滑动轴承的失效形式
滑动轴承概述
滑动轴承概述轴承轴承支承轴及轴上零件，保证轴的旋转精度。
根据轴承工作的摩擦性质，可分为滑动轴承和滚动轴承。
滑动轴承具有工作平稳、无噪音、径向尺寸小、耐冲击和承载能力大等优点。
而滚动轴承是标准零件，成批量生产成本低，安装方便，广泛应用。
对于初学者来讲，滚动轴承的类型选择；寿命计算；组合设计是比较难掌握。
因此，滚动轴承的寿命计算和组合设计是本章讨论的重点。
§11—1 滑动轴承概述一、滑动轴承的类型滑动轴承按其承受载荷的方向分为：（1）径向滑动轴承，它主要承受径向载荷。
（2）止推滑动轴承，它只承受轴向载荷。
滑动轴承按摩擦（润滑）状态可分为液体摩擦（润滑）轴承和非液体摩擦（润滑）轴承。
（1）液体摩擦轴承（完全液体润滑轴承）液体摩擦轴承的原理是在轴颈与轴瓦的摩擦面间有充足的润滑油，润滑油的厚度较大，将轴颈和轴瓦表面完全隔开。
因而摩擦系数很小，一般摩擦系数=0.001～0.008。
由于始终能保持稳定的液体润滑状态。
这种轴承适用于高速、高精度和重载等场合。
（2）非液体摩擦轴承（不完全液体润滑轴承）非液体摩擦轴承依靠吸附于轴和轴承孔表面的极薄油膜，单不能完全将两摩擦表面隔开，有一部分表面直接接触。
因而摩擦系数大，=0.05～0.5。
如果润滑油完全流失，将会出现干摩擦。
剧烈摩擦、磨损，甚至发生胶合破坏。
二、滑动轴承的特点优点：（1）承载能力高；（2）工作平稳可靠、噪声低；（3）径向尺寸小；（4）精度高；（5）流体润滑时，摩擦、磨损较小；（6）油膜有一定的吸振能力缺点：（1）非流体摩擦滑动轴承、摩擦较大，磨损严重。
（2）流体摩擦滑动轴承在起动、行车、载荷、转速比较大的情况下难于实现流体摩擦；（3）流体摩擦、滑动轴承设计、制造、维护费用较高。
§11—2 滑动轴承的结构和材料一、径向滑动轴承1．整体式滑动轴承整体式滑动轴承结构如图所示，由轴承座1和轴承衬套2组成，轴承座上部有油孔，整体衬套内有油沟，分别用以加油和引油，进行润滑。
2010级第十章滑动轴承解读
教学基本要求
滑动轴承
1．了解摩擦状态、滑动轴承的类型、特点和应用 2．了解滑动轴承的结构、材料及润滑 3．掌握滑动轴承的失效形式及设计准则 4．掌握油膜承载机理及液体滑动轴承的设计计算方法 重点与难点 1．滑动轴承的失效形式及设计准则 2．压力油膜承载机理
10．1
滑动轴承的分类
概述
根据所承受载荷的方向、滑动轴承可分为径向轴承、推力轴承两大类。 根据轴系和拆装的需要，滑动轴承可分为整体式和剖分式两类。 根据颈和轴瓦间的摩擦状态，滑动轴承可分为液体摩擦滑动轴承和 非液体摩擦滑动轴承 根据工作时相对运动表面间油膜形成原理的不同，液体摩擦滑 动轴承又分为液体动压润滑轴承和液体静压润滑轴承，简称动 压轴承和静压轴承。
在跑合阶段结束后应清洗零件，更换润滑油。
磨损分类
按照磨损的机理以及零件表面磨损状态的不同 把磨损分为： 1.磨粒磨损
由于摩擦表面上的硬质突出物或从外部进入摩擦表面的硬 质颗粒，对摩擦表面起到切削或刮擦作用，从而引起表层材 料脱落的现象，称为磨粒磨损。
减轻磨粒磨损：满足润滑条件，合理地选择摩擦副的材 料、降低表面粗糙度值以及加装防护密封装置等。
一.润滑剂
1.润滑油
主要有矿物油、合成油、动植物油等，其中应用最广 泛的为矿物油。 粘度的大小表示了液体流动时其内摩擦阻力的大小，粘度 愈大，内摩擦阻力就愈大，液体的流动性就愈差。
粘度可用动力粘度、运动粘度、条件粘度（恩氏粘度）等 表示。我国的石油产品常用运动粘度来标定。
1 ）粘度：
牛顿的粘性液体的摩擦定律
n——轴颈转速(r/min)
[pv]——pv的许用值(N/mm2.m/s)
3）验算轴承的vm 值
m
d m n
滑动轴承复习题
