第10章 滑动轴承

2）滑动轴承常用材料
①铜合金 铜合金的强度高、减摩性和耐磨性好，但可塑 性及跑合性较差。由于青铜的摩擦因数小，耐磨性和 导热性好，故青铜是最常用的材料。青铜包括锡青铜、 铅青铜和铝青铜等几种，其中锡青铜的减摩性和耐 磨性最好，应用也最广。与轴承合金相比，锡青铜 硬度大，磨合性和嵌人性差，因而只适用于重载及 中速场合。铅青铜抗黏附能力强，高温时，可从摩 擦表面析出铅，进而在铜基体上形成一层薄的敷层， 起到润滑的作用，铅青铜多应用于高速、重载轴承。 铝青铜的强度和硬度均较高，抗黏附能力较差，仅 用于低速、重载轴承。有50％的机械中使用青铜材 料所制备的滑动轴承。


如图所示，它是由轴承座1和整体轴瓦2组成的。轴套是由减摩材料 制成的，其上开有油孔，内表面还设有油槽以输送润滑油进行润滑。轴 承座顶部制有螺纹孔，以便安装油杯或油管。整体式轴承具有结构简单、 易于制造、刚度大、价格低等优点，但拆装时需要进行轴向移动，因而 对于粗重的轴和有中间轴颈的轴安装不便。此外轴承磨损后轴承间隙无 法调整。故仅适用于低速、轻载或间歇性工作的机器中。

图10-3 调心式滑动轴承
10.3 滑动轴承的失效形式及常用材料
10.3.1 滑动轴承的失效形式 滑动轴承的失效形式主要有磨粒磨损、疲劳磨损、 腐蚀磨损、刮伤、微动磨损、胶合等。 1）磨粒磨损 硬颗粒嵌入轴承间隙或表面，对轴颈 和轴承表面产生磨损的现象。在机器启动、停车或 轴颈与轴承发生边缘接触时，都将加剧轴承的磨损， 导致其几何形状改变，精度丧失，轴承间隙进而加 大，缩短轴承的预期使用寿命。 2）疲劳磨损 在载荷反复作用下，轴承表面出现疲 劳裂纹，造成轴承衬材料的剥落。 3）腐蚀磨损 润滑剂氧化生成的酸性物质、极压 （抗磨）添加剂等，都会对轴承材料有腐蚀作用。 润滑油中的水分对铜铅合金有腐蚀；硫对含银或铜 的轴承材料有腐蚀；此外，铸造铜铅合金中的铅， 易受腐蚀而形成点状的脱落。

橡胶具有较大的弹性，能减轻振动使运动平稳， 可用水润滑。其内壁上带有纵向沟槽，便于润滑剂的 流通，加强冷却效果并冲走污物。常用于水轮机、潜 水泵、钻机等有泥沙或在水中工作的场合。 木材可用填充剂来改善其性能。多用在灰尘较多 的环境中。

10.4 轴瓦结构
轴瓦是轴承上直接与轴颈接触的零件，其结构 是否合理对轴承的承载能力及使用寿命有很大影响。 轴瓦应具有一定的强度和刚度，在轴承中定位要可 靠，便于输入润滑剂，容易散热，且装拆、调整方 便。 由于是直接接触，因此轴瓦需要用耐磨性、减 摩性好的材料制造。同时为了提高其承载能力并节 省贵重金属，常在轴瓦工作表面浇铸一层耐磨性和 减摩性好的金属材料，称为轴承衬。 轴瓦的内表面还需开设油孔和油沟，便于润滑 充分。油孔用于注入润滑油，油沟用来输送分布润 滑油。
图10-5 剖分式轴瓦
10.4.2轴瓦的定位 为防止轴瓦做轴向和周向移动，常将轴瓦两端做出凸 缘进行轴向定位，也可用紧定螺钉或销钉将其固定在 轴承座上。

10.4.3油孔和油槽


为使润滑油均匀分布在轴瓦的工作表面，轴瓦上常开有油 孔和油槽。油槽的开设长度要适宜，不能过长也不能太短。 过长会使润滑油从轴端溢出，过短不能进行充分润滑。 油槽分轴向和周向，整体式径向轴承，常采用单轴向油槽， 开式径向轴承，多采用双轴向油槽。 油孔、油槽的开设位置和形状对轴承的工作能力和寿命影 响很大，因而开设时需遵循以下原则： ①开设在非承载区，以免降低承载能力；②轴向油槽不能 开通至轴端部，要留有油封面。

10.5.1润滑油的选择





考虑的主要因素如下： 1）载荷 重载荷时采用高黏度的油，轻载荷时采用低黏 度的油。 2）速度 根据油楔形成理论：高速时，主轴与轴承之间 的润滑处于液体润滑的范围，必须采用低黏度的油以降低 内摩擦；低速时，处于边界润滑的范围，必须采用高黏度 的油。主轴线速度的高低是选择润滑油黏度的重要因素。 3）主轴与轴承的间隙 主轴与轴承之间的间隙取决于工 作温度、载荷、最小油膜厚度、摩擦损失、轴与轴承的偏 心度、轴与轴承的表面粗糙度的要求。间隙小的轴承要求 采用低薪度油，间隙大的采用高赫度油。 4）温度 工作温度高时，选用黏度大的润滑油，反之选 择黏度小的润滑油。但黏度过高，功率损耗和运转温度将 会不必要地过高；黏度过低，轴承的承载能力会不满足要 求。

