第17章滑动轴承

1、第第1717章章 滑动轴承滑动轴承 第第1717章章 滑动轴承滑动轴承 一、功用及分类一、功用及分类 1.1.功用功用 在高速、重载，结构要求剖分等场合下或低速但有冲击在高速、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。载荷的机器中，滑动轴承显示出其优异特性。 2.2.分类分类 按承载方向按承载方向: : 向心滑动轴承向心滑动轴承承受径向载荷。又称径向轴承。承受径向载荷。又称径向轴承。 推力滑动轴承推力滑动轴承承受轴向力。又称止推轴承。承受轴向力。又称止推轴承。 按润滑状态：按润滑状态： 液体摩擦轴承液体摩擦轴承有润滑油完全隔开轴承。有润滑油完全隔开轴承。

2、 非液体摩擦轴承非液体摩擦轴承无润滑油完全隔开轴承。无润滑油完全隔开轴承。 第第1717章章 滑动轴承滑动轴承 u与滚动轴承相比其优势与滚动轴承相比其优势 工作转速特高时使用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。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，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。故可制造得更为精确。 特重型的轴承特重型的轴承 若采用滚动轴承，由于必须单件生产，因而造价很高。若采用滚动轴承，由于必须单件生产，因而造价很

3、高。 承受巨大的冲击和振动载荷的轴承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，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。优越的工作性能。 第第1717章章 滑动轴承滑动轴承 根据装配要求必须做成剖分式的轴承（如曲轴的轴承）。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。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

4、。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。天文望远镜等方面应用很广泛。 u与滚动轴承相比其优势与滚动轴承相比其优势 第第1717章章 滑动轴承滑动轴承 二、滑动轴承的结构与材料二、滑动轴承的结构与材料 1.1.结构结构 向心滑动轴承的结构向心滑动轴承的结构 有整体式，剖分式和调心式三种有整体式，剖分式和调心式三种 第第1717章章 滑动轴承滑动轴承 u向心滑动轴承的结构向心滑动轴承的结

5、构 剖分式向心滑动轴承剖分式向心滑动轴承 第第1717章章 滑动轴承滑动轴承 轴瓦：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。转速变化时，轴颈与轴瓦不可避免地直接接触。 u向心滑动轴承的结构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。在轴瓦内壁不负担载荷的表面上开设油沟。 轴承衬

6、：轴承衬： 第第1717章章 滑动轴承滑动轴承 推力轴承的结构推力轴承的结构 二、滑动轴承的结构二、滑动轴承的结构 固定式推力轴承固定式推力轴承可倾斜式推力轴承可倾斜式推力轴承 扇形块扇形块 第第1717章章 滑动轴承滑动轴承 u推力滑动轴承的结构形式推力滑动轴承的结构形式 实心式实心式 空心式空心式 单环式单环式 多环式多环式 多油楔式多油楔式 第第1717章章 滑动轴承滑动轴承 轴瓦与轴承衬材料统称为轴承材料。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轴瓦的主要失效形式是磨损和胶合。磨损和胶合。 选择轴瓦材料应考虑的内容：选择轴瓦材料应考虑的内容： 强度、韧性、顺应性和嵌藏性；

7、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；磨合性、减磨性、耐磨性和抗胶合性； 耐腐蚀性耐腐蚀性 润滑性能和热学性质（传热性及热膨胀性）；润滑性能和热学性质（传热性及热膨胀性）； 工艺性；工艺性； 经济性。经济性。 二、滑动轴承的材料二、滑动轴承的材料 第第1717章章 滑动轴承滑动轴承 强度：强度：包括冲击强度、抗压强度和疲劳强度。包括冲击强度、抗压强度和疲劳强度。 顺应性：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。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：嵌藏性：在摩擦表面间混入异物，如尘土或金属碎屑等，应能嵌在摩擦表面间混入异物，如尘土或金属

8、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。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：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。合的性质。 减摩性减摩性：指材料具有较低的摩擦阻力的性质。：指材料具有较低的摩擦阻力的性质。 耐磨性耐磨性：指材料抵抗磨粒磨损和胶合磨损的性质。：指材料抵抗磨粒磨损和胶合磨损的性质。 二、滑动轴承的材料二、滑动轴承的材料 第第1717章章 滑动轴承滑动轴承 金属材料金属材料: : 轴承合金，铜合金和铸铁等轴承合金，铜合金和铸铁等 如：锡锑轴承合金如：锡锑轴

9、承合金: : ZSnSb11Cu6 铅锑轴承合金铅锑轴承合金: :ZPbSb16Sn16Cu2 铸锡青铜铸锡青铜: :ZCuSn5Pb5Zn5 灰铸铁灰铸铁: :HT150HT250 非金属材料：非金属材料：塑料、橡胶、硬木、石墨塑料、橡胶、硬木、石墨。 u常用的轴瓦材料常用的轴瓦材料 粉末冶金材料粉末冶金材料 第第1717章章 滑动轴承滑动轴承 u轴承合金轴承合金 又称为巴氏合金或白合金；又称为巴氏合金或白合金； 轴承合金分两大类轴承合金分两大类 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，称为锡基轴承合金锡基轴承合金。 以铅为基本成分，加入适量的锡和锑制

