第13章滑動(dòng)軸承

第13章滑動(dòng)軸承13.1滑動(dòng)軸承概述13.2滑動(dòng)軸承的典型結(jié)構(gòu)13.3滑動(dòng)軸承的失效形式及常用材料13.4滑動(dòng)軸承軸瓦結(jié)構(gòu)13.5滑動(dòng)軸承潤(rùn)滑劑的選擇13.6不完全液體潤(rùn)滑滑動(dòng)軸承的設(shè)計(jì)計(jì)算

分類滾動(dòng)軸承軸承的功用：用來(lái)支承軸及軸上零件?；瑒?dòng)軸承優(yōu)點(diǎn)多，應(yīng)用廣用于高速、高精度、重載、結(jié)構(gòu)上要求剖分等場(chǎng)合。13.1滑動(dòng)軸承概述1．能承擔(dān)一定的載荷，具有一定的強(qiáng)度和剛度。2．具有小的摩擦力矩，使回轉(zhuǎn)件轉(zhuǎn)動(dòng)靈活。3．具有一定的支承精度，保證被支承零件的回轉(zhuǎn)精度。一、軸承的基本要求二、軸承的分類按摩擦性質(zhì)分按受載方向分按摩擦狀態(tài)分向心推力(徑向止推)軸承向心(徑向)軸承推力(止推)軸承干摩擦滑動(dòng)軸承非液體摩擦滑動(dòng)軸承液體摩擦滑動(dòng)軸承

三、滑動(dòng)軸承的應(yīng)用領(lǐng)域1.工作轉(zhuǎn)速特高的軸承，汽輪發(fā)電機(jī)；2.要求對(duì)軸的支承位置特別精確的軸承，如精密磨床；3.特重型的軸承，如水輪發(fā)電機(jī)；4.承受巨大沖擊和振動(dòng)載荷的軸承，如破碎機(jī)；5.根據(jù)裝配要求必須做成剖分式的軸承，如曲軸軸承；6.在特殊條件下（如水中、或腐蝕介質(zhì)）工作的軸承，如艦艇螺旋槳推進(jìn)器的軸承；7.軸承處徑向尺寸受到限制時(shí)，可采用滑動(dòng)軸承。如多輥軋鋼機(jī)。

四、滑動(dòng)軸承的設(shè)計(jì)內(nèi)容軸承的型式和結(jié)構(gòu)選擇；軸瓦的結(jié)構(gòu)和材料選擇；軸承的結(jié)構(gòu)參數(shù)設(shè)計(jì)潤(rùn)滑劑及其供應(yīng)量的確定；軸承工作能力及熱平衡計(jì)算。

一、向心滑動(dòng)軸承組成：軸承座、軸套或軸瓦等。13.2滑動(dòng)軸承的典型結(jié)構(gòu)油杯孔軸承1)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低廉。應(yīng)用：低速、輕載或間歇性工作的機(jī)器中。2)因磨損而造成的間隙無(wú)法調(diào)整。3)只能從沿軸向裝入或拆。1)整體式向心滑動(dòng)軸承軸承座特點(diǎn)：

將軸承座或軸瓦分離制造，兩部分用聯(lián)接螺栓。剖分式向心滑動(dòng)軸承螺紋孔軸承座軸承蓋聯(lián)接螺栓剖分軸瓦2)剖分式向心滑動(dòng)軸承特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)復(fù)雜，可以調(diào)整因磨損而造成的間隙，安裝方便。應(yīng)用場(chǎng)合：低速、輕載或間歇性工作的機(jī)器。榫口

作用：用來(lái)承受軸向載荷二、推力滑動(dòng)軸承結(jié)構(gòu)形式：

21F1F2F21F21空心式---軸頸接觸面上壓力分布較均勻，潤(rùn)滑條件比實(shí)心式要好。單環(huán)式---利用軸頸的環(huán)形端面止推，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，潤(rùn)滑方便，廣泛用于低速、輕載的場(chǎng)合。多環(huán)式---不僅能承受較大的軸向載荷，有時(shí)還可承受雙向軸向載荷。但各環(huán)間載荷分布不均，單位面積的承載能力比單環(huán)式低50%。

