第十二章滑动轴承

1、第十二章第十二章 滑动轴承滑动轴承本章教学内容本章教学内容1、滑动摩擦的分类、特点和润滑；、滑动摩擦的分类、特点和润滑；2、滑动轴承的类型、结构和轴承材料。、滑动轴承的类型、结构和轴承材料。12.1 滑动滑动轴承的类型和特点轴承的类型和特点轴承分为轴承分为滚动轴承滚动轴承及及滑动轴承滑动轴承两种。两种。滑动轴承是滑动轴承是滑动滑动摩擦，会使构件发热，能量损耗大，传动效率摩擦，会使构件发热，能量损耗大，传动效率低，还会造成磨损，缩短轴承的使用寿命。低，还会造成磨损，缩短轴承的使用寿命。一、滑动摩擦的类型一、滑动摩擦的类型滑动摩擦可分为滑动摩擦可分为干摩擦干摩擦、流体摩擦流体摩擦、边界摩擦边界摩擦

2、和和混合摩擦混合摩擦，参，参见图见图12.2。1）干摩擦：两摩擦表面直接接触，中间不存在任何润滑剂或能）干摩擦：两摩擦表面直接接触，中间不存在任何润滑剂或能够自润滑的状态，摩擦因素的大小取决于摩擦表面的材料性质够自润滑的状态，摩擦因素的大小取决于摩擦表面的材料性质和粗糙度。和粗糙度。2）流体摩擦：两摩擦表面被流体介质完全隔开，微观下两个接）流体摩擦：两摩擦表面被流体介质完全隔开，微观下两个接触表面的凸峰不直接接触，摩擦性质的大小取决于流体内部分触表面的凸峰不直接接触，摩擦性质的大小取决于流体内部分子间的粘性阻力的摩擦状态。子间的粘性阻力的摩擦状态。3）边界摩擦：两摩擦表面被吸附在表面上的流体边

3、界膜隔开，）边界摩擦：两摩擦表面被吸附在表面上的流体边界膜隔开，摩擦性质取决于边界膜和接触表面间流体介质的吸附能力。摩擦性质取决于边界膜和接触表面间流体介质的吸附能力。4）混合摩擦：是干摩擦、流体摩擦和边界摩擦的混合状态，其）混合摩擦：是干摩擦、流体摩擦和边界摩擦的混合状态，其摩擦性质取决于边界摩擦状态。摩擦性质取决于边界摩擦状态。二、二、 磨损磨损磨损：是一个物体和另一个物体的摩擦副元素发生接触或相对磨损：是一个物体和另一个物体的摩擦副元素发生接触或相对运动时，物体接触表面处的材料不断损失的过程。运动时，物体接触表面处的材料不断损失的过程。1.机械零件磨损的一般过程机械零件磨损的一般过程磨损

4、率：是指单位时间内或行程内材料的磨损量。一般分为三磨损率：是指单位时间内或行程内材料的磨损量。一般分为三个阶段：个阶段：1）磨合磨损：指在机械使用初期，机械零件的磨损过程。）磨合磨损：指在机械使用初期，机械零件的磨损过程。2）稳定磨损：指在机械正常工作阶段的磨损，磨损率基本不变。）稳定磨损：指在机械正常工作阶段的磨损，磨损率基本不变。3）失效磨损：指磨损率急剧上升的阶段。在该阶段机械零件工）失效磨损：指磨损率急剧上升的阶段。在该阶段机械零件工作条件迅速恶化，最终导致机械零件的失效。作条件迅速恶化，最终导致机械零件的失效。2、机械零件磨损的主要类型、机械零件磨损的主要类型（1）磨粒磨损：在摩擦表

