滑动轴承的轴承衬材料及其润滑剂的选择

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滑动轴承的轴承衬材料及其润滑剂的选择

魏泽川

（阜新农业学校，辽宁 阜新 123000）

【摘　要】轴承属于支承部件，用来支持轴使其正常工作和转动, 轴承广泛应用于生产和生活的各种设备之中。轴承根据摩擦性质可分为：

滑动轴承和滚动轴承。本文重点介绍了滑动轴承的分类、特点及结构形式、轴承衬材料的分类及用途、润滑剂的选择。

【关键词】滑动轴承　结构形式　轴承衬材料　润滑剂

1 滑动轴承的分类

根据承受载荷的方向滑动轴承分为：推力滑动轴承和径向滑动轴承。

推力滑动轴承：推力滑动轴承的受力与轴中心线平行。径向滑动轴承：径向滑动轴承的受力与轴的中心线垂直。根据润滑膜的形成原理不同滑动轴承分为：动压滑动轴承和静压滑动轴承。

动压滑动轴承：利用摩擦面的相对运动和几何形状，借助流体粘性，把润滑剂带进摩擦面之间，依靠摩擦面间的流体压力膜，将运动摩擦面分开的润滑方法为流体动力润滑，采用流体动力润滑的滑动轴承称为动压滑动轴承。

静压滑动轴承：在滑动轴承与轴颈表面之间输入高压润滑剂以承受外载荷，使摩擦面分离的润滑方法成为流体静压润滑，采用流体静压润滑的滑动轴承称为静压滑动轴承。

滑动轴承工作平稳，可靠无噪音，如能保证液体润滑可减少摩擦磨损。由于滑动轴承摩擦损耗大，效率低，维护也比较复杂，所以在一般工况下，例如机床、减速箱等场合被滚动轴承取代，但在一些特殊场合仍占有重要地位。滑动轴承的应用实例简述如下。

（1）设备装配要求需要将轴承做成对开式：发动机曲轴、齿轮轴。

（2）承受巨大的冲击振动载荷：机车、车辆、水泥搅拌机、破碎机、清砂机、轧钢机、大型电机。

（3）工作转速特别高：汽轮机、电站发电机、离心式压缩机用轴承，转速3000-6000转，寿命22000小时。

（4）要求对轴的支承位置特别精确：机床主轴。

2 滑动轴承的特点及结构形式

滑动轴承具有如下特点。

（1）结构简单、拆装方便、价格低廉。

（2）承受载荷的面积大、轴颈与轴瓦之间存在一层油膜，故可承受较大的冲击载荷和振动载荷。

（3）在转速极高的时候容易形成完全液体摩擦，所以可用于高转速场合。

（4）滑动轴承可做成对开式，因而装配时不像滚动轴承那样必须由轴的一端装入，可用于滚动轴承因结构限制无法应用的

场合。

工厂中常用的滑动轴承有整体式、对开式、油环润滑式和推力瓦式四种。

滑动轴承是在滑动摩擦下工作的轴承。滑动轴承工作平稳、可靠、无噪声。在液体润滑条件下，摩擦表面被润滑油分开而不发生直接接触，这不仅可以减小摩擦损失和表面磨损，而且油膜还具有一定的吸振能力，但起动时摩擦阻力较大。在滑动轴承中，轴被轴承支承的部分称为轴颈，与轴颈相配的零件称为轴瓦，为了改善轴瓦表面的磨损而在其内表面上浇铸的减摩材料层称为轴承衬。轴瓦和轴承衬的材料统称为滑动轴承材料。常用的滑动轴承材料有轴承合金（又叫巴氏合金或白合金）、耐磨铸铁、铜基和铝基合金、粉末冶金材料、塑料、橡胶、硬木和碳-石墨，聚四氟乙烯（特氟龙、PTFE）、改性聚甲醛（POM）等。