⑤多孔质金属材料 利用不同金属的粉末经压制、烧结而成的轴承材料，具 有多孔组织。使用前先将轴瓦在热油中浸，使孔隙中充 满润滑油，通常把这种材料制成的轴承称为含油轴承。 此种轴承材料具有自润滑性。 粉末合金是用金属粉末或金属粉末加入石墨、硫等粉末， 经制粉、定型、烧结而成的多孔性材料。其缺点是性脆、 不耐冲击，故只适用于载荷平稳情况。 ⑥非金属材料 非金属材料有塑料、石墨、橡胶、和木材等，其中塑料 应用最广。塑料包括酚醛树脂、 尼龙、聚四氟乙烯等。 塑料轴承具有良好的自润滑性、吸振性、嵌入性、耐磨 性和跑合性，也可用油或水润滑。其摩擦因数小，但有 足够的抗压强度和抗疲劳强度；塑料的导热性差，线膨 胀系数大，因此塑料轴承的间隙大、常温下会出现蠕变 现象，尺寸稳定性差。

②轴承合金 轴承合金又称白合金或巴氏合金，是锡、铅、锑、铜 的合金。它在锡或铅的基体上悬浮锑锡及铜锡的硬晶 粒而成。硬晶粒起支撑载荷和抵抗磨损作用，软基体 具有良好的顺应性、嵌入性和跑合性，增加了材料的 塑性。轴承合金的弹性模量和弹性极限都很低，但其 嵌人性和摩擦顺应性最好，不易与轴颈发生胶合，易 与轴颈磨合。轴承合金的强度较低，因而不能单独做 成轴瓦，通常贴附在青铜、软钢或铸铁轴瓦上作轴承 衬使用。此外，轴承合金的耐磨性、塑性、导热及 吸附油的特性好，适用于重载、中高速场合，但价 格较贵。其中，锡基合金的热膨胀性质比铅基合金 好，更适于高速传动。





4）刮伤 硬颗粒或轴颈表面粗糙的轮廓峰，在轴承表面上划出 线状划痕，导致轴承因刮伤而失效。硬颗粒多半是铁末和砂粒， 刮伤导致摩擦副表面粗糙化，从而降低了润滑油膜的承载能力， 并且会形成新的可以刮伤摩擦表面的硬颗粒和轮廓峰，造成恶 性循环。 5） 微动磨损 在衬层与衬背，轴瓦与轴承座的结合面上，由 于金属表面间的微振动（滑移）和氧化的联合作用，形成黏着 磨损、氧化（腐蚀）磨损和磨粒磨损三种形式的复合磨损称为 微动磨损。 6）胶合 在润滑油膜破裂或缺油的状态下，大的摩擦因数导致 产生大量的摩擦热，轴承温度升高。在高温下，一个摩擦表面 的低熔点金属因软化而黏附在另一摩擦表面上，随着轴径旋转 运动形成的剪切作用，黏连的金属从原表面脱离，转移到另一 摩擦表面，造成摩擦表面明显的凹坑和凸起状伤痕。这种损伤 属黏着磨损。 出现咬黏时，摩擦急剧增大，轴承温度进一步升高，形成 恶性循环。当黏附严重，轴径转动的动力不再能剪切开黏结点 时，将使轴径运动终止，俗称“抱轴”，轴承将彻底损坏。
图10-6 常见的油槽形式
10.5 滑动轴承润滑剂的选用
滑动轴承润滑的目的主要是减小摩擦和降低磨损，同 时还可以起到冷却、防尘、防锈以及吸振等作用。 滑动轴承常用的润滑剂有润滑油、润滑脂和固体润滑 剂。其中润滑油最常用；当轴颈的圆周速度为低速， 小于2m /s或作间歇运动，以及要求对污染物和水分 密封时采用润滑脂润滑；工作温度特高或特低时可使 用固体润滑剂（如石墨）。 高速度时可使用气体润 滑剂。
1—轴承座；2—整体轴瓦； 3—油孔；4—螺纹孔
图10-1整体式径向滑动轴承
10.2.2剖分式径向滑动轴承

剖分式径向滑动轴承又称对开式滑动轴承，如图10-2所示， 它是由轴承座、轴承盖、剖分轴瓦等组成。剖分轴瓦是滑动轴 承中最重要的零件，直接支撑轴颈。剖分式轴瓦通常是下轴瓦 承受载荷，上轴瓦不承受载荷。为了便于润滑，一般在不受载 荷的轴瓦上开油孔和油沟。同时轴承座与轴承盖的剖分面常被 加工成阶梯形，便于安装时定位和防止工作时错动。此外，为 节约贵重金属，通常在轴瓦内表面贴附一层轴承衬。剖分式轴 承装拆方便，易于调整轴承间隙，应用较广。
要正确地设计滑动轴承，必须合理地解决以下问题： 1）轴承的型式和结构； 2）轴瓦的结构和材料选择；百度文库 3)轴承的结构参数； 4)润滑剂的选择和供应； 5)轴承的工作能力及热平衡计算。