5、面存在硬质颗粒或摩擦表面上的硬）磨粒磨损：在摩擦表面存在硬质颗粒或摩擦表面上的硬质突出物在摩擦过程中引起的摩擦表面材料的脱落现象。质突出物在摩擦过程中引起的摩擦表面材料的脱落现象。（2）粘着磨损：在两摩擦表面上，发生一个表面的材料转移）粘着磨损：在两摩擦表面上，发生一个表面的材料转移到另一个表面上的现象。严重的粘着磨损称为胶合。到另一个表面上的现象。严重的粘着磨损称为胶合。（3）表面接触疲劳磨损：两摩擦表面之间，在变应力的作用）表面接触疲劳磨损：两摩擦表面之间，在变应力的作用下，表面的材料由于疲劳破坏而发生小块材料剥落的现象。下，表面的材料由于疲劳破坏而发生小块材料剥落的现象。（4）腐蚀磨损：

6、两摩擦表面之间，材料表面与周围环境介质）腐蚀磨损：两摩擦表面之间，材料表面与周围环境介质之间发生的化学或电化学反应的现象。之间发生的化学或电化学反应的现象。二、滑动轴承的主要类型和特点二、滑动轴承的主要类型和特点（一）滑动轴承的类型（一）滑动轴承的类型1.按照轴承承受载荷的方向分按照轴承承受载荷的方向分（1）向心滑动轴承：只能承受径向载荷，轴承上的反作用力）向心滑动轴承：只能承受径向载荷，轴承上的反作用力 与轴的中心线垂直。与轴的中心线垂直。（2）推力滑动轴承：只能承受轴向载荷，轴承上的反作用力）推力滑动轴承：只能承受轴向载荷，轴承上的反作用力 与轴中心线方向一致。与轴中心线方向一致。（3）径

7、向止推滑动轴承，又称复合滑动轴承，同时承受径向）径向止推滑动轴承，又称复合滑动轴承，同时承受径向 载荷和轴向载荷。载荷和轴向载荷。2.按轴承工作时润滑机理分按轴承工作时润滑机理分动压润滑轴承、静压润滑轴承、动静压润滑轴承、非流体润动压润滑轴承、静压润滑轴承、动静压润滑轴承、非流体润滑轴承、自润滑轴承、磁悬浮润滑轴承和电磁悬浮润滑轴承滑轴承、自润滑轴承、磁悬浮润滑轴承和电磁悬浮润滑轴承等。等。3.按轴承所使用的润滑剂分按轴承所使用的润滑剂分液体润滑轴承液体润滑轴承、气体润滑轴承气体润滑轴承、脂润滑轴承和、脂润滑轴承和固体润滑轴承固体润滑轴承等。等。4.按轴瓦的材料分按轴瓦的材料分普通金属轴承、粉

8、末冶金轴承、塑料轴承、橡胶轴承和宝石普通金属轴承、粉末冶金轴承、塑料轴承、橡胶轴承和宝石轴承。轴承。特点：特点： 滑动轴承具有承载能力大、回转精度高、高速性能好等滑动轴承具有承载能力大、回转精度高、高速性能好等优点，但其启动摩擦阻力大，维护比较复杂。优点，但其启动摩擦阻力大，维护比较复杂。 与滚动轴承不同，滑动轴承不是标准件，因而需自行设计与滚动轴承不同，滑动轴承不是标准件，因而需自行设计 制造。制造。1、向心滑动轴承、向心滑动轴承向心滑动轴承一般由壳体、轴承（轴瓦）和润滑装置组成。向心滑动轴承一般由壳体、轴承（轴瓦）和润滑装置组成。向心滑动轴承有整体式、剖分式、嵌入式、调心式、间隙可调向心滑

9、动轴承有整体式、剖分式、嵌入式、调心式、间隙可调式及多油楔式等结构。式及多油楔式等结构。二、滑动轴承的结构二、滑动轴承的结构（1）整体式结构）整体式结构轴承座通常采用铸铁铸造而成，轴承座通常采用铸铁铸造而成，轴承套采用减摩性好的材料制成。轴承套采用减摩性好的材料制成。优点：优点：构造简单，价格较低，常构造简单，价格较低，常用于低速、载荷不大的间歇工作用于低速、载荷不大的间歇工作的机器上。的机器上。缺点：缺点：1）当滑动表面磨损而间隙过大时，无法调整轴承间隙；）当滑动表面磨损而间隙过大时，无法调整轴承间隙；2）轴颈只能从端部装入，对于粗重的轴或具有中轴颈的轴安）轴颈只能从端部装入，对于粗重的轴或

