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滑动轴承

滑动轴承简介

滑动轴承(sliding bearing),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,滑动表面被润滑油分开而不发生直接接触,还可以大大减小摩擦损失和表面磨损,油膜还具有一定的吸振能力。但起动摩擦阻力较大。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摩擦性质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(PTFE)、改性聚甲醛(POM)、等。

 

滑动轴承应用场合一般在低速重载工况条件下,或者是维护保养及加注润滑油困难的运转部位。

滑动轴承分类

1、非完全流体润滑轴承

 

一般采用润滑脂、油绳与滴油形式润滑,轴径与轴承表面得不到足够润滑剂,液体油膜不连续。结构简单,摩擦因数较大,磨损较大。

 

1)径向滑动轴承

 

a、整体式

 

轴与轴瓦之间的间隙不能调整,结构简单,轴颈只能从轴端装拆。一般用于转速低,轻载而且装拆允许的机器上。

 

b、剖分式

 

轴与轴瓦之间的间隙可以调整,安装简单。当机器装拆有困难时,常采用这种方式。

 

c、轴瓦可在轴承座中适当的摆动,以适应轴在弯曲时所产生的偏斜。用于传动轴有偏斜的场合,其中关节轴承适用于相互有摆动的杆件交接处承受径向载荷。

 

2)止推滑动轴承

 

常用平面止推滑动轴承,由于缺乏液体摩擦的条件,而处于不完全流体润滑状态,需与向心轴承同时使用。用于承受轴向力的场合。

 

3)粉末冶金轴承(含油轴承)

 

具有多孔性,油存于孔隙中,在较长的时间里不添加润滑油而能自动润滑,保证正常工作,但由于其材质比较松软,故承受载荷能力较低。用于轻载,低速和不易加油的情况。

 

4)塑料轴承

 

与金属轴承相比,塑料轴承重量轻,维护简便。化学稳定性好,耐磨性和耐疲劳强度高,且具有减振、吸声、自润滑性、绝缘和自熄性。但热膨胀系数大,导热系数低,吸湿性较大,强度和尺寸稳定性不如金属。用于速度不高或散热性好的地方,工作温度不宜超过65℃,瞬时工作温度不超过80℃。

 

5)橡胶轴承

 

能吸收振动和冲击力,在有杂质的环境中耐磨、耐腐蚀性好,但其单位强度较金属低耐热性差,不适合在高温及与油类或有机溶剂相接触的环境中使用。用于船舶轴管中的轴承须减振及腐蚀环境下工作。

 

6)木轴承

木轴承质轻价廉,能吸收冲击,对轴的偏斜敏感性小,但强度低,导热性及耐湿性、耐磨性差。用于轻载须减振情况,如农业机械圆盘耙轴承、大粒矿石输送泵轴承等。

 

2、流体润滑轴承

 

1)液体动压轴承

 

轴颈与轴承工作表面间被油膜完全隔开。动压轴承必须具备:①轴承有足够的转速;②有足够的供油量,润滑油具有一定的粘度;③轴颈与轴承工作表面之间具有适当的间隙。多油楔动压轴承可满足轴的高精度回转要求,寿命长。用于高转速及高精度机械,如离心压缩机的轴承等。

 

2)液体静压轴承

 

轴颈与轴承被外界供给的一定压力的承载油膜完全隔开,油膜的形成不受相对滑动速度的限制,在各种速度(包括速度为零)下均有较大承载能力。轴的稳定性好,可满足轴的高精度回转要求,摩擦因数小,机械效率高,寿命长。

 

3)气体动压、静压轴承

 

气体动压、静压轴承,用空气或其他气体作润滑剂,摩擦因数小,机械效率高,可满足告诉运转的要求。气体轴承用作陀螺转子、电视录像机轴承。

 

3、无润滑轴承(塑料、碳石墨轴承)

 

在无润滑油或油脂的状态下运转。应用较少。

 

4、其他

 

1)固体润滑轴承

 

用石墨、二硫化钼、酞青染料、聚四氟乙烯等固体润滑剂润滑。用于极低温、高温、高压、强辐射、太空、真空等特殊工况条件下。

 

2a、磁流轴承 用磁流体作润滑剂;

 

b、静电轴承 用电力场使轴悬浮;

 

c、磁力轴承 用磁力场使轴悬浮。

 

多用于高速机械及仪表中。

滑动轴承的结构

滑动轴承一般由轴瓦与轴承座构成。滑动轴承根据它所承受载荷的方向,可分为向心滑动轴承(主要承受径向载荷)和推力滑动轴承(主要承受轴向载荷)。常用向心滑动轴承的结构形式有整体式和剖分式两种。

 

1、整体式滑动轴承

 

是一种常见的整体式向心滑动轴承,用螺栓与机架连接。轴承座孔内压入用减摩材料制成的轴瓦(或叫轴套),在轴承座顶部装有油杯,轴套上有进油孔,内表面开轴向油沟以分配润滑油润滑。

 