3 轴承衬材料的分类及用途

滑动轴承的轴承衬与轴颈直接接触，为了保证滑动轴承的良好工作性能，除必须具有适当的润滑措施外，轴承的材料性能还应满足以下一些要求：一是要有足够的强度和塑性，使轴承衬既能承受一定的工作压力，又使它与轴颈之间的压力分布均匀；二是有良好的跑合性、减磨性和耐磨性，从而来延长轴承衬的使用寿命；三是润滑及散热性能好；有良好的工艺技能。

滑动轴承经常使用的几种轴承衬材料如下。

（1）灰铸铁。灰铸铁适用于低速、轻载和无冲击载荷的情况下，常用的材料是HT15-33、HT20-40。

（2）铜基轴承合金。铜基轴承合金常用的有磷锡青铜（ZQSn10-1）和铝青铜（ZQAC9-4）。磷锡青铜是一种很好的减磨材料，机械强度也较高，适用于中速、重载、高温及有冲击载荷的条件下工作。铝青铜有良好的抗胶合性、减磨性和耐蚀性，更适合在蒸汽和海水条件下工作。

（3）含油轴承。含油轴承是采用青铜、铸铁粉末，加以适量的石墨粉压制成型后，经高温烧结而成的多孔性材料，加热至120℃时投入润滑油内浸透，取出后冷却至常温，油就会储存在轴承孔隙中。当轴颈在轴承中旋转时，产生轴吸作用和摩擦热，油膨胀而挤入摩擦表面进行润滑；轴停止运转后，油也因冷却而渗入轴承孔隙中。含油轴承价格低廉，还能节约有色金属，但是比较脆，不宜承受冲击载荷，常用于低速或中速、轻载、不便润

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滑的场合。如另加润滑措施，含油轴承可代替铜轴衬在重载和高速下工作。

（4）尼龙轴承。尼龙轴承常用的有尼龙6、尼龙66和尼龙100。尼龙轴承跑合性好、磨损后的碎屑软而不伤轴颈、抗腐蚀性好、可用水或其它液体润滑等优点，但是导热性差，吸水后会膨胀。

（5）轴承合金（巴氏合金）。轴承合金（巴氏合金）是含有锡、铅、铜、锑等的合金。轴承合金具有很好的减磨性和耐磨性，但是强度低，不能单独制成轴瓦，通常将它浇铸在青铜、铸铁、钢等轴瓦基体上。轴承合金（巴氏合金）常用的有两种，即：锡基轴承合金（ZChSnSb11-6），其主要成分是锡；铅基轴承合金（ZChPbSb16-16-2、ZChPbSb15-5），其主要成分是铅。锡基的机械性能和抗腐蚀性比铅基好、但价格较贵，常用于重载、高速和温度低于110℃的重要轴承，如汽轮机、大型电机、内燃机和高速车床。

（6）三层复合轴承材料。三层复合轴承材料是以钢板为基体，以钢粉为中间层，以塑料为摩擦表面层，并牢固结合在一体的自润滑材料。优点是兼容金属和塑料两种材料，既有较高的强度，又有良好的自润滑性。国产的三层复合轴承材料有聚四氟乙烯钢背复合材料和聚甲醛钢背复合材料两种。

聚四氟乙烯钢背复合材料是一种无油润滑材料，可用于高负荷（1400kg/c㎡）、高温（270℃）、低温（-195℃）、真空、水和水溶液以及其它腐蚀性介质等无油润滑的场合。

聚甲醛钢背复合材料为边界润滑材料，表面是聚甲醛，装配时表面涂上润滑油脂，使用寿命长，能延长润滑间隔时间，特别适用于高负荷、低速、摇摆运动、间歇运动、冲击疲劳载荷或微振动以及其它加油困难的场合。适宜温度-40℃-100℃范围内连续使用。间歇运动下使用温度高达130℃。