10、具有中轴颈的轴安装不便。装不便。剖分式轴承由轴承座、轴承盖、剖剖分式轴承由轴承座、轴承盖、剖分轴瓦、轴承盖螺柱等组成分轴瓦、轴承盖螺柱等组成（2）剖分式结构轴承）剖分式结构轴承轴瓦是轴承直接和轴颈相接触的零件，常在轴瓦内表面上贴附轴瓦是轴承直接和轴颈相接触的零件，常在轴瓦内表面上贴附一层轴承衬。剖分面最好与载荷方向近于垂直，轴承盖和轴承一层轴承衬。剖分面最好与载荷方向近于垂直，轴承盖和轴承座的剖分面常作成阶梯形，以便定位和防止工作时错动。特点座的剖分面常作成阶梯形，以便定位和防止工作时错动。特点是拆装方便，间隙可调，使用较普普遍。是拆装方便，间隙可调，使用较普普遍。（3）嵌入式结构）嵌入式结构

11、由于安装空间小，可直接将轴承嵌入到箱体上。常用于体积由于安装空间小，可直接将轴承嵌入到箱体上。常用于体积较小的机器、仪器仪表、电气设备、家用电器上等。较小的机器、仪器仪表、电气设备、家用电器上等。（4）自动调心式结构）自动调心式结构轴承外表面做成球面形状，与轴承盖及轴承座轴承外表面做成球面形状，与轴承盖及轴承座的球状内表面相配合，轴心线偏斜时，轴瓦可的球状内表面相配合，轴心线偏斜时，轴瓦可以自动调位，这样可避免轴颈与轴瓦的局部磨以自动调位，这样可避免轴颈与轴瓦的局部磨损。轴承的宽度损。轴承的宽度b15d时时(d为轴颈直径为轴颈直径)，或轴的刚度较小，或两轴承座孔难以保证同心或轴的刚度较小，或两

12、轴承座孔难以保证同心时，一般采用调心轴承。时，一般采用调心轴承。 4间隙可调式滑动轴承间隙可调式滑动轴承 间隙可调式滑动轴承具有锥形轴套，可利用轴套两端的螺母间隙可调式滑动轴承具有锥形轴套，可利用轴套两端的螺母使轴套沿轴向移动，从而调整轴承的间隙。使轴套沿轴向移动，从而调整轴承的间隙。 锥形轴套有锥形轴套有内锥面和外锥面内锥面和外锥面两种结构。两种结构。 内锥面轴套不仅能承受径向力，而且能承受一定的轴向力。内锥面轴套不仅能承受径向力，而且能承受一定的轴向力。 外锥面轴套开有纵向切槽，轴套具有弹性，调整两端的螺母并外锥面轴套开有纵向切槽，轴套具有弹性，调整两端的螺母并依靠轴套的弹性变形可调整轴承

13、的径向间隙。依靠轴套的弹性变形可调整轴承的径向间隙。 间隙可调式滑动轴承常用于一般机床的主轴的支承。间隙可调式滑动轴承常用于一般机床的主轴的支承。2、推力滑动轴承、推力滑动轴承 推力滑动轴承用于承受轴向载荷的场合，常见的推力轴颈推力滑动轴承用于承受轴向载荷的场合，常见的推力轴颈形状如下图所示。形状如下图所示。 由于实心端面推力轴颈工作时轴心与边缘磨损不均匀，轴由于实心端面推力轴颈工作时轴心与边缘磨损不均匀，轴心部分压强极高，所以极少采用。心部分压强极高，所以极少采用。 空心端面推力轴颈和环状轴颈部分弥补了实心端面推力轴空心端面推力轴颈和环状轴颈部分弥补了实心端面推力轴颈的不足，得到普遍采用。颈

