第17章 滑动轴承

第17章滑动轴承一、功用及分类1.功用

在高速、重载，结构要求剖分等场合下或低速但有冲击载荷的机器中，滑动轴承显示出其优异特性。2.分类按承载方向:向心滑动轴承——承受径向载荷。又称径向轴承。

推力滑动轴承——承受轴向力。又称止推轴承。

按润滑状态：液体摩擦轴承——有润滑油完全隔开轴承。

非液体摩擦轴承——无润滑油完全隔开轴承。与滚动轴承相比其优势工作转速特高时使用因为在这种转速下，滚动轴承的寿命将大为降低。对轴的支承位置要求特别精确时使用因为滑动轴承比滚动轴承中影响精度的零件数少，故可制造得更为精确。特重型的轴承若采用滚动轴承，由于必须单件生产，因而造价很高。承受巨大的冲击和振动载荷的轴承由于滑动轴承的轴瓦和轴颈间的支承面一般较大，而且有油层的缓冲和阻尼作用，因而具有比滚动轴承更优越的工作性能。根据装配要求必须做成剖分式的轴承（如曲轴的轴承）。滚动轴承无法满足这种要求。当轴的排列较紧密时，由于空间尺寸的限制，必须采用径向尺寸较小的轴承。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、卫星通讯地面站及天文望远镜等方面应用很广泛。与滚动轴承相比其优势二、滑动轴承的结构与材料1.结构向心滑动轴承的结构

有整体式，剖分式和调心式三种向心滑动轴承的结构剖分式向心滑动轴承

轴瓦：轴承直接和轴颈相接触的零件。在液体摩擦状态下工作时，轴颈与轴瓦间有油膜隔开；在启动、停车、换向或转速变化时，轴颈与轴瓦不可避免地直接接触。向心滑动轴承的结构

为了节省贵金属或其他需要，常在轴瓦内表面上贴附一层。在轴瓦内壁不负担载荷的表面上开设油沟。轴承衬：推力轴承的结构二、滑动轴承的结构固定式推力轴承可倾斜式推力轴承扇形块推力滑动轴承的结构形式实心式空心式单环式多环式多油楔式轴瓦与轴承衬材料统称为轴承材料。轴瓦的主要失效形式是磨损和胶合。

选择轴瓦材料应考虑的内容：强度、韧性、顺应性和嵌藏性；磨合性、减磨性、耐磨性和抗胶合性；耐腐蚀性润滑性能和热学性质（传热性及热膨胀性）；工艺性；经济性。二、滑动轴承的材料强度：包括冲击强度、抗压强度和疲劳强度。顺应性：是轴承能适应轴的弯曲和其它几何形状误差的能力。嵌藏性：在摩擦表面间混入异物，如尘土或金属碎屑等，应能嵌入轴瓦材料中而不外露，以使轴颈及轴瓦表面不受磨损。磨合性：指材料消除表面不平度，使轴瓦表面和轴颈表面相互吻合的性质。减摩性：指材料具有较低的摩擦阻力的性质。耐磨性：指材料抵抗磨粒磨损和胶合磨损的性质。二、滑动轴承的材料金属材料:轴承合金，铜合金和铸铁等

如：锡锑轴承合金:ZSnSb11Cu6

铅锑轴承合金:ZPbSb16Sn16Cu2

铸锡青铜:ZCuSn5Pb5Zn5

灰铸铁:HT150～HT250非金属材料：塑料、橡胶、硬木、石墨。常用的轴瓦材料粉末冶金材料轴承合金又称为巴氏合金或白合金；轴承合金分两大类以锡为基本成分，加入适量的锑和铜制成，称为锡基轴承合金。以铅为基本成分，加入适量的锡和锑制成，称为铅基轴承合金。硬晶粒起耐磨作用，软基体则增加材料的塑性。硬晶粒受重载时可以嵌藏到软基里。在所有轴承材料中。轴承合金的嵌藏性和顺应性最好，很容易和轴颈磨合，它与轴颈的抗胶合能力也较好。缺点：机械强度较低，只用作轴承衬材料。锡基合金的热膨胀性质比铅基合金好，更适合用于高速轴承，但价格较贵。铜合金铸造铅青铜：常用浇注或烧给的办法附于低碳钢轴瓦的内表面上，以制成双金属轴瓦。也可以在其表面再覆盖一薄层轴承合金，制成三金属轴瓦。ZCuPb30铸造锡锌铅青铜：常作为整体式轴瓦及轴套材料。ZQSn6-6-3铸造锡磷青铜：铜合金中性能最好的轴瓦材料，用来制作整体轴瓦或轴套。ZCuSn10P1铸造铝青铜：是铜合金中强度最高的轴瓦材料。硬度也较高，嵌藏性及顺应性较差。故与其相配的轴颈应有较高的硬度及较低的表面粗糙度。ZCuAl10Fe3铸造黄铜：用于滑动速度不高的轴承。铝合金：金属轴瓦材料中应用较晚的一个品种。它的强度高、耐腐蚀，导热性良好。要求轴颈表面有高硬度和低的表面粗糙度。

