第十一章 滑动轴承.pdf

111 第七章 滑动轴承 第一节 滑动轴承的特点及类型 滑动轴承和滚动轴承相比，启动不够灵活，互换性差，对润滑要求高，使用维修不够方便但由于滑动轴承本身具有一些独特的优点，使它在某些特殊场合仍占有无可替代的重要地位 目前，滑动轴承主要应用于以下情况： ①工作转速特高的轴承； ②特重型轴承； ③ 承受巨大冲击振动载荷的轴承； ④ 必须做成剖分式的轴承； ⑤在特殊工作条件下（如水中）工作的轴承； ⑥径向空间尺寸小的轴承 因此，在汽轮机、离心式压缩机、内 燃机、大型电机中多采用滑动轴承此外，在低速而带有冲击的机器中，如水泥搅拌机、滚动清砂机、破碎机等也常采用滑动轴承 分类： （ 1）按其承受载荷方向的不同，分为向心滑动轴承（承受径向力）和推力滑动轴承（承受轴向力） （ 2）根据其滑动表面间润滑状态的不同，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） （ 3）根据液体油膜形成原理的不同，又可分为液体动压滑动轴承和液体静压滑动轴承 第二节 滑动轴承的结构形式 一、向心滑动轴承的结 构形式 1． 整体式向心滑动轴承 整体式向心滑动轴承形式见图 9－ 1。

它由轴承座、整体轴瓦等组成轴承座上面开有添加润滑油的螺纹孔在轴瓦上开有进油孔，轴瓦内表面上有油沟整体式滑动轴承具有结构简单、制造方便、价格低的优点 其缺点是： ① 由于轴瓦磨损而使轴承间隙过大时，无法调整轴承间隙； ② 只能从轴颈端部装拆，对于重量大的轴或具有中间轴颈的轴，装拆非常困难，甚至无法装拆 2．剖分式向心滑动轴承 112 剖分式向心滑动轴承形式如图 9－ 2它主要由轴承座、轴承盖、剖分式轴瓦和双头螺柱联接组组成为使轴承盖与轴承座对中良好，在轴 承盖与轴承座的中分面上做出阶梯形的榫口轴承盖应当适度压紧轴瓦，使轴瓦不能在轴承孔中转动轴承盖上制有螺纹孔，以便安装油杯和油管 部分轴承可径向安装，装拆方便，当轴瓦磨损后，可用减少剖分面处的垫片厚度来调整轴承间隙，因而得到广泛应用 图 7－ 1 整体式向心滑动轴承 图 7－ 2 剖分式向心滑动轴承 二、推力滑动轴承的结构型式 图 7-3 推力滑动轴承的结构型式 113 轴上的轴向推力应采用推力轴承来承受止推面可利用轴的端面（见图 9－ 3a），也可在轴的中段做出轴肩或装上推力圆盘见图 9－ 3（ b）和图 9－3c）。

第三节 滑动轴承的失效形式、轴承材料及轴瓦结构 一、滑动轴承的失效形式 1、磨粒磨损 进入轴承间隙的硬颗粒（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在起动、停车或轴颈与轴承发生边缘接触时，它们都将加剧轴承磨损，导致几何形状改变、精 度丧失，轴承间隙加大，使轴承性能在预期寿命前急剧恶化 2、胶合 当轴承温升过高，载荷过大，油膜破裂时，或在润滑油供应不足条件下，轴颈和轴承的相对运动表面材料发生黏附和迁移，从而造成轴承损坏，胶合有时甚至可能导致抱轴事故发生 3、腐蚀 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氧对锡基巴氏合金的腐蚀，会使轴承表面形成一层由 SnO2和 SnO 混合组成的黑色硬质覆盖层，它能擦伤轴颈表面，并使轴承间隙变小此外，硫对含银或铜的轴承材料的腐蚀，润滑油中水分对铜铅合金的腐蚀，都应予以注意 4、刮伤 进入轴承间隙中的硬颗粒或轴颈表面粗糙的轮廓峰顶，在轴承上划出线状伤痕，导致轴承因刮伤而失效 二、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主要是由轴承失效形式决定的。