14、的不足，得到普遍采用。 当载荷很大时，可采用多环轴颈，它还能承受双向轴向载荷当载荷很大时，可采用多环轴颈，它还能承受双向轴向载荷。12.2 滑动轴承的结构和材料一、轴套结构一、轴套结构1.轴套的整体结构轴套的整体结构整体式滑动轴承通常采用圆整体式滑动轴承通常采用圆筒形轴瓦结构，称轴套，如筒形轴瓦结构，称轴套，如图图(a)所示。所示。剖分式轴套习惯上称为轴瓦剖分式轴套习惯上称为轴瓦如图如图(b)所示。所示。轴套和轴瓦可以用同一种材料制成，也可以用双层或三层金轴套和轴瓦可以用同一种材料制成，也可以用双层或三层金属加工成的复合材料制成，以节约贵重的有色金属和改善材属加工成的复合材料制成，以节约贵重的

15、有色金属和改善材料表面的摩擦性质。料表面的摩擦性质。轴套和轴瓦内层合金部分称为轴套和轴瓦内层合金部分称为轴承衬轴承衬，外层部分称为，外层部分称为瓦背瓦背。2、供油孔、油沟和油室、供油孔、油沟和油室为了把润滑油导人轴承，轴瓦上一般开有油孔，为了使润滑为了把润滑油导人轴承，轴瓦上一般开有油孔，为了使润滑油流入整个摩擦面，许多轴瓦的内壁上开有纵向油沟。油孔油流入整个摩擦面，许多轴瓦的内壁上开有纵向油沟。油孔和油沟一般开在非承载区，否则会降低油膜压力，并不得与和油沟一般开在非承载区，否则会降低油膜压力，并不得与端部接通，以免漏油，通常纵向油沟的长度为轴瓦宽度的端部接通，以免漏油，通常纵向油沟的长度为轴

16、瓦宽度的80。油室的作用是储存润滑油。油室的作用是储存润滑油。二、滑动轴承材料滑动轴承的失效形式：轴承的摩擦表面的磨二、滑动轴承材料滑动轴承的失效形式：轴承的摩擦表面的磨损、胶合与疲劳破坏，以及用双层金属或三层金属制作的轴瓦损、胶合与疲劳破坏，以及用双层金属或三层金属制作的轴瓦的轴承衬的脱落。的轴承衬的脱落。1、对轴承材料的要求、对轴承材料的要求对轴瓦材料主要要考虑以下几方面性能：对轴瓦材料主要要考虑以下几方面性能：1）强度、刚度要求、抗疲劳能力；）强度、刚度要求、抗疲劳能力；2）减摩性和耐磨性；）减摩性和耐磨性；3）磨合性；）磨合性；4）顺应性和嵌藏性；）顺应性和嵌藏性；5）耐腐蚀性；）耐腐

17、蚀性；6）润滑性能和热学性质（传热性及膨胀性）；）润滑性能和热学性质（传热性及膨胀性）；7）工艺性；）工艺性；8）抗胶合性；）抗胶合性；9）经济性。）经济性。2、滑动轴承常用材料、滑动轴承常用材料轴承材料分三大类：轴承材料分三大类：金属材料、粉末冶金材料和非金属材料金属材料、粉末冶金材料和非金属材料1.轴承合金（又称白合金、巴氏合金）轴承合金（又称白合金、巴氏合金） 锡、铅、锑、铜的合金统称为轴承合金。锡、铅、锑、铜的合金统称为轴承合金。它以锡或铅作基它以锡或铅作基体，悬浮于机体内的体，悬浮于机体内的锑锡锑锡及铜锡形成的硬晶粒，起耐磨作用，及铜锡形成的硬晶粒，起耐磨作用，软基体则增加材料的塑性

18、。硬晶粒受重载时可以嵌陷到软基里，软基体则增加材料的塑性。硬晶粒受重载时可以嵌陷到软基里，使载荷由更大的面积承担。它的弹性模量和弹性极限都很低。使载荷由更大的面积承担。它的弹性模量和弹性极限都很低。 在所有轴承材料中在所有轴承材料中，轴承合金的嵌藏性和顺应性最好，轴承合金的嵌藏性和顺应性最好，很容，很容易和轴颈磨合，它与轴颈的抗胶合能力也较好。巴氏合金的机易和轴颈磨合，它与轴颈的抗胶合能力也较好。巴氏合金的机械强度较低，通常将它贴附在软钢、铸铁或青铜的轴瓦上使用。械强度较低，通常将它贴附在软钢、铸铁或青铜的轴瓦上使用。锡基合金的热膨胀性质比铅基合金好，所以前者更适合于高速锡基合金的热膨胀性质比