整体式滑动轴承的最大优点是构造简单,但轴承工作表面磨损过大时无法调整轴承间隙;轴颈只能从端部装入,这对粗重的轴或具有中间轴颈的轴安装不便,甚至无法安装。为克服这两个缺点,可采用剖分式滑动轴承。

 

2、剖分式滑动轴承

 

剖分式滑动轴承由轴承座、轴承盖、剖分轴瓦(分为上、下瓦)及连接螺栓等组成。轴承的剖分面应与载荷方向近于垂直,多数轴承剖分面是水平的,也有斜的。轴承盖与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。它的轴瓦磨损后的轴承间隙可用减少剖分面处的金属垫片或刮配轴瓦金属的办法来调整。

 

剖分式滑动轴承装拆方便,轴瓦与轴的间隙可以调整,应用较广泛。

滑动轴承的轴瓦结构和轴承材料

轴瓦分为剖分式和整体式结构。为了改善轴瓦表面的摩擦性质,常在其内径面上浇铸一层或两层减摩材料,通常称为轴承衬,所以轴瓦又有双金属轴瓦和三金属轴瓦。

 

轴承材料

 

轴瓦或轴承是滑动轴承的重要零件,轴瓦和轴承衬的材料统称为轴承材料。由于轴瓦或轴承衬与轴颈直接接触,一般轴颈部分比较耐磨,因此轴瓦的主要失效形式是磨损。轴瓦的磨损与轴颈的材料、轴瓦自身材料、润滑剂和润滑状态直接相关,选择轴瓦材料应综合考虑这些因素,以提高滑动轴承的使用寿命和工作性能。

轴承的材料有

 

1)金属材料,如轴承合金、青铜、铝基合金、锌基合金等;

 

2)多孔质金属材料(粉末冶金材料);

 

3)非金属材料。

 

其中:

 

轴承合金:轴承合金又称白合金,主要是锡、铅、锑或其它金属的合金,由于其耐磨型好、塑性高、跑合性能好、导热性好和抗胶和性好及与油的吸附性好,故适用于重载、高速情况下,轴承合金的强度较小,价格较贵,使用时必须浇筑在青铜、钢带或铸铁的轴瓦上,形成较薄的涂层。

 

多孔质金属材料:多孔质金属是一种粉末材料,它具有多孔组织,若将其浸在润滑油中,使微孔中充满润滑油,变成了含油轴承,具有自润滑性能。多孔质金属材料的韧性小,只适应于平稳的无冲击载荷及中、小速度情况下。

 

轴承塑料:常用的轴承塑料有酚醛塑料、尼龙、聚四氟乙烯等,塑料轴承有较大的抗压强度和耐磨性,可用油和水润滑,也有自润滑性能,但导热性差。

滑动轴承的主要故障

滑动轴承在工作时由于轴颈与轴瓦的接触会产生摩擦,导致表面发热、磨损甚而“咬死”,所以在设计轴承时,应选用减摩性好的滑动轴承材料制造轴瓦,选择合适的润滑剂并采用合适的供应方法,改善轴承的结构以获得厚膜润滑等。

 

1、瓦面腐蚀:光谱分析发现有色金属元素浓度异常;铁谱中出现了许多有色金属成分的亚微米级磨损颗粒;润滑油水分超标、酸值超标。

 

2、轴颈表面腐蚀:光谱分析发现铁元素浓度异常,铁谱中有许多铁成分的亚微米颗粒,润滑油水分超标或酸值超标。

 

3、轴颈表面拉伤:铁谱中有铁系切削磨粒或黑色氧化物颗粒,金属表面存在回火色。

 

4、瓦背微动磨损:光谱分析发现铁浓度异常,铁谱中有许多铁成分亚微米磨损颗粒,润滑油水分及酸值异常。

 

5、轴承表面拉伤:铁谱中发现有切削磨粒,磨粒成分为有色金属。

 

6、瓦面剥落:铁谱中发现有许多大尺寸的疲劳剥落合金磨损颗粒、层状磨粒。

 

7、轴承烧瓦:铁谱中有较多大尺寸的合金磨粒及黑色金属氧化物。

滑动轴承结构设计应注意的问题

滑动轴承是面接触的,所以接触面间要保持一定的油膜,因此设计时应注意以下这几个问题:

 

1、要使油膜能顺利地进入摩擦表面。

 

2、油应从非承载面区进入轴承。

 

3、不要使全环油槽开在轴承中部。

 

4、如油瓦,接缝处开油沟。

 

5、要使油环给油充分可靠。

 

6、加油孔不要被堵。

 

7、不要形成油不流动区。

 

8、防止出现切断油膜的锐边和棱角。

滑动轴承脂的性能与选用

滑动轴承也可用润滑脂来润滑,在选择润滑脂时应考虑下列几点:

 

1)轴承载荷大,转速低时,应选择锥入度小的润滑脂,反之要选择锥入度大的。高速轴承选用锥入度小些、机械安定性好的润滑脂。特别注意的是润滑脂的基础油的粘度要低一些。

 

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,注意不要超过润滑脂的允许使用温度范围。

 

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)选用具有较好粘附性的润滑脂。


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