結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：在軸的端面、軸肩或安裝圓盤做成止推面。在止推環(huán)形面上，分布有若干有楔角的扇形快。其數(shù)量一般為6~12。---傾角固定，頂部預(yù)留平臺(tái)，類型固定式可傾式用來(lái)承受停車后的載荷。---傾角隨載荷、轉(zhuǎn)速自行調(diào)整，性能好。

FF巴氏合金繞此邊線自行傾斜F

13.3滑動(dòng)軸承的失效形式及常用材料一、滑動(dòng)軸承常見失效形式磨粒磨損----進(jìn)入軸承間隙的硬顆粒有的隨軸一起轉(zhuǎn)動(dòng)，對(duì)軸承表面起研磨作用。刮傷----進(jìn)入軸承間隙的硬顆?；蜉S徑表面粗糙的微觀輪廓尖峰，在軸承表面劃出線狀傷痕。膠合----當(dāng)瞬時(shí)溫升過(guò)高，載荷過(guò)大，油膜破裂時(shí)或供油不足時(shí)，軸承表面材料發(fā)生粘附和遷移，造成軸承損傷。疲勞剝落----在載荷得反復(fù)作用下，軸承表面出現(xiàn)與滑動(dòng)方向垂直的疲勞裂紋，擴(kuò)展后造成軸承材料剝落。腐蝕----潤(rùn)滑劑在使用中不斷氧化，所生成的酸性物質(zhì)對(duì)軸承材料有腐蝕，材料腐蝕易形成點(diǎn)狀剝落。

微動(dòng)磨損----發(fā)生在名義上相對(duì)靜止，實(shí)際上存在循環(huán)的微幅相對(duì)運(yùn)動(dòng)的兩個(gè)緊密接觸的表面上。其它失效形式:氣蝕---氣流沖蝕零件表面引起的機(jī)械磨損；流體侵蝕---流體沖蝕零件表面引起的機(jī)械磨損；電侵蝕---電化學(xué)或電離作用引起的機(jī)械磨損；軸瓦失效實(shí)例:

疲勞點(diǎn)蝕

表面劃傷

軸瓦磨損

滑動(dòng)軸承故障原因統(tǒng)計(jì)其它氣蝕制造精度低腐蝕故障原因6.08.115.911.138.3比率／％6.72.85.55.6比率／％超載對(duì)中不良安裝誤差潤(rùn)滑油不足不干凈故障原因二、滑動(dòng)軸承的材料(一)軸承材料性能的要求1)減摩性----材料副具有較低的摩擦系數(shù)。2)耐磨性----材料的抗磨性能，通常以磨損率表示。3)抗膠合----材料的耐熱性與抗粘附性。4)摩擦順應(yīng)性----材料通過(guò)表層彈塑性變形來(lái)補(bǔ)償軸承滑動(dòng)表面初始配合不良的能力。5)嵌入性----材料容納硬質(zhì)顆粒嵌入，從而減輕軸承滑動(dòng)表面發(fā)生刮傷或磨粒磨損的性能。6)磨合性----軸瓦與軸頸表面經(jīng)短期輕載運(yùn)行后，形成相互吻合的表面形狀和粗糙度的能力。軸承材料是指在軸承結(jié)構(gòu)中直接參與摩擦部分的材料，如軸瓦和軸承襯的材料。

工程上常用澆鑄或壓合的方法將兩種不同的金屬組合在一起，性能上取長(zhǎng)補(bǔ)短。軸承襯此外還應(yīng)有足夠的強(qiáng)度和抗腐蝕能力、良好的導(dǎo)熱性、工藝性和經(jīng)濟(jì)性。能同時(shí)滿足這些要求的材料是難找的，但應(yīng)根據(jù)具體情況主要的使用要求?；瑒?dòng)軸承材料金屬材料非金屬材料軸承合金銅合金鋁基軸承合金鑄鐵多孔質(zhì)金屬材料工程塑料碳—石墨橡膠木材(二)常用軸承材料