选择题 1、验算滑动轴承最小油膜厚度hmin的目的是＿＿。 A、确定轴承是否能获得液体摩擦 B、控制轴承的发热量 C、计算轴承内部的摩擦阻力 D、控制轴承的压强p 2、巴氏合金用来制造＿＿。 A、单层金属轴瓦 B、双层或多层金属轴瓦 C、含油轴承轴瓦 D、非金属轴瓦 3、在滑动轴承材料中，＿＿通常只用作双金属轴瓦的表层材料。 A、铸铁 B、巴氏合金 C、铸造锡磷青铜 D、铸造黄铜 4、液体摩擦动压径向轴承的偏心距e随＿＿而减小。 A、轴颈转速n的增加或载荷F的增大 B、轴颈转速n的增加或载荷F的减少 C、轴颈转速n的减少或载荷F的减少 D、轴颈转速n的减少或载荷F的增加 5、非液体摩擦滑动轴承，验算pv<[pv]是为了防止轴承＿＿。 A、过度磨损 B、过热产生胶合 C、产生塑性变形 D、发生疲劳点蚀
1.滑动轴承的半径间隙与轴承的半径之比称为 轴承的偏心距与半径间隙的比值称为
间隙， 。 。
2．随着轴转速的提高，液体动压向心滑动轴承的偏心率会 3.液体摩擦动压滑动轴承的轴瓦上的油孔、油沟的位置应开 在 。
4.对非液体摩擦滑动轴承，为防止边界膜破裂，轴承过度磨损， 应校核 ，为防止轴承温升过高产生胶合，应校 核 。 5.液体动压润滑滑动轴承的偏心率X的值在０一1之间变化，当 X值越大时，最小油膜厚度hmin ，轴承的承载量 系数Cp 。
10.问：在不完全液体润滑滑动轴承设计中，限制pv 值的主要目的是什么？ 11.问：液体动压油膜形成的必要条件是什么？ 12.问：保证液体动力润滑的充分条件是什么？ 13.问：试分析液体动力润滑轴承和不完全液体润滑轴 承的区别，并讨论它们各自适用的场合。 14.问：在设计滑动轴承时，相对间隙ψ的选取与速度 和载荷的大小有何关系？ 15.问：止推滑动轴承常用的结构形式有哪些？ 16.问：为什么止推轴承通常不用实心式轴颈？ 17.问：验算滑动轴承的压力p、速度v和压力与速度 的乘积pv，是不完全液体润滑轴承设计中的内容，对 液体动力润滑轴承
滑动轴承
普通圆柱蜗杆传动的主要参数
主要参数( 阿基米德蜗杆)
● 模数 m 和压力角α
中间平面
— 包含蜗杆轴线并垂直与蜗轮轴线的平面
的蜗蜗轮杆加蜗相工杆模同数轴—面滚刀蜗滚轮模制端数，面其蜗压几杆力标何轴角准面参模数数及蜗压直轮力径端角面与相配
在中间平面内相当于齿条与齿轮的啮合
正确啮合条件： mx1 = mt2 = m
滚动轴承的寿命计算
轴承寿命：轴承中任一滚动体或内、外圈滚道上出现疲劳点蚀 以前所经历的总转数或在一定转速下所经历的工作小时数。
轴承的基本额定寿命：一批相同的轴承，在相同的条件下运转， 其中90%的轴承不发生疲劳点蚀前所转过的总转数或在一定的 转速下运转的总小时数。
一、滚动轴承寿命计算的基本公式
轴承寿命的疲劳曲线：
Lh
106 60n
C P
h
C——基本额定动负荷，衡量轴承工作能力的主要指标。
基本额定动负荷有两种：
1、径向额定动负荷—主要承受径向负荷的向心轴承（深沟球 轴承、角接触球轴承、圆锥滚子轴承），用Cr表示；
2、轴向额定动负荷—主要承受轴向负荷的推力轴承,用Ca表示。
正常工作温度（1200C）时的额定动负荷C值可查有关手册。
抗冲击能力较差，高速时噪声 大，工作寿命不及液体摩擦滑 动轴承，径向尺寸比滑动轴承 大
滚动轴承的代号
前置代号
基本代号
后置代号
类型代号
尺寸系列代号
内径代号
前置代号：用于表示轴承的分部件，字母表示；
由轴承的宽度系列和直径系列代号