1、对轴承材料性能的要求 （ 1）有足够的强度和塑性； （ 2）有良好的减摩性、耐磨性和抗胶合性能； （ 3）有良好的跑合性和嵌藏性； （ 4）有良好的导热性、加工工艺性及经济性； （ 5）有良好的抗腐蚀性 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 2、常用的轴承材料 （ 1）轴承合金 轴承合金（又称白合金、巴氏合金）有锡锑轴承合金和铅 114 锑轴承合金两大类 锡锑轴承合金的减摩性、耐磨性、跑合性、导热性、抗胶合性能都很好且易于加工，是较好的轴承材料，常用于高速重载的轴承其缺点是价格昂贵、强度低，因而通常将它浇铸在铸铁、钢或青铜轴瓦的内表面上作轴承衬，设计时须注意轴承合金在 110℃以上开始软化 铅锑轴承合金的各方面性能与锡锑轴承相近，但这种材料较脆，不宜承受较大的冲击载荷，它一般用于中速、中载的轴承 （ 2）铜 青铜的强 度高、承载能力大，导热性能好，价格比轴承合金便宜，而且可以在较高温度（ 250℃）以下工作，是一般机械中常用的轴承材料它的缺点是可塑性、嵌藏性差，不易跑合，与之相配的轴颈须淬硬 青铜可单独作轴瓦，为了节省贵重的有色金属，也可将青铜浇铸在钢或铸铁轴瓦内壁上。

用作轴瓦材料的青铜主要有锡青铜、铅青铜和铝青铜，其中锡青铜的减摩性、耐磨性最好，应用最广 （ 3）铝基合金 铝基轴承合金现在获得广泛应用它有相当好的耐蚀性和较高的疲劳强度，摩擦性能亦较好这些性能使铝基合金在部分领域取代了较贵的轴承合金和青铜铝基合金 可以制成单金属零件（如轴套），也可以制成双金属零件，双金属轴瓦以铝基合金为轴承衬，以钢作衬背 （ 4）粉末冶金材料 粉末冶金材料，它主要由铁、铜、石墨等粉末经压制、烧结而成的轴承材料这种材料是多孔结构的，使用前在润滑油中浸数小时，使孔隙中充满润滑油，因而通常把这种材料制成的轴承叫含油轴承它在工作时能自动润滑含油轴承加一次油可使用较长时间，常用于轻载、低速、润滑困难的场合 （ 5）铸铁 铸铁材料中的片状或球墨状石墨在材料表面覆盖后，可以形成一层起润滑作用的石墨层，故有一定的减摩性和耐磨性铸铁轴承只能用 于轻载、低速和不受冲击载荷的场合 （ 6）非金属材料 塑料、尼龙等非金属材料也可作轴承材料其特点是摩擦系数小，抗胶合、抗腐蚀、嵌藏性好其缺点是导热性差，受热易软化 三、轴瓦结构 1、轴瓦的结构形式 轴瓦是直接支承轴颈的零件，它的结构设计是否合理对轴承性能影响很大。

根据结构形式的不同，轴瓦分为整体式和剖分式两种 对于重要轴承为提高轴承承载能力并节约贵重金属，轴瓦用轴承衬的结构，衬厚一般 0． 5～ 0． 6mm，为使轴承衬与轴瓦牢固结合，在轴瓦内表面做一些沟槽 为使润滑油能够均匀分配于整个摩擦表面，在轴瓦上 开有供油的油孔和输送润滑油的油沟油沟开设一般遵循以下原则 : ①油孔和油沟要开设在非承载区，以保证承载区油膜的连续性，从而保 115 证载能力； ②油沟应有足够的长度以保证润滑和散热效果，但不能开通到端部，以免油端泄漏而影响承载能力 2、轴瓦的定位 轴瓦和轴承座不允许有相对移动为了防止轴瓦沿轴向移动和周向转动，将其两端做出凸肩来作轴向定位，也可用紧定螺钉和销钉，将其固定在轴承座上 第四节 滑动轴承的润滑 为了减少摩擦和磨损，降低功率损耗，延长滑动轴承的使用寿命，必须对滑动轴承进行润滑润滑效果的好坏，主要取决 于能否合理地选择润滑剂和润滑方法 一、润滑剂的选择 根据滑动轴承的具体要求可选择气体、液体、半液体和固体四种润滑剂一般情况下，主要选用液体（润滑油）和半液体（润滑脂）作润滑剂固体（二硫化钼、石墨）和气体（空气）润滑剂只在高速、高温或其他特殊情况下采用。