1)軸承合金（白合金、巴氏合金）是錫、鉛、銻、銅等金屬的合金，錫或鉛為基體。優(yōu)點(diǎn)：f小，抗膠合性能好、對(duì)油的吸附性強(qiáng)、耐腐蝕性好、容易跑合、是優(yōu)良的軸承材料，常用于高速、重載的軸承。缺點(diǎn)：價(jià)格貴、機(jī)械強(qiáng)度較差；只能作為軸承襯材料澆注在鋼、鑄鐵、或青銅軸瓦上。工作溫度：t<120℃

由于巴式合金熔點(diǎn)低

2）銅合金優(yōu)點(diǎn)：青銅強(qiáng)度高、承載能力大、耐磨性和導(dǎo)熱性都優(yōu)于軸承合金。工作溫度高達(dá)250℃。缺點(diǎn)：可塑性差、不易跑合、與之相配的軸徑必須淬硬。青銅可以單獨(dú)制成軸瓦，也可以作為軸承襯澆注在鋼或鑄鐵軸瓦上。鋁青銅鉛青銅錫青銅→中速重載→中速中載→低速重載3）鋁基合金鋁錫合金：有相當(dāng)好的耐腐蝕合和較高的疲勞強(qiáng)度，摩擦性能也較好。在部分領(lǐng)域取代了較貴的軸承合金與青銅。4)鑄鐵：用于不重要、低速輕載軸承。

含油軸承：用粉末冶金法制作的軸承，具有多孔組織，可存儲(chǔ)潤(rùn)滑油。可用于加油不方便的場(chǎng)合。運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)軸瓦溫度升高，由于油的膨脹系數(shù)比金屬大，油自動(dòng)進(jìn)入摩擦表面起到潤(rùn)滑作用。含油軸承加一次油，可使用較長(zhǎng)時(shí)間。5)多孔質(zhì)金屬材料橡膠軸承：具有較大的彈性，能減輕振動(dòng)使運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)，可用水潤(rùn)滑。常用于潛水泵、沙石清洗機(jī)、鉆機(jī)等有泥沙的場(chǎng)合。工程塑料：具有摩擦系數(shù)低、可塑性、跑合性良好、耐磨、耐腐蝕、可用水、油及化學(xué)溶液等潤(rùn)滑的優(yōu)點(diǎn)。缺點(diǎn)：導(dǎo)熱性差、膨脹系數(shù)大、容易變形。為改善此缺陷，可作為軸承襯粘復(fù)在金屬軸瓦上使用。6)非金屬材料碳--石墨：是電機(jī)電刷常用材料，具有自潤(rùn)滑性，用于不良環(huán)境中。木材：具有多孔結(jié)構(gòu)，可在灰塵極多的環(huán)境中使用。

表13-1常用軸瓦及軸承襯材料的性能

續(xù)表13-1常用軸瓦及軸承襯材料的性能

13-4滑動(dòng)軸承軸瓦結(jié)構(gòu)一、軸瓦的形式和結(jié)構(gòu)按構(gòu)造分類整體式對(duì)開式按加工分類按尺寸分類按材料分類需從軸端安裝和拆卸，可修復(fù)性差。可以直接從軸的中部安裝和拆卸，可修復(fù)。軸瓦的類型整體軸套對(duì)開式軸瓦

13-4滑動(dòng)軸承軸瓦結(jié)構(gòu)一、軸瓦的形式和結(jié)構(gòu)按構(gòu)造分類按加工分類按尺寸分類按材料分類軸瓦的類型厚壁薄壁

薄壁軸瓦

厚壁軸瓦整體式對(duì)開式節(jié)省材料，但剛度不足，故對(duì)軸承座孔的加工精度要求高。具有足夠的強(qiáng)度和剛度，可降低對(duì)軸承座孔的加工精度要求。

13-4滑動(dòng)軸承軸瓦結(jié)構(gòu)一、軸瓦的形式和結(jié)構(gòu)按構(gòu)造分類按加工分類按尺寸分類按材料分類軸瓦的類型單材料多材料單一材料

