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　　第十九讲 滑动轴承 §13-2 滑动轴承概述1 §13-2 滑动轴承概述1 §13-2 滑动轴承概述1 滑动轴承的结构4 滑动轴承的结构4 滑动轴承的结构4 滑动轴承的结构4 滑动轴承的结构4 滑动轴承的结构4 滑动轴承的结构4 滑动轴承的结构4 滑动轴承的结构4 滑动轴承的结构4 滑动轴承的结构4 滑动轴承的结构4 滑动轴承的结构4 滑动轴承的结构4 滑动轴承的结构4 滑动轴承的结构4 滑动轴承的材料3 滑动轴承的材料3 滑动轴承的材料3 滑动轴承的材料3 * 主要内容 一、轴承概述 二、滑动轴承结构 三、滑动轴承失效形式 四、滑动轴承计算 五、润滑剂的选择 轴承概述 根据轴承中摩擦性质的不同，可把轴承分为滑动轴承（简称滑动轴承）和滚动轴承（简称滚动轴承）两大类。 由于滚动轴承的摩擦系数低，起动阻力小，而且它已标准化，对设计、使用、润滑、维护都很方便，因此在一般机器中应用较广。 轴承的作用是支承轴。 轴承概述 由于滑动轴承本身具有一些独特的优点:承载能力大，耐冲击；工作平稳，噪音低；结构简单，径向尺寸小。 使得它在某些场合仍占有重要地位。目前滑动轴承主要应用于以下几种情况： １．高速、高精度、重载的场合；如汽轮发电机、水轮发电机、机床等。 ２．极大型的、极微型的、极简单的场合；如自动化办公设备等。 4．受冲击与振动载荷的场合；如轧钢机。 3．结构上要求剖分的场合；如曲轴轴承 因此,滑动轴承在航空发动机附件、仪表、金属切削机床、内燃机、铁路机车及车辆、轧钢机、雷达、卫星通信地面站及天文望远镜等方面应用仍很广泛。 轴承概述 滑动轴承的类型很多，按其承受载荷方向的不同，可分为径向轴承（承受径向载荷）和止推轴承（承受轴向载荷）。根据其滑动表面间润滑状态的不同（本书只讨论液体润滑），可分为液体润滑轴承、不完全液体润滑轴承（指滑动表面间处于边界润滑或混合润滑状态）和无润滑轴承（指工作前和工作时不加润滑剂）。根据液体润滑承载机理的不同，又可分为液体动力润滑轴承（简称液体动压轴承）和液体静力润滑轴承（简称液体静力轴承）。 滑动轴承的结构 一、径向滑动轴承的结构 整体式径向滑动轴承由轴承座、整体式轴套等组成。轴承座上设有安装润滑油杯的螺纹孔。在轴套上开有油孔并在轴套的内表面上开有油槽。这种轴承的优点是结构简单，成本低廉。它的缺点是轴套磨损后，轴承间隙无法调整；另外，只能从轴颈端部装拆，对于质量大的轴或具有中间轴颈的轴，装拆很不方便，甚至无法实现。所以这种轴承多用在低速、轻载或间歇性工作的机器中。 1、整体式径向滑动轴承 滑动轴承的结构 一、径向滑动轴承的结构 开式滑动轴承由轴承座、轴承盖、剖分式轴瓦和双头螺柱等组成。为了节省贵重金属或其它需要，常在轴瓦内表面上浇注一层轴承衬。在轴瓦内壁非承载区开设油槽，润滑油通过油孔和油槽流进轴承间隙。轴承剖分面最好与载荷方向近似垂直，多数轴承的剖分面是水平的(也有做成倾斜的)。这种轴承装拆方便，并且轴瓦磨损后可以用减少剖分面处的垫片厚度来调整轴承间隙。 2、对开式径向滑动轴承 滑动轴承的结构 一、径向滑动轴承的结构 轴承宽度与轴径之比(B/d)称为宽径比。对于B/d1.5的轴承，可采用自动调心轴承，其特点：轴瓦外表面做成球面形状，与轴承盖及轴承座的球状内表面相配合，轴瓦可自动调位以适应轴径在轴弯曲时所产生的偏斜。 