10、成，称为以铅为基本成分，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。力也较好。 缺点：缺点：机械强度较低，只用作轴承衬材料。锡基合金的热膨胀机械强度较低，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。性质比铅基合金好，

11、更适合用于高速轴承，但价格较贵。 第第1717章章 滑动轴承滑动轴承 u铜合金铜合金 铸造铅青铜：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。承合金，制成三金属轴瓦。ZCuPb30ZCuPb30 铸造锡锌铅青铜：铸造锡锌铅青铜：常作为整体式轴瓦及轴套材料。常作为整体式轴瓦及轴套材料。ZQSn6-6-3ZQSn6-6-3 铸造锡磷青铜：铸造锡磷青铜：铜合金中性能最好的轴瓦材料，用来制作整铜合金中性能最好的轴瓦材料，用来

12、制作整 体轴瓦或轴套。体轴瓦或轴套。ZCuSn10P1ZCuSn10P1 铸造铝青铜：铸造铝青铜：是铜合金中强度最高的轴瓦材料。硬度也较高，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。较低的表面粗糙度。ZCuAl10Fe3ZCuAl10Fe3 铸造黄铜：铸造黄铜：用于滑动速度不高的轴承。用于滑动速度不高的轴承。 第第1717章章 滑动轴承滑动轴承 铝合金：铝合金：金属轴瓦材料中应用较晚的一个品种。它的强度高、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

13、好。要求轴颈表面有高硬度和低的耐腐蚀，导热性良好。要求轴颈表面有高硬度和低的 表面粗糙度。表面粗糙度。 铸铁：铸铁：普通灰铸铁或加有镍，铬、钛等合金成分的耐磨灰铸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。材料中的片状或球状石墨成分在材料表面上覆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。盖后，可以形成一层起润滑作用的石墨层。耐磨铸铁耐磨铸铁 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。

14、提高其耐磨性。 u铝合金与铸铁铝合金与铸铁 第第1717章章 滑动轴承滑动轴承 u粉末冶金材料粉末冶金材料 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轴瓦材料。 孔隙约占体积的孔隙约占体积的10%10%35 % 35 % 。使用前先把轴瓦在热油中浸渍。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 轴承叫轴承叫含油轴承含油轴承。 它具有它具有自润滑性自润滑性。工作时，由于轴颈转动的抽吸作用及轴承工作时，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

15、进人摩擦表面间起润滑作用；不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。长时间内即使不加润滑油仍能很好地工作。 第第1717章章 滑动轴承滑动轴承 其韧性较小其韧性较小，故宜用于，故宜用于平稳无冲击载荷及中低速度或加油平稳无冲击载荷及中低速度或加油 不方便的不方便的情况下。情况下。 常用的有青铜常用的有青铜石墨、多孔铁质和铁石墨、多孔铁质和铁石墨三种。石墨三种。这些材这些材 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。料可用大量生产的

16、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。选用。 u粉末冶金材料粉末冶金材料 第第1717章章 滑动轴承滑动轴承 u非金属材料非金属材料 塑料：塑料：摩擦系数小，可承受冲击载荷，用于温度不高、载荷不摩擦系数小，可承受冲击载荷，用于温度不高、载荷不 大的场合。大的场合。 石墨：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。载荷时

17、易碎。 橡胶：橡胶：用于以水作润滑剂之处。轴承内壁上带有纵向沟槽，以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。利润滑剂的流通。 酚醛胶布：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。水、酸和碱，有良好的耐腐蚀性。 尼龙：尼龙：自润滑性、耐腐蚀性、耐磨性、减振性较好。自润滑性、耐腐蚀性、耐磨性、减振性较好。 第第1717章章 滑动轴承滑动轴承 u轴承的固定方法轴承的固定方法 轴瓦和轴承座不允许有相对

18、移动。为了防止轴瓦沿轴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。定螺钉或销钉将其固定在轴承座上。 第第1717章章 滑动轴承滑动轴承 u油孔和油沟油孔和油沟 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。油沟。油孔用于供油油孔用于供油，油沟用于输送和分布润滑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。油孔和油沟的位置和形状对轴承的承载能力和寿命影响

19、很大。 油孔设置在油膜压力最小的地方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，以利供油，同时免 于降低轴承的承载能力。于降低轴承的承载能力。 油沟油沟 形状形状 第第1717章章 滑动轴承滑动轴承 u不正确的油沟不正确的油沟 第第1717章章 滑动轴承滑动轴承 u纵向油沟纵向油沟 纵向油沟纵向油沟: :当径向载荷相对轴当径向载荷相对轴 承不转动时，应开在轴承上，承不转动时，应开在轴承上， 当径向载荷相对轴承转动时，当径向载荷相对轴承转动时， 应开在轴上。应开在轴上。 纵向油沟的长度纵向油沟的长度，一般应稍，一般应

