓦加速磨损
][100060 vdnv ??? ?
二、推力滑动轴承
d
F a
d
d 0
F a F
a
d
d 0
F a
d
d 0
(a) (b) (c) (d)
限制轴承平均比压 p和 pvm值
§ 12— 6 液体动力润滑径向滑动轴承的设计计算
一、流体动力润滑基本方程
d z
z
v
x
y
O
d
y
p d y d z
? d x d z
d x
( ? + d y )d x d z
( p + d x )d y d z
静止件
移动件
p
x
y
?
前后向压力 dx
x
pp
?
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? dy
y?
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p
由 x方向的力平衡条件，得
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代入牛顿粘性流体定律：
y
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2
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y=0 时,u=v ； y=h 时,u=0,得积分常数 c1,c2
x
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不计侧漏，沿 x方向，任一截面单位宽度的流量为
3
0 12
1
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?
p=pmax处油膜厚度为 h0,流量：
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一维雷诺流体动力润滑方程
对 x取偏导数：
考虑沿 Z方向的流动：
二维雷诺流体动力
润滑方程：
二、油楔承载机理
3
06
h
hhv
x
p ??
?
? ? 油压的变化：润滑油的粘度,表面滑动速度、油膜厚度
全部油膜压力之和即为油膜的承载能力
h
0
v
移动件
静止件
h = h 0
p =0=0
v 移动件
x
y
h
0
O
静止件
h > h 0 h < h 0
=0>0 <0
p max
x
p p
x x
p
x
p
两滑动表面平行。平行油膜各
处油压与入口、出口处相等，
不能产生高于外面压力的油压
支承外载。
油膜呈收敛楔形，油楔内各处油压都大于
入口和出口处的压力，产生正压力以支承外载
形成流体动力润滑的必要条件是
（ 1）相对运动两表面必须形成一个收敛楔形
（ 2）被油膜分开的两表面必须有一定的相对滑动速度 vs，
其运动方向必须使润滑从大口流进，小口流出。
（ 3）润滑油必须有一定的粘度，供油要充分。
三、液体动力润滑状态的建立过程
1、起动时
d
D
F F F
? ?
?
(a) (b) (c)
2、不稳定运转阶段 3、稳定运转阶段
四、径向滑动轴承的几何关系和承载能力
1、几何关系
e
?
F
?, ? ?, ? ?, ? ?
? a
h max
O 1
O
?
? 1
?
r
R
? 0
? 2
h 0
h min
h A
p
max
极轴
直径间隙,dD ???
半径间隙,rR ???
相对间隙：
rd
?? ???
偏心距：
1ooe ?
偏心率：
?/ex ?
根据余弦定律可得1AOO?
)c o s1()c o s1( ???? xrxh ????
任意位置的油膜厚度
1） 压力最大处油膜厚度
2）油膜最小厚度 hmin ?? ?
2、油膜承载能力
d
D
F
? z
= ∞
=1
B
d
=
1
4
1
3
=
=
1
2
极坐标形式的
雷诺方程
),( ??? fddp ?
从压力区起始角 至任意角 进行积分，得任意角处的压力
1? ?
再求压力在外载荷方向上的分量 yp?
将上式在压力区内积分（求和），得到轴承单位宽度上的油膜
承载能力
引入修正系数 A，考虑端泄的影响
?
?
?
?
?
?
?
?
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B
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yy
?? ?? 2/ 2/BB y dZpF
油膜能承受的载荷
? ? ?? ???
2/
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2
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3 B
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B
C ?
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?
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CF—— 承载量系数 表 12-4
hmin越小 （ x越大 ）, B/d越大, CF越大, 轴承的承载能力 F越大 。
3、最小油膜厚度 hmin
hmin不能小于轴颈与轴瓦表面微观不平度之和
)( 21m i n ZZ RRSh ??
上式与流体动力润滑的三个基本条件
—— 流体动力润滑的充分必要条件
五, 轴承的热平衡计算
1、轴承中的摩擦与功耗
由牛顿粘性定律可得油层中摩擦力
?
??? dBF
f ?
摩擦系数：
p
n
F
Ff f ?
?
? ???
30
2
?????? 55.0??? pf
摩擦功耗引起轴承单位时间内的发热量 H= f FV
2、轴承耗油量
= 承载区端泄流量 Q1 + 非承载区端泄流量 Q2
+ 轴瓦供油槽两端流出的附加流量 Q3
进入轴承的润滑油总流量 Q ≈ Q1
3、轴承温升
（ 1）粘度 ↓→间隙改变，使轴承的承载能力下降
（ 2）会使金属软化 →发生抱轴事故
摩擦产生的热量 H = 端泄润滑油所带走热量 H1 + 轴承散发热量 H2
热平衡条件：单位时间内
)(
)(
)(
12 C
vBd
Q
c
P
f
ttt
S
?
?
????
?
??
??
?
?
润滑油平均温度 tm
21
ttt
m
???
为保证承载要求 tm<75℃
先给定 tm,再按上式求出 Δt,再求 t1=35℃ ~45℃
a) 若 t1>>(35~45)℃,热平衡易建立，则应降低 tm，再行计算。
b) 若 t1<(35~45) ℃,不易达到热平衡状态 →降低粗糙度 →重新计算
c) t2>80℃ →易过热失效,→改变相对间隙和油的粘度 →重新计算
六、轴承参数选择
1、轴承的平均比压
BdFP /? 表 12-1,表 12-2
2、宽径比 B/d
B/d小 →端泄 Q1↑ →摩擦功耗和温升 ↓
→减轻轴颈与轴瓦边缘接触但承载能力 ↓
高速重载轴承 B/d应取小值
低速重载轴承 B/d应取大值
3、相对间隙
dr // ??? ??
大 →Qb大 → 温升小 →但承载能力和运转精度低?
? 小 →易形成流体膜 →承载能力和运转精度 ↑
一般机器中常用 见书本?
1
2
3
4
5
1
1 -轴瓦； 2 -轴； 3, 5 -螺母； 4 -轴承座
手柄
调节螺母
弹簧
针阀
杯体
盖
杯体
接头
油芯
20 °
手柄
调节螺母
弹簧
针阀
杯体
盖
杯体
接头
油芯
20 °
手柄
调节螺母
弹簧
针阀
杯体
盖
杯体
接头
油芯
20 °
