第16章 滑动轴承

第16章 滑动轴承

16.1 滑动轴承的种类和摩擦状态

轴承是支承轴颈的部件，有时也用来支承轴上的回转零件，根据轴承中摩擦性质的不同，轴承可分为滑动摩擦轴承(简称滑动轴承)和滚动摩擦轴承（简称滚动轴承）两大类。 滑动轴承的类型很多，根据轴承所承受载荷的方向，滑动轴承可分为向心滑动轴承和推力滑动轴承。其中向心滑动轴承用于承受与轴线垂直的径向力；推力滑动轴承则用于承受与轴线平行的轴向力。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(指工作前和工作时加润滑剂)。根据液体润滑承载机理的不同，又可分为液体动压润滑轴承(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) 。

16.1.1 干摩擦状态

当两摩擦表面间没有任何润滑剂存在时，将出现如图16-1(a)所示的两金属表面直接接触，称为干摩擦状态。此时，必有大量的摩擦功损耗和严重的磨损。在滑动轴承中则表现为强烈的升温，甚至把轴瓦烧毁。所以，在滑动轴承中不允许出现干摩擦状态。 16.1.2 边界摩擦状态

两摩擦表面间有润滑油存在，由于润滑油与金属表面的吸附作用，将在金属表面上形成极薄的边界油膜[图16-1(b)]。边界油膜的厚度比一微米还小，不足以将两金属表面分隔开，所以相互运动时，金属表面微观的高峰部分仍将互相搓削，这种状态称为边界摩擦状态。一般而言，金属表层覆盖一层边界油膜后，虽不能绝对消除表面的磨损，却可以起着减轻磨损的作用。这种状态的摩擦系数1.0~008.0≈f 。

16.1.3 液体摩擦状态

若两摩擦表面间有充足的润滑油，而且能满足一定的条件，则在两摩擦面间能形成厚几十微米的压力油膜。它能将相对运动着的两金属表面分隔开，如图16-1(c)所示。此时，只有液体之间的摩擦，称为液体摩擦状态。换言之，形成的压力油膜可以将重物托起，使其浮在油膜之上。由于两摩擦表面被有隔开而不直接接触，摩擦系数很小（008.0~001.0≈f ），所以显著地减少了摩擦和磨损。

16.2 滑动轴承的结构型式

16.2.1 向心滑动轴承

1．整体式

图16-2所示为整体式向心滑动轴承，它由轴承座1，轴套2组成。轴套的固定可用骑缝螺钉3等方法。轴承顶部设有装润滑油环的螺纹孔4。这种轴承结构简单，易于制造。但要求轴颈沿轴向装入；轴承磨损后，轴承间隙无法调整，只有更换轴套，因而多用在间歇工作低速轻载的简单机械上。

2.剖分式

剖分式滑动轴承（图16-3）主要由轴承座1、轴承盖3、剖分的上下轴瓦2组成。上下两部分由螺栓4联接。轴承盖上装有润滑油杯5。当载荷方向有较大偏斜时，轴承的剖分面应作相应倾斜，使剖分面与载荷大致垂直，制成如图16-4所示的斜剖分式轴承。

3.间隙可调式

调节轴承间隙是保持轴承回转精度的重要手段。在机床上常采用圆锥面的轴套来调整间隙。如图16-5(a)、(b)所示，转动轴套上两端的圆螺母使轴套作轴向移动，即可调整轴承的间隙。

4.自动调心式

对于宽径比较大的滑动轴承，(5.1 D L ) ,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（图16-6），使轴瓦边缘产生局部磨损，可采用自动调心滑动轴承（图16-7），其轴瓦外表面制成球面，当轴颈倾斜时，轴瓦自动调心。

16.2.2 推力滑动轴承

1.立式推力滑动轴承

图16-8为立式轴端推力滑动轴承，由轴承座1，衬套2，轴瓦3和止推瓦4组成，止推瓦底部制成球面，可以自位避免偏载。销钉5用来防止轴瓦转动。轴瓦3用于固定轴的径向位置，同时也可承受一定径向载荷。润滑油靠压力从底部注入，并从上部油管流出。

2.立式轴环推力滑动轴承

图16-8为轴环推力滑动轴承，由带有轴环的轴和轴瓦组成。这种轴承一般用于低速轻载 场合。其中图16-9（a ）为单环结构，图16-9（b ）为多环结构，能承受较大的双向轴向载荷。

16.3 轴瓦及轴承衬材料

根据轴承的工作情况，要求轴瓦材料具备下述性能：1）摩擦系数小；2）导热性好，热膨胀系数小；3）耐磨、耐蚀、抗胶合能力强；4）要有足够的机械强度和可塑性。

能同时满足上述要求的材料是难找的，但应根据具体情况满足主要使用要求。较常见的是做成双层金属轴瓦，以便性能上取长补短。在工艺上可以用浇铸或压合的方法，将薄层材料粘附在轴瓦基体上。粘附上去的薄层材料习惯上称为轴承衬。

16.3.1 轴承合金（又称白合金、巴氏合金）

轴承合金有锡锑轴承合金和铅锑轴承合金两大类。

锡锑轴承合金的摩擦系数小，抗胶合性能良好，对油的吸附性强，耐蚀性好，易跑合，是优良的轴承材料，常用于高速、重载的轴承。但价格较贵且机械强度较差，因此只能作为轴承衬材料而浇铸在钢、铸铁[图16-10(a)及(b)]或青铜轴瓦上[图16-10(c)]。用青铜作为轴瓦基体是取其导热性良好。这种轴承合金在C ︒110温度开始软化，为了安全，在设计、运行中常讲温度控制得比C ︒110低C ︒40~30。

铅锑轴承合金各方面性能与锡锑轴承合金相近，但这种材料较脆，不宜承受较大的冲击载荷，一般用于中速、中载的轴承。

16.3.2 青铜

青铜的强度较高，承载能力较大，耐磨性与导热性都优于轴承合金。它可以在较高的温度下（C ︒250）工作。但它的可塑性差，不易跑合，与之相配的轴颈必须淬硬。

青铜可以单独做成轴瓦。为了节省有色金属，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，主要有锡磷青铜、锡锌青铅青铜和铝铁青铜。在一般情况下，他们分别用于中速重载、中速中载和低速重载的轴承上。

16.3.3 具有特殊性能的轴承材料

用粉末冶金法（经制粉、成型、烧结等工艺）做成的轴承，具有多孔性组织，孔隙内可以贮存润滑油，常称为含油轴承。运转时，轴瓦温度升高，由于油的膨胀系数比金属大，因而自动进入滑动表面以润滑轴承。含油轴承加一次油可以使用较长时间，常用于加油不方便的场合。 在不重要的或低速轻载的轴承中，也常采用灰铸铁或耐磨铸铁作为轴瓦。

橡胶轴承具有较大的弹性，能减轻振动使运转平稳，可以用水润滑，常用于潜水泵、砂石清洗机、钻机等有泥沙的场合。

塑料轴承具有摩擦系数低，可塑性、跑合性良好，耐磨、耐蚀，可以用水、油及化学溶液润滑等优点。但它的导热性差，膨胀系数较大，容易变形。为改善此缺陷，可将薄层塑料作为