20、稍 短于轴瓦的长度，以免油过短于轴瓦的长度，以免油过 多地从油沟两端流失。多地从油沟两端流失。 第第1717章章 滑动轴承滑动轴承 u环形油沟环形油沟 环形油沟环形油沟: :当轴承的轴线水当轴承的轴线水 平时，最好开设半环，不平时，最好开设半环，不 要延伸到承载区。如必须要延伸到承载区。如必须 开设全环油沟，则宜开在开设全环油沟，则宜开在 靠近轴承的两个端部。靠近轴承的两个端部。 竖直放置的轴承，全环油竖直放置的轴承，全环油 沟宜开设在轴承的上端沟宜开设在轴承的上端。 第第1717章章 滑动轴承滑动轴承 u油沟的剖面形状油沟的剖面形状 油沟的剖面形状，应油沟的剖面形状，应避免边缘有锐边及棱角避

21、免边缘有锐边及棱角，以便油液顺，以便油液顺 畅地流入被润滑表面之间。畅地流入被润滑表面之间。 第第1717章章 滑动轴承滑动轴承 u螺旋油沟螺旋油沟 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，可开设轴要由下向上地吸油时，可开设螺旋油沟螺旋油沟（开在轴上或轴承（开在轴上或轴承 上。此时必须注意。上。此时必须注意。螺旋的方向应保证油流方向与所要求螺旋的方向应保证油流方向与所要求 的相一致。的相一致。 第第1717章章 滑动轴承滑动轴承 17-2 17-2 滑动轴承的润滑滑动轴承的润滑 一、表面润滑状态一、表面润滑

22、状态 1.1.干摩擦状态干摩擦状态 2.2.边界摩擦状态边界摩擦状态 3.3.液体摩擦状态液体摩擦状态 4.4.混合摩擦状态混合摩擦状态 二、润滑剂二、润滑剂 1.1.液体润滑液体润滑 2.2.半液体润滑半液体润滑 3.3.固体润滑剂和气体润滑剂固体润滑剂和气体润滑剂 第第1717章章 滑动轴承滑动轴承 二、润滑装置二、润滑装置 1.1.润滑方法润滑方法 间歇供油间歇供油 连续供油连续供油 油脂润滑油脂润滑 2.2.润滑装置润滑装置 针阀式油杯针阀式油杯 油绳式油杯油绳式油杯 旋盖式油杯等旋盖式油杯等 手柄 调节螺母 弹簧 针阀 杯体 盖 杯体 接头 油芯 20 手柄 调节螺母 弹簧 针阀 杯

23、体 盖 杯体 接头 油芯 20 第第1717章章 滑动轴承滑动轴承 二、润滑装置二、润滑装置 第第1717章章 滑动轴承滑动轴承 17-3 17-3 非液体摩擦滑动轴承的设计计算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一、径向滑动轴承的设计计算 1.1.取取 其中其中b b为轴承宽度。为轴承宽度。 0.51.5 b d 2.2.计算轴承工作能力计算轴承工作能力 验算轴承平均压强验算轴承平均压强 目的：目的：避免在载荷作用下润滑油被完全挤出。避免在载荷作用下润滑油被完全挤出。 F pp db 式中：式中： 轴承承受的径向载荷。轴承承受的径向载荷。 轴承材料的许用平均压强。轴承材料

24、的许用平均压强。 F p 第第1717章章 滑动轴承滑动轴承 一、径向滑动轴承的设计计算一、径向滑动轴承的设计计算 验算轴承的验算轴承的Pv 值值 目的：目的：限制限制Pv 值值是控制轴承温升，避免边界膜的破裂。是控制轴承温升，避免边界膜的破裂。 60 10001910020000 FdnFnFn p vp v dbbb 式中：式中： v 轴颈的圆周速度轴颈的圆周速度m/s。 n轴的转速轴的转速r/min。 3.3.确定轴承与轴颈间的间隙确定轴承与轴颈间的间隙 连续或往复运动的通用机械：连续或往复运动的通用机械： 粗糙的或间歇运动的机械：粗糙的或间歇运动的机械： 当轴承材料为铸造铜合金时：当轴

25、承材料为铸造铜合金时： 0.0010.025d 0.0030.1d 应乘以应乘以1.51.5作为平均间隙值。作为平均间隙值。 第第1717章章 滑动轴承滑动轴承 二、推力轴承设计计算二、推力轴承设计计算 d1 d2 d2 d1 1.1.限制平均比压限制平均比压 22 21 4 F pp zdd 2.2.限制轴承的限制轴承的Pv 值值 21 30000(d -d ) Fn p Vp V z 式中式中： z z为轴环数。为轴环数。 第第1717章章 滑动轴承滑动轴承 17-4 17-4 液体摩擦滑动轴承简介液体摩擦滑动轴承简介 u液体摩擦是滑动轴承的理想摩擦状态。液体摩擦是滑动轴承的理想摩擦状态。 u液体摩擦分为液体动压滑动轴承和液体静压滑动轴承。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、动压润滑形成原理和条件 第第1717章章 滑动轴承滑动轴承 、形成原理和条件、形成原理和条件 板板 且在且在A A板上无力作用板上无力作用A A/ / /B B 油压成三角形分布