兩種材料強(qiáng)度足夠的材料可以直接作成軸瓦，如黃銅，灰鑄鐵。軸瓦襯強(qiáng)度不足，故采用多材料制作軸瓦。厚壁薄壁整體式對(duì)開式

13-4滑動(dòng)軸承軸瓦結(jié)構(gòu)一、軸瓦的形式和結(jié)構(gòu)按構(gòu)造分類按加工分類按尺寸分類按材料分類軸瓦的類型鑄造軸瓦卷制軸套鑄造軋制鑄造工藝性好，單件、大批生產(chǎn)均可，適用于厚壁軸瓦。只適用于薄壁軸瓦，具有很高的生產(chǎn)率。單材料多材料厚壁薄壁整體式對(duì)開式

----將軸瓦一端或兩端做凸緣。凸緣定位二、軸瓦的定位方法軸向定位凸耳(定位唇)定位凸耳凸緣目的：防止軸瓦與軸承座之間產(chǎn)生軸向和周向的相對(duì)移動(dòng)。

緊定螺釘周向定位銷釘三、軸瓦的油孔和油槽作用：把潤(rùn)滑油導(dǎo)入軸頸和軸承所構(gòu)成的運(yùn)動(dòng)副表面。進(jìn)油孔油槽F

45?寬徑比B/d----軸瓦寬度與軸徑直徑之比。重要參數(shù)液體潤(rùn)滑摩擦的滑動(dòng)軸承:B/d=0.5~1非液體潤(rùn)滑摩擦的滑動(dòng)軸承:B/d=0.8~1.5軸承中分面常布置成與載荷垂直或接近垂直。載荷傾斜時(shí)結(jié)構(gòu)如圖大型液體滑動(dòng)軸承常設(shè)計(jì)成兩邊供油的形式，既有利于形成動(dòng)壓油膜，又起冷卻作用。Bd

13-5滑動(dòng)軸承潤(rùn)滑劑的選擇一、概述作用：降低摩擦功耗、減少磨損、冷卻、吸振、防銹等。分類液體潤(rùn)滑劑----潤(rùn)滑油半固體潤(rùn)滑劑----潤(rùn)滑脂固體潤(rùn)滑劑二、潤(rùn)滑脂及其選擇

特點(diǎn)：無(wú)流動(dòng)性，可在滑動(dòng)表面形成一層薄膜。適用場(chǎng)合：要求不高、難以經(jīng)常供油，或者低速重載以及作擺動(dòng)運(yùn)動(dòng)的軸承中。１．當(dāng)壓力高和滑動(dòng)速度低時(shí)，選擇針入度小一些的品種；反之，選擇針入度大一些的品種。選擇原則：

１．當(dāng)壓力高和滑動(dòng)速度低時(shí)，選擇針入度小一些的品種；反之，選擇針入度大一些的品種。選擇原則：２．所用潤(rùn)滑脂的滴點(diǎn)，一般應(yīng)較軸承的工作溫度高約20～30℃，以免工作時(shí)潤(rùn)滑脂過(guò)多地流失。３．在有水淋或潮濕的環(huán)境下，應(yīng)選擇防水性能強(qiáng)的鈣基或鋁基潤(rùn)滑脂。在溫度較高處應(yīng)選用鈉基或復(fù)合鈣基潤(rùn)滑脂。

表13-4滑動(dòng)軸承潤(rùn)滑脂的選擇

但p<10Mpa時(shí)可忽略。變化很小0.080.070.060.050.040.030.020.0130405060708090℃η潤(rùn)滑油的特性：1）溫度t↑2）壓力p

↑選用原則：1)載荷大、轉(zhuǎn)速低的軸承，宜選用粘度大的油；2)載荷小、轉(zhuǎn)速高的軸承，宜選用粘度小的油；→η↓ →η↑ 粘--溫圖L-TSA32L-TSA32L-TSA32L-TSA32二、潤(rùn)滑油及其選擇3)高溫時(shí)，粘度應(yīng)高一些；低溫時(shí)，粘度可低一些。