1、润滑油 润滑油是应用最广泛的润滑剂，选择润滑油时，首先按轴承平均压强和滑动速度选择所用的润滑油 2、润滑脂 润滑脂是由润滑油和各种稠化剂（如钙、钠、锂、铅等金属盐）混合稠化而成在重载、低速和不易采用油润滑的场合选用润滑脂目前使用最多的是钙基润 滑脂，它耐水性强，但耐热性差，故常用于工作温度在 60℃以下的各种机械设备中轴承的润滑钠基润滑脂不耐水，但耐热性强，可用于工作温度在 115～ 145℃以下的各种机械设备中轴承的润滑，锂基润滑脂性能优良，耐水性强，耐热性好，在－ 20～ 150℃范围内，均可保证轴承正常工作，但锂基润滑脂价格昂贵，使其使用受到一定限制 3．固体润滑剂 固体润滑剂有二硫化钼、石墨、聚氯乙烯、树脂等多种品种固体润滑剂可以在摩擦表面上形成固体膜，以减少摩擦阻力，通常用于一些有特殊要求的场合，例如：高温条件下，二硫化钼的使用温度为－ 60～ 300℃ 二、润滑方法 1、间断式润滑 （ 1）手工加油 手工用油壶或油枪向注油杯注油这是最简单的间断式供油方法，常用的润滑装置为油刷或油壶，也常用油枪通过油孔或压配油杯把润滑剂注入润滑部位 （ 2）滴油润滑 油通过润滑装置连续滴入润滑部位。

润滑效果比手工方法好 116 2、连续润滑 （ 1）油环润滑 油环套在轴颈上，其下部浸在油池中当轴转动时，靠摩擦力带动油环旋转把油带入轴承油环浸在油池内的深度约为其直径的 1／ 4时，给油量已足够维持液体润滑状态的需要这种方法简单可靠，适于轴的转速在100～ 2000r/min的水平轴承当轴承太宽时，也可采用两个油环 （ 2）飞溅润滑 飞溅润滑是利用浸在油中转动体把油飞溅起来，形成细油滴，直接飞溅到润滑处，或同时利用集油槽将箱壁上的油汇合并导入润滑部位形成飞溅润滑的条件是回转件的圆周速度要大于 2～ 3m/s当速度小于 2m/s时，可利用刮油板把回转件所蘸的油刮下并导入润滑部位油池中要保持一定的油量，一般为每千瓦功率加入 0． 45～ 0． 7dm3 3、油泵循环给油润滑 油泵循环给油润滑是最完善的给油方法，给油量准确、稳定且安全可靠，但设备费用高，常用于高速精密的重要机器中 第五节 非液体润滑滑动轴承的设计计算 多数滑动轴承是在非液体摩擦状态下工作，即使是液体摩擦的滑动轴承，在启动和停车时也仍为非液体摩擦状态 非液体摩擦滑动轴承轴瓦的失效形式主要是磨损和胶合，因此其设计计算准则是： 维持边界油膜不被破坏，尽量减少轴承材料的磨损。

但是，影响边界油膜强度的因素很复杂，其规律尚未完全被人们掌握，因此目前采用的计算方法是间接的、条件性的 实践证明，若能限制平均压强 p≤［ p］和压强与轴颈线速度的乘积 pv≤［ pv］，那么轴承是能够很好工作的 一、向心滑动轴承的设计计算 1、验算轴承 的平均压强 p 限制轴承平均压强 p，以保证润滑油不被过大的压力挤出，从而避免轴瓦产生过度的磨损在设计时，通常是已知轴承所受的径向载荷 F（ N），轴颈转速 n（ r/min）及轴颈直径 d（ mm），然后进行以下验算： p＝ F/dB≤［ p］ Mpa 式中 B ——— 轴承宽度， mm根据宽径比 B/d确定，推荐 B/d＝ 0． 5～ 1． 5； ［ p］ ——— 轴瓦材料的许用压强， MPa 2．验算轴承的 pv值 pv值与摩擦功率损耗成正比，它简略地表征轴承的发热因素 pv值越高，轴承温升越高，越容易引起边界油膜的破裂 pv值的验算式为 pv＝ 100060 dnBdF  ≤［ pv］ MPa· m/s 117 式中 n——— 轴的转速， r/min； ［ pv］ ——— 轴瓦材料的许用值 二、推力滑动轴承的设计计算 推力滑动轴承的计算同样限制 p和 pv值。

在设计中通常已知轴承承受的轴向载荷 FA，轴颈转速 n（ r/min）及轴颈（轴环）直径，然后进行以下验算： 1．验算轴承的平均压强 p p＝zddFA)(4 2122 ≤［ p］ MPa 式中 Z ——— 轴环数； ［ p］ ———。