后字分又0用级136780置母别如— — — — —数—，调圆角圆推代或用：字深共心锥接锥力或沟号数轴C6球滚触滚球、字球个：字承轴子球子轴母轴A级用表的承轴轴轴承表C承别于示公承承承和示2，表；差B2表、依示如等2示次轴：级8内、内2由承接分（ 宽 012350径11113— — — 、 、部-2度高的触别027524尺位 窄 正 宽 469系结、— —级结角为寸5数 ； 常 ；列5构特 特到构为2字 ；0：级宽 宽0的）低、1及； 。5、组不级0公5、4成0同，级差00000202。代d以10132直5。— —其、及/—0号345上和径特 轻— —代5材特系级轻 ；4中 重/轻号料0内列；；。、0；的分的径：6角级别特接、为殊触6：要x轴级/求P承2和，、， /P4、/P5、/P6、/P6x和/P0。
第十二章_滑动轴承
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
与轴中心线方向一致。 （3）径向止推滑动轴承，又称复合滑动轴承，同时动压润滑轴承、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 等。 3.按轴承所使用的润滑剂分 液体润滑轴承、气体润滑轴承、脂润滑轴承和固体润滑轴承 等。
（4）固体润滑剂： 固体润滑剂主要有石墨、二硫化钼、动物蜡u、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 滑剂常用于自润滑轴承。
3、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、 残碳量等。
四、润滑方式及润滑装置 滑动轴承润滑的供油方式分为间歇式相连续式。 1、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
（1）整体式结构 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。 优点：构造简单，价格较低，常 用于低速、载荷不大的间歇工作 的机器上。 缺点：
1）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 装不便。
（2）剖分式结构轴承
剖分式轴承由轴承座、轴承盖、剖 分轴瓦、轴承盖螺柱等组成
3、油环润滑 如图14—19所示，将一油环套在轴颈上，油环下部浸在
油中，当轴颈旋转时，靠摩擦力带动油环旋转，从而把油 带入轴承进行润滑。
4、压力循环润滑
这是利用油泵将润滑油经输油管送入轴承的高效润滑方式， 供油充分、散热性好，压力及供油量均可调节。但结构复杂、 费用高。因而多用于高速、重载轴承的润滑。
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 的轴承衬的脱落。
河科大机械设计作业第12.13章作业解答[1]
![河科大机械设计作业第12.13章作业解答[1]](https://img.taocdn.com/s3/m/b711f5d0ce2f0066f5332219.png)
第十二章滑动轴承一、分析与思考题12-20 在滑动轴承上开设油孔和油槽时应注意哪些问题？答： 1、应开设在非承载区；2、油槽沿轴向不能开通。
12-21 一般轴承的宽径比在什么范围内？为什么宽径比不宜过大或过小？答：一般B/d为0.3—1.5；B/d过小，承载面积小，油易流失，导至承载能力下降。
但温升低；B/d过大，承载面积大，油易不流失，承载能力高。
但温升高。
12-22 滑动轴承常见的失效形式有哪些？答：磨粒磨损，刮伤，咬粘（胶合），疲劳剥落和腐蚀。
12-23 对滑动轴承材料的性能有哪几方面的要求？答： 1、良好的减摩性，耐磨性和抗咬粘性。
2、良好的摩擦顺应性，嵌入性和磨合性。
3、足够的强度和抗腐蚀能力。
4、良好的导热性、工艺性、经济性。
12-24 在设计滑动轴承时，相对间隙ψ的选取与速度和载荷的大小有何关系？答：速度愈高，ψ值应愈大；载荷愈大，ψ值应愈小。
12-25 验算滑动轴承的压力p、速度v和压力与速度的乘积pv，是不完全液体润滑滑轴承设计的内容，