4 滑动轴承润滑剂的选择

4.1 动压滑动轴承

动压滑动轴承是滑动轴承中应用最广泛的一类，包括液体（油与非油润滑介质）与气体动压润滑两种类型。油润滑动压滑动轴承，包括有单油楔（整体式）、双油楔、多油楔（整体或可倾瓦式）、阶梯面等多种类型，润滑特点各有不同。动压滑动轴承要求在回转时产生动压效应，主轴与轴承的间隔较小（高精度机床要求达到1μm-3μm），有较高的刚度，温升较低等。

4.1.1 动压滑动轴承润滑油的选择

动压滑动轴承一般使用普通矿物润滑油和润滑脂作为润滑剂，在特殊情况下（如高温系统），可选用合成油、水和其它液体。在选择动压滑动轴承润滑油时应考虑如下几个因素。

（1）载荷。根据一般规律，重载荷应采用较高粘度的油，轻载荷采用低粘度的油，为了衡量滑动轴承负荷的大小，一般以轴承单位面积所承受的载荷大小来定。

（2）速度。主轴线速度高低是选择润滑油粘度的重要因素。根据油楔形成的理论，高速时，主轴与轴承之间的润滑处于

液体润滑的范围，必须采用低粘度的油以降低内摩擦：低速时，处于边界润滑的范围，必须采用高粘度的油。

（3）主轴与轴承间隙。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粘度油，间隙大的采用高粘度油。

（4）轴承温度。对于普通滑动轴承，影响轴承温度的最重要的因素是润滑剂的粘度。粘度太低，轴承的承载能力不够，粘度太高，功率损耗和运转温度将会不必要地过高。矿物油的粘度随着温度升高而降低。润滑脂的性能在很大程度上决定于在其配制过程中基油的粘度和稠化剂的种类。

（5）轴承结构。轴承结构也是选择润滑油时需要考虑的重要因素，根据实际使用情况，要具体问题具体分析。

载荷、速度、间隙、速度、温度、轴承结构等并不是单一影响因素，在选择动压滑动轴承润滑油时，要综合考虑这些因素的影响。

4.1.2 动压滑动轴承润滑脂的选用

动压滑动轴承也可以采用润滑脂进行润滑。在选择润滑脂时应考虑以下几点。

（1）轴承载荷大、转速低时，应选择针入度小的润滑脂，反之要选择针入度较大的润滑脂。

（2）选择的润滑脂的滴点一般高于工作温度20～30℃，在高温连续运转的情况下，注意工作温度不要超过润滑脂允许的使用温度范围。

（3）滑动轴承在水淋或潮湿环境里工作时，应选择抗水性能好的钙基、铝基或锂基润滑脂。

（4）选择具有较好粘附性能的润滑脂。4.2 静压滑动轴承的润滑

4.2.1 静压滑动轴承的特点

静压滑动轴承是通过外部压力油把主轴支承起来，在任何转速下（包括起动和停车）都能保证轴颈和轴承之间有一层油膜分离摩擦表面，摩擦都处于流体润滑状态，不发生金属接触，因此静压滑动轴承摩擦系数很小。

静压滑动轴承的优点是在起动时为流体摩擦、几乎没有磨损，工作时轴与轴承之间始终存有压力油，油膜具有良好的抗振性能。静压滑动轴承的承载能力取决于油泵的压力和轴承支承面的结构尺寸，静压滑动轴承的承载能力较大。

4.2.2 静压滑动轴承对润滑油的要求

静压滑动轴承润滑油是通过外部压力进入摩擦面隔离润滑的，因此，静压滑动轴承所用油的润滑性能并不重要，但应满足下列要求：（1）不易挥发，使油在长时间运转过程中保持稳定的粘度；（2）抗氧化性能好，使油在运转期间不至氧化结胶，堵塞通道；（3）没有腐蚀性。

了解并掌握滑动轴承的结构特点、轴承衬材料的分类以及润滑剂选择等特点，对我们在生产实践中正确使用维护滑动轴承十分必要。