19、铅基合金好，所以前者更适合于高速轴承，但价格较贵。轴承，但价格较贵。1）金属材料）金属材料如轴承合金、青铜、铝基材料、锌基合金、如轴承合金、青铜、铝基材料、锌基合金、减摩铸铁等；减摩铸铁等；2）多孔质金属材料（粉末冶金材料）；）多孔质金属材料（粉末冶金材料）；3）非金属材料）非金属材料如塑料、橡胶、硬木等。如塑料、橡胶、硬木等。2.轴承青铜轴承青铜铸锡锌铅青铜有很好的疲劳强度铸锡锌铅青铜有很好的疲劳强度，广泛用于一般轴承。铸锡磷，广泛用于一般轴承。铸锡磷青铜是很好的一种减摩材料，减摩性和耐磨性都很好，机械强青铜是很好的一种减摩材料，减摩性和耐磨性都很好，机械强度也较高，适用于度也较高，适用于重

20、载重载轴承。铜铅合金具有优良的抗胶合性能，轴承。铜铅合金具有优良的抗胶合性能，在高温时可以从摩擦表面析出铅，在铜基体上形成一层薄的敷在高温时可以从摩擦表面析出铅，在铜基体上形成一层薄的敷膜，起到润滑的作用。膜，起到润滑的作用。4.多孔质金属材料多孔质金属材料多孔质金属是一种粉末冶金材料，它具有多孔组织，采取措施使轴承所有细孔都充满润滑油的称为含油轴承，因此它具有自润滑性能。常用的含油轴承材料有多孔铁（铁石墨）与多孔青铜（青铜石墨）两种。3.黄铜：是铜与锌的合金，用于低速、中载且载荷平稳的黄铜：是铜与锌的合金，用于低速、中载且载荷平稳的场合。场合。6.塑料轴承塑料轴承:有自润滑性能，也可用油或水

21、润滑。有自润滑性能，也可用油或水润滑。优点：优点：1）摩擦系数较小；）摩擦系数较小；2）有足够的抗压强度和疲劳强度，可承受冲击载荷；）有足够的抗压强度和疲劳强度，可承受冲击载荷；3）耐磨性和跑合性好；）耐磨性和跑合性好；4）塑性好，可以嵌藏外来杂质，防止损伤轴颈。）塑性好，可以嵌藏外来杂质，防止损伤轴颈。缺点：导热性差（只有青铜的几百分之一），线膨胀系数大缺点：导热性差（只有青铜的几百分之一），线膨胀系数大（约为金属的（约为金属的310倍），吸水吸油后体积会膨胀，受载后有倍），吸水吸油后体积会膨胀，受载后有冷流性。冷流性。5. 铸铁：铸铁： 铸铁质脆，硬度高，价廉，易于加工，其中的石铸铁质脆，

22、硬度高，价廉，易于加工，其中的石墨起减磨作用。可以把轴瓦和轴承座做成整体使用。墨起减磨作用。可以把轴瓦和轴承座做成整体使用。 润滑的主要作用是：润滑的主要作用是：减小摩擦，降低磨损，同时还可起冷却、减小摩擦，降低磨损，同时还可起冷却、防尘、防锈、密封以及吸振防尘、防锈、密封以及吸振等作用。等作用。1.润滑的分类润滑的分类常用的润滑方式分为常用的润滑方式分为连续润滑连续润滑和和定期润滑定期润滑两种。两种。2.润滑剂润滑剂润滑剂按物理状态的不同，可分为润滑剂按物理状态的不同，可分为气体、液体、半固体和固体气体、液体、半固体和固体润滑剂润滑剂。普通机械中主要以。普通机械中主要以液体润滑剂和半固体润滑