3、调心式径向滑动轴承 二、止推滑动轴承的结构 止推滑动轴承由轴承座和止推轴颈组成。常用的轴颈结构形式有： ◆ 环形轴端：轴颈接触面上压力分布较均匀，润滑条件比实心式好。 ◆ 单止推环式：利用轴颈的环形端面作为止推面，结构简单，润滑方便， 可承受双向轴向载荷。广泛用于低速、轻载的场合。 ◆ 多止推环式：承载能力大，可承受双向轴向载荷。但各环间载荷分布 不均匀。 环形轴端 单止推环式 多止推环式 滑动轴承的结构 滑动轴承的失效形式 1、在安装时,如果轴瓦安装不正确,引起扭曲或局部接触,在工作时就很容易使轴瓦局部损坏。 滑动轴承的失效形式 2、进入轴承间隙间的硬颗粒（如灰尘、砂粒等）有的嵌入轴承表面，有的游离于间隙中并随轴一起转动，它们都将对轴颈和轴承表面起研磨作用。 滑动轴承的失效形式 3、当轴承温升过高，载荷过大，油膜破裂时，在润滑油供应不足条件下，轴颈和轴的相对运动表面材料发生粘附和迁移，从而造成轴承损坏。咬粘有时甚至可能导致相对运动中止。 滑动轴承的失效形式 4、在载荷反复作用下，轴承表面出现与滑动方向垂直的疲劳裂纹，当裂纹向轴承衬与衬背结合面扩展后，造成轴承衬材料的剥落。它与轴承衬和衬背因结合不良或结合力不足造成轴承衬的剥离有些相似，但疲劳剥落周边不规则，结合不良造成的剥离则周边比较光滑。 滑动轴承的失效形式 5、润滑剂在使用中不断氧化，所生成的酸性物质对轴承材料有腐蚀性，特别是对铸造铜铅合金中的铅，易受腐蚀而形成点状的脱落。 另有气蚀、电蚀等 滑动轴承材料 轴瓦和轴承衬的材料统称为轴承材料。对轴承材料性能的要求是由轴承失效形式决定的。 对轴承材料性能的要求 1、良好的减摩性、耐磨性和抗咬粘性 减摩性是指材料副具有低的摩擦系数。耐磨性是指抗磨性能 抗咬粘性是指材料的耐热性和抗粘附性。 2、良好的摩擦顺应性、嵌入性和磨合性 摩擦顺应性：是指材料通过表层弹塑性变形来补偿轴承滑动表面初始配合不良的能力。嵌入性：是指材料容纳硬质颗粒嵌入，从而减轻轴承滑动 发生刮伤或磨粒磨损的性能。 磨合性：是指轴瓦与轴颈表面经短期轻载运转后，易于形成相互吻合的表面粗糙度。 3、足够的强度和抗腐蚀能力。 4、良好的导热性、工艺性、经济性等。 应该指出，没有一种轴承材料能够全面具备上述性能，因而必须针对各种具体情况，仔细进行分析后合理选用。 滑动轴承材料 常用轴承材料 轴承材料分三大类：1）金属材料，如轴承合金、铜合金、铝基合金和铸铁等；2）多孔质金属材料；3）非金属材料，如工程塑料、碳－石墨等。 轴承合金（通称巴氏合金或白合金） 轴承合金是锡、铅、锑、铜的合金，它以锡或铅作基体，其内含有锑锡（Sb－Sn）、铜锡（Cu－Sn）的硬晶粒。硬晶粒起抗磨作用，软基体则增加材料的塑性。轴承合金的弹性模量和弹性极限都很低，在所有轴承材料中，它的嵌入性及摩擦顺应性最好，很容易和轴颈磨合，也不易与轴颈发生咬粘。但轴承合金的强度很很低，不能单独制作轴瓦，只能贴附在青铜、钢或铸铁轴瓦上作轴承衬。轴承合金适用于重载、中高速场合，价格较贵。 轴瓦结构 轴瓦是滑动轴承中的重要零件，它的结构设计是否合理对轴承性能影响很大。有时为了节省贵重材料或结构需要，常在轴瓦的内表面上浇注或轧制一层轴承合金，称为轴承衬。轴瓦应具有一定的强度和刚度，在轴承中定位可靠，便于输入润滑剂，容易散热，并且装拆、调整方便。 常用的轴瓦有整体式和对开式两种结构。 轴瓦结构 轴瓦的定位 轴瓦结构 为了把润滑油导入整个摩擦面间，轴瓦或轴颈上须开设油孔或油槽。