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轴瓦的结构

第三节轴瓦的结构
常用的轴瓦分为整体和剖分式两种结构。整体式轴瓦是套筒形(称为轴套)。剖分式轴瓦多由两半组成。为了改善轴瓦表面的摩擦性质,常在其内表面上浇铸一层或两层减摩材料,称为轴承衬,即轴瓦做出双金属结构或三金属结构。轴承衬的厚度很小,一般随轴承直径的增大而增大,通常为:零点几mm到6mm。
  轴瓦和轴承座不允许有相对移动,为了防止轴瓦的移动,可将其两端做出凸缘用于轴向定位或用销钉(或螺钉)将其固定在轴承座上。

   
为了使滑动轴承获得良好的润滑,轴瓦或轴颈上需开设油孔及油沟,油孔用于供应润滑油,油沟用于输送和分布润滑油。其位置和形状对轴承的承载能力和寿命影响很大。通常,油孔应设置在油膜压力最小的地方;油沟应开在轴承不受力或油膜压力较小的区域,要求既便于供油又不降低轴承的承载能力。图为油孔和油沟对轴承承载能力的影响。图为几种常见的油沟,油孔和油沟均位于轴承的非承载区,油沟的长度均较轴承宽度短。
在非承载区的轴瓦上开设的油沟,通常是以进油口(图中小口)为中心开出纵向,横向或倾斜的油沟。其作用是:使油进入轴承后能够均匀的分布在整个轴颈上。(油从轴承的两端流出去,即端泄)。
注意:油沟不能开在承载区(动压油膜的建立区),否则,会降低油膜的承载能力。
对于大型的滑动轴承,常采用 “油室”结构。润滑油从两侧导入,它可使润滑油沿轴向均匀分布,并起着贮油和稳定供油的作用。

形成动压油膜和液体摩擦的约束条件
    
  图中:为轴颈中心,为轴承中心,当重合时,轴颈与轴承间有一间隙,称为半径间隙,也称为设计间隙(图8-13(e))。
  图(a):轴颈静止时,在外载荷作用下,轴颈处于轴承孔最下方的稳定位置,两表面间自然形成一弯曲的楔形。此时偏心距(即的连线)等于半径间隙。
  图(b):润滑油进入轴承间隙并吸附在轴径和轴承表面上。轴颈开始转动时,速度极低,这时轴颈和轴承间的摩擦为金属间的直接摩擦。作用于轴颈上的摩擦力的方向与其表面上的圆周速度方向相反,迫使轴颈沿轴承孔内壁向上爬。
  图(c):随着轴颈转速的升高,润滑油顺着旋转方向被不断的带入楔形间隙,由于间隙越来越小,根据流体通过管道时流量不变的原理,当楔形间隙逐渐减小时,则润滑油的流速将逐渐增大,使润滑油被挤压从而产生油膜压力。在间隙最小处,流速越来越大,润滑油被挤得越来越厉害,这些油膜压力的合力大到足以将轴颈推离,使轴颈和轴承的金属接触面积不断减少,以致在轴颈和轴承间形成一层较薄的油膜。但由于油膜压力尚不足以完全平衡外载,油膜厚度还没有大于两表面粗糙度之和,此时轴承仍处于非液体摩擦状态。
  图(d):当轴颈转速升至一定值时,油膜压力完全将轴颈托起,形成将两表面完全隔开的油膜厚度。此时,轴承开始工作在完全液体摩擦状态下。当轴颈转速进一步升高时,油膜压力进一步升高,轴颈不断抬高,使轴承偏心距不断减少,导致两表面形成的楔形角减少。楔形角减小会降低油的挤压,使油膜压力下降。然而,油膜压力下降,又将使轴心下移,增大楔形角,使油压升高。如此反复,直至油膜压力的合力与外载荷达到新的平衡为止。
  图(e):理论上当轴颈转速达到无穷大时,轴承偏心距将趋于零。
  从上述滑动轴承运行机理可见,形成动压油膜的必要条件为:
  1、两工作表面间必须构成楔形间隙;
  2、两工作表面间应充满具有一定粘度的润滑油或其它流体;
  3、两工作表面间存在一定相对滑动,且运动方向总是带动润滑油从大截面流进,小截面流出。
 

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