表13-5滑動(dòng)軸承潤(rùn)滑油的選擇<0.1L-AN68、110、150<0.1L-AN1500.1~0.3L-AN68、1100.1~0.3L-AN100、1500.3~2.5L-AN46、680.3~0.6L-AN1002.5~5L-AN32、460.3~1.2L-AN68、1005~9.0L-AN15、22、321.2~2.0L-AN68>9.0L-AN7、10、15軸徑圓周速度平均壓力軸徑圓周速度平均壓力m/sp<3Mpam/sp<(3~7.5)Mpa注：1）表中潤(rùn)滑油是以40℃時(shí)的運(yùn)動(dòng)粘度為基礎(chǔ)的牌號(hào)2）不完全液體潤(rùn)滑，工作溫度<60℃

聚氟乙烯樹脂適用場(chǎng)合：用于潤(rùn)滑油不能勝任工作的場(chǎng)合，如高溫、低速重載、有環(huán)境清潔要求。石墨二流化鉬（MoS2）---性能穩(wěn)定、t>350℃才開始氧化，可在水中工作。-----摩擦系數(shù)低，使用溫度范圍廣(-60~300℃)，但遇水性能下降。-----摩擦系數(shù)低，只有石墨的一半。使用方式：1.調(diào)和在潤(rùn)滑油中；2.涂覆、燒結(jié)在摩擦表面形成覆蓋膜；3.混入金屬或塑料粉末中燒結(jié)成型。其應(yīng)用日漸廣泛三、固體潤(rùn)滑劑及其選擇特點(diǎn)：可在滑動(dòng)表面形成固體膜。

13-6非液體潤(rùn)滑滑動(dòng)軸承的設(shè)計(jì)計(jì)算一、失效形式與設(shè)計(jì)準(zhǔn)則工作狀態(tài)：因采用潤(rùn)滑脂、油繩或滴油潤(rùn)滑，由于軸承的不到足夠的潤(rùn)滑劑，故無(wú)法形成完全的承載油膜，工作狀態(tài)為邊界潤(rùn)滑或混合摩擦潤(rùn)滑。失效形式：邊界油膜破裂。設(shè)計(jì)準(zhǔn)則：保證邊界膜不破裂。因邊界膜強(qiáng)度與溫度、軸承材料、軸頸和軸承表面粗糙度、潤(rùn)滑油供給等有關(guān)，目前尚無(wú)精確的計(jì)算方法，但一般可作條件性計(jì)算。校核內(nèi)容：２．驗(yàn)算摩擦發(fā)熱pv≤[pv]；３．驗(yàn)算滑動(dòng)速度v≤[v]。，p，pv的驗(yàn)算都是平均值?？紤]到軸瓦不同心，受載時(shí)軸線彎曲及載荷變化等的因素，局部的p或pv可能不足，故應(yīng)校核滑動(dòng)速度v。fpv是摩擦力，限制pv即間接限制摩擦發(fā)熱。１．驗(yàn)算平均壓力p≤[p]，以保證強(qiáng)度要求；

二、徑向滑動(dòng)軸承的設(shè)計(jì)計(jì)算已知條件：外加徑向載荷F(N)、軸頸轉(zhuǎn)速n(r/mm)及軸頸直徑d(mm)驗(yàn)算及設(shè)計(jì)：１.驗(yàn)算軸承的平均壓力p２.驗(yàn)算摩擦熱v—軸頸圓周速度，m/s；B----軸瓦寬度，[p]----許用壓強(qiáng)。見下頁(yè)p=≤[p]FBdFdn

[pv]—軸承材料的許用值。見下頁(yè)pv=·

FBdπdn60×1000≤[pv]n—軸速度，m/s；

3.驗(yàn)算滑動(dòng)速度V

表13-2常用軸瓦及軸承襯材料的性能材料及其代號(hào)鑄錫銻軸承合金ZSnSb11Cu6鑄鉛銻軸承合金ZPbSb16Sn16Cu2鑄錫青銅ZCuSn10P1鑄錫青銅ZCuSn5Pb5Zn5鑄鋁青銅ZCuAl10Fe3[p]Mpa[pv]Mpa.m/s平穩(wěn)沖擊25202015HBS金屬型砂型最高工作溫度℃軸徑硬度150HBS150HBS45HBC45HBC45HBC150150280280280273090806560110100151581510