对于液体动压径向轴承，有轴向油槽和周向油槽两种形式可供选择。 1、对于整体式径向轴承，轴颈单向旋转时，荷载方向变化不大，单轴向油槽最好开设在最大油膜厚度位置，以保证润滑油从压力最小的地方输入轴承。 2、对开式径向轴承，常把轴向油槽开设轴承剖分面处 3、通常轴向油槽应较轴承宽度稍短，以便在轴承两端留出封油面，防止润滑油从端部大量流失。 4、油槽从非承载区延伸到承载区。油槽尺寸可查有关手册。 轴承计算 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。 基本思路 1．验算轴承的平均压力p ——防止过度磨损 2．验算轴承的pV值 ——限制轴承的温升，防止胶合 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 轴承计算 轴颈开始转动时，速度极低，带入轴承间隙中的油量较少，这时轴瓦对轴颈摩擦力的方向与轴颈表面圆周速度方向相反，迫使轴颈在摩擦力作用下沿孔壁向右爬升(图b)。 随着转速的增大，轴颈表面的圆周速度增大，带入楔形空间的油量也逐渐加多。这时，右侧楔形油膜产生了一定的动压力，将轴颈向左浮起。当轴颈达到稳定运转时，轴颈便稳定在一定的偏心位置上(图c)。 起动阶段 稳定运转状态 F o o 1 o o 1 F 起动前 o 1 o F D d e 偏心距 轴承计算 轴承计算 轴承计算 由最小油膜厚度公式及承载量系数表可知，在其它条件不变的情况下，hmin 愈小则偏心率 愈大，轴承的承载能力就愈大。然而，最小油膜厚度是不能无限缩小的，因为它受到轴颈和轴承表面粗糙度、轴的刚性及轴承与轴颈的几何形状误差等的限制。为确保轴承能处于液体摩擦状态，最小油膜厚度必须等于或大于许用油膜厚度[h]，即 最小油膜厚度为 滑动轴承种类繁多，使用条件和重要程度往往相差较大，因而对润滑剂的要求也各不相同。下面仅就滑动轴承常用润滑剂的选择方法作一简要介绍。 滑动轴承润滑剂的选用 使用润滑脂也可以形成将滑动表面完全分开的一层薄膜。润滑脂属于半固体润滑剂，流动性差，故无冷却效果。常用在那些要求不高、难以经常供油，或低速重载以及作摆动运动的轴承中。 一、润滑脂 滑动轴承润滑剂的选用 润滑油是滑动轴承中应用最广的润滑剂。液体动压轴承常采用润滑油作润滑剂。原则上讲，当转速高、压力小时，应选用粘度较低的油，反之，当转速低、压力大时，应选用粘度较高的油。 润滑油粘度随温度升高而降低,故在较高温度下工作的轴承(例如t60℃)，油的粘度应高一些。 二、润滑油 滑动轴承润滑剂的选用 固体润滑剂可以在摩擦表面上形成固体膜以减小摩擦阻力，通常只用于一些有特殊要求的场合。二硫化钼用粘结剂调配涂在轴承表面上可以大大提高摩擦副的磨损寿命。在金属表面上涂镀一层钼，然后放在含硫的气氛中加热，可以生成MoS2膜。这种膜粘附牢固，承载能力极高。在用塑料或多孔质金属制造的轴承材料中参入MoS2粉末，会在摩擦过程中连续对摩擦表面提供MoS2薄膜。将全熔金属浸渍在石墨或碳-石墨零件的孔隙中，或经过烧结制成轴瓦可获得较高的粘附能力。聚四氟乙烯片材可冲压成轴瓦，也可以用烧结法或粘结法形成聚四氟乙烯膜粘附在轴瓦内表面上。软金属薄膜（如铅金、银等薄膜）主要用于真空及高温场合。 二、固体润滑剂 水主要用于橡胶轴承或塑料轴承。 固体润滑剂如：汞、液态钠、钾、锂等，主要用于宇航器中的某些轴承。 其它润滑剂 气体：主要是空气，只适用于轻载、高速轴承。 *