铸铁：普通灰铸铁或加有镍，铬、钛等合金成分的耐磨灰铸铁，或者球墨铸铁，都可以用作轻载低速轴承的轴瓦材料。材料中的片状或球状石墨成分在材料表面上覆盖后，可以形成一层起润滑作用的石墨层。耐磨铸铁表面经磷化处理后，即可形成一多孔性薄层，有助于提高其耐磨性。铝合金与铸铁粉末冶金材料

用不同的金属粉末经压制、烧结而成的多孔结构的轴瓦材料。孔隙约占体积的10%～35%。使用前先把轴瓦在热油中浸渍数小时，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。

它具有自润滑性。工作时，由于轴颈转动的抽吸作用及轴承发热时油的膨胀作用，油便进人摩擦表面间起润滑作用；不工作时，因毛细管作用，油便被吸回到轴承内部，故在相当长时间内．即使不加润滑油仍能很好地工作。其韧性较小，故宜用于平稳无冲击载荷及中低速度或加油不方便的情况下。常用的有青铜—石墨、多孔铁质和铁—石墨三种。这些材料可用大量生产的加工方法制成尺寸比较准确的整体轴套。我国有专门制造含油轴承的工厂，需用时可根据设计手册选用。粉末冶金材料非金属材料塑料：摩擦系数小，可承受冲击载荷，用于温度不高、载荷不大的场合。石墨：石墨本身是一种良好的固体润滑剂。用石墨制出的轴瓦及轴套，摩擦系数小，杭粘着性好。性质很脆，受冲击载荷时易碎。橡胶：用于以水作润滑剂之处。轴承内壁上带有纵向沟槽，以利润滑剂的流通。酚醛胶布：用布、石棉布或其它人造纤维布用酚醛树脂粘合起来的层状结构的材料。抗粘着性好，强度高，对于水、酸和碱，有良好的耐腐蚀性。尼龙：自润滑性、耐腐蚀性、耐磨性、减振性较好。轴承的固定方法

轴瓦和轴承座不允许有相对移动。为了防止轴瓦沿轴向和周向移动，可将其两端做出凸缘来作轴向定位和用紧定螺钉或销钉将其固定在轴承座上。油孔和油沟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和油沟。油孔用于供油，油沟用于输送和分布润滑油。油孔和油沟的位置和形状对轴承的承载能力和寿命影响很大。

油孔设置在油膜压力最小的地方。油槽应开在轴承不受力或压力较小的区域，以利供油，同时免于降低轴承的承载能力。油沟形状不正确的油沟纵向油沟纵向油沟:当径向载荷相对轴承不转动时，应开在轴承上，当径向载荷相对轴承转动时，应开在轴上。纵向油沟的长度，一般应稍短于轴瓦的长度，以免油过多地从油沟两端流失。环形油沟环形油沟:当轴承的轴线水平时，最好开设半环，不要延伸到承载区。如必须开设全环油沟，则宜开在靠近轴承的两个端部。竖直放置的轴承，全环油沟宜开设在轴承的上端。油沟的剖面形状油沟的剖面形状，应避免边缘有锐边及棱角，以便油液顺畅地流入被润滑表面之间。螺旋油沟当要求润滑油单向流动以改善水平轴的端部密封时，或竖直轴要由下向上地吸油时，可开设螺旋油沟（开在轴上或轴承上〕。此时必须注意。螺旋的方向应保证油流方向与所要求的相一致。§17-2滑动轴承的润滑一、表面润滑状态1.干摩擦状态2.边界摩擦状态3.液体摩擦状态4.混合摩擦状态二、润滑剂1.液体润滑2.半液体润滑3.固体润滑剂和气体润滑剂二、润滑装置1.润滑方法间歇供油连续供油油脂润滑

2.润滑装置针阀式油杯油绳式油杯旋盖式油杯等

二、润滑装置§17-3非液体摩擦滑动轴承的设计计算一、径向滑动轴承的设计计算1.取其中b为轴承宽度。2.计算轴承工作能力①验算轴承平均压强目的：避免在载荷作用下润滑油被完全挤出。

式中：

——轴承承受的径向载荷。——轴承材料的许用平均压强。

一、径向滑动轴承的设计计算②验算轴承的Pv

值目的：限制Pv

值是控制轴承温升，避免边界膜的破裂。式中：

v——轴颈的圆周速度m/s。

n——轴的转速r/min。

3.确定轴承与轴颈间的间隙连续或往复运动的通用机械：

粗糙的或间歇运动的机械：当轴承材料为铸造铜合金时：

应乘以1.5作为平均间隙值。

二、推力轴承设计计算1.限制平均比压2.限制轴承的Pv

值式中：z——为轴环数。

§17-4液体摩擦滑动轴承简介液体摩擦是滑动轴承的理想摩擦状态。液体摩擦分为液体动压滑动轴承和液体静压滑动轴承。、动压润滑形成原理和条件、形成原理和条件①板且在A板上无力作用油压成三角形分布，流入油量等于流出油量。A板不下沉。

②板且在A板上有力作用油逐渐向两边挤出，A板逐渐下沉。

③A板与B板不平行为保证流体连续性方程，油压不再成三角形分布，使进口油压与出口油压在同一深度形成压力差，这些压力差的垂直方向的合力与外力F平衡。而这些压力差的总和所包含的油膜就成为动压油膜。2.动压润滑形成条件楔形间隙。连续充满润滑油或其他粘性液体。

相对滑动速