23、液体润滑剂和半固体润滑剂为主。剂为主。（1）液体润滑剂）液体润滑剂 包括矿物油、动物油、植物油、合成润滑剂、水和其它含有添包括矿物油、动物油、植物油、合成润滑剂、水和其它含有添加剂的液体。加剂的液体。其中以矿物油应用最广。因其粘度品种多、挥发性低、惰性好、其中以矿物油应用最广。因其粘度品种多、挥发性低、惰性好、防腐性强价格较低等。防腐性强价格较低等。（2）气体润滑剂）气体润滑剂包括空气、水蒸气、氢气、氦气液态金属蒸气和其它工业气体。包括空气、水蒸气、氢气、氦气液态金属蒸气和其它工业气体。常用的是普通空气。适合用于轻载、高温或低温、高速等场合。常用的是普通空气。适合用于轻载、高温或低温、高速等场

24、合。12.3滑动轴承润滑滑动轴承润滑粘度：粘度：是流体流动时的内摩擦里的度量。是流体流动时的内摩擦里的度量。它反映了液体内部产它反映了液体内部产生相对运动时分子间内摩擦阻力的大小生相对运动时分子间内摩擦阻力的大小，是选用润滑油时的基，是选用润滑油时的基本参数。表示方法主要有本参数。表示方法主要有动力粘度动力粘度、运动粘度运动粘度和和相对粘度相对粘度。内油性：内油性：指润滑剂湿润或吸附于摩擦表面的性能。吸附能力愈指润滑剂湿润或吸附于摩擦表面的性能。吸附能力愈强，则润滑剂的油性就愈好。强，则润滑剂的油性就愈好。凝点：凝点：指润滑油不能流动时的温度。指润滑油不能流动时的温度。闪点：闪点：指润滑油在火

25、焰下闪烁的温度。指润滑油在火焰下闪烁的温度。（2）润滑脂的性能指标）润滑脂的性能指标锥入度：锥入度：是衡量润滑脂粘稠程度的指标。将一标准的锥体至于是衡量润滑脂粘稠程度的指标。将一标准的锥体至于25的润滑脂表面，经的润滑脂表面，经5s后，该锥体沉入脂内的深度。后，该锥体沉入脂内的深度。滴点：滴点：是指在规定的条件下，将润滑脂加热到从容器口中滴下是指在规定的条件下，将润滑脂加热到从容器口中滴下第一滴时的温度。第一滴时的温度。（3）半固态润滑剂（润滑脂）半固态润滑剂（润滑脂）在润滑油中加入增稠剂制成润滑脂。按增稠剂种类的不同，可在润滑油中加入增稠剂制成润滑脂。按增稠剂种类的不同，可分为钙基、钠基、锂

26、基润滑脂。用合成油制成的润滑脂称为合分为钙基、钠基、锂基润滑脂。用合成油制成的润滑脂称为合成脂。其粘性好，不易漏油，密封性好，使用方便，但摩擦阻成脂。其粘性好，不易漏油，密封性好，使用方便，但摩擦阻力大，适用于转速较低滚动轴承的润滑。力大，适用于转速较低滚动轴承的润滑。（4）固体润滑剂：）固体润滑剂：固体润滑剂主要有石墨、二硫化钼、动物蜡固体润滑剂主要有石墨、二硫化钼、动物蜡u、聚四氟乙烯、聚四氟乙烯、聚氯氟乙烯、尼龙和某些软金属（如铅、锡、铟等）。固体润聚氯氟乙烯、尼龙和某些软金属（如铅、锡、铟等）。固体润滑剂常用于自润滑轴承。滑剂常用于自润滑轴承。3、润滑剂的性能指标、润滑剂的性能指标（1）润滑油的性能指标：粘度、内油性、闪点、凝点、酸值、）润滑油的性能指标：粘度、内油性、闪点、凝点、酸值、残碳量等。残碳量等。四、润滑方式及润滑装置四、润滑方式及润滑装置 滑动轴承润滑的供油方式分为滑动轴承润滑的供油方式分为间歇式相连续式间歇式相连续式。 1、手工润滑、手工润滑 间歇式是利用油壶或油枪通过轴承座上的油孔由人工定时间歇式是利用油壶或油枪通