10.2 径向滑动轴承的主要结构型式
径向轴承又称向心轴承，按其结构分为整体式、剖分式 和自动调心式。 10.2.1整体式径向滑动轴承
按其承受载荷方向分类 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分类 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(指工作时不加润滑剂)。 根据液体润滑承载机理分类 液体动力润滑轴承(简称液体动压轴承)和液体 静压润滑轴承(简称液体静压轴承)。
轴承衬
•为了节省贵重金属或其它 需要，常在轴瓦内表面上 贴附一层轴承衬。
剖 分 式 轴 瓦

剖分式轴瓦分为上轴瓦和下轴瓦，如图10-5所示。 轴瓦两端有凸肩，可进行轴向定位，并能承受一定的 轴向力。剖分式轴瓦分为薄壁轴瓦和厚壁轴瓦，厚壁 轴瓦用铸造方法制备，内表面附有轴承衬；薄壁轴瓦 用双金属板连续扎制方法制造，用于汽车发动机，由 于此种轴瓦刚度小，受力后形状取决于轴承座的形状， 且轴瓦和轴承座需要进行精加工。
磨损及胶合
点蚀及金属剥落
10.3.2滑动轴承常用材料 滑动轴承材料包括轴瓦和轴承衬材料，轴颈材料通常 就是轴的材料，比较简单，绝大多数采用钢。滑动轴 承常用材料见表10-1。

1）对轴承材料的性能要求 轴承失效形式决定了对轴承材料性能的要求，其基本要 求有： ①良好的减摩性、耐磨性和抗咬黏性。 减摩性是指材料的摩擦因数较小。耐磨性是指抗磨性能， 通常以磨损率表示。抗咬黏性是指材料的耐热性和抗黏 附性。 ②具有足够的强度（包括抗冲击、抗压、抗疲劳强度） 和抗腐蚀性。 ③具有良好的摩擦顺应性和嵌入性。 顺应性是指轴瓦材料靠表层的弹塑性变形来补偿滑动表 面初始配合不良的性能，材料弹性模量低则顺应性好。 嵌入性指材料容纳硬质颗粒嵌入，从而减轻轴承滑动的 刮伤和磨粒磨损的性能。 ④具有良好的导热、工艺性、经济性和润滑性等。
（a）
图10-2剖分式向心滑动轴承
(b)
10.2.3自动调心式径向滑动轴承 如图所示。其结构为轴承外支承面呈球面，球面中 心恰好在轴线上，轴承可绕球形配合面自动调整位置， 以适应轴弯曲时轴颈产生偏斜。 当轴承宽度与轴直径比（B/d）大于1.5时，为避免因 轴的挠曲或轴承孔的同轴度较低而造成轴与轴瓦端部 边缘产生局部接触而磨损，常采用自动调心滑动轴承。

③铝基合金 铝基合金有相当好的耐蚀性和较高的疲劳强度，摩擦 性能也很好。这些特性使铝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、轴承等），也可制成双金属零件，双金属 轴瓦以铝基合金为轴承衬，以钢为衬背。 ④灰铸铁及耐磨铸铁 普通灰铸铁或加有镍、铬、钦等合金成分的耐磨铸铁 都可用作轴承材料。在材料表面上贴附石墨后，能起 到润滑作用，还具有一定的减摩性和耐磨性。采用灰 铸铁作轴承材料时，应加润滑油。铸铁类材料的塑性 以及磨合性差，但价格低，故其只适用于轻载、低 速和不受冲击的场合。

10.4.1轴瓦结构

轴瓦结构轴瓦有整体式和剖分式两种。整体式轴瓦又称轴 套，其结构如图10-4所示，其上开有油孔和油沟。
整体式轴瓦用于整体式轴承，轴承合金、多孔质金属材料、 石墨及其他非金属材料都可以制成整体轴瓦。整体式轴瓦 需从轴端进行安装和拆卸，可修复性差。

图10-4 整体式轴瓦
整 体 式 轴 瓦
10 滑动轴承


10.1概述
轴承分为滑动摩擦轴承(简称滑动轴承)和滚动摩 擦轴承(简称滚动轴承)两大类。 滚动轴承:摩擦系数小，起动阻力小，已标准化，选 用、润滑、维护都很方便，一般机器中应用较广。 滑动轴承:工作转速特高、特大冲击与振动、径向空 间尺寸受到限制或必须剖分安装(如曲轴的轴承)、以 及需在水或腐蚀性介质中工作等条件下应用。在轧钢 机、汽轮机、内燃机、铁路机车及车辆、金属切削机 床、航空发动机附件、雷达、卫星通信地面站、天文 望远镜以及各种仪表中应用颇为广泛。此外，在低速 且带有冲击的机器（如破碎机）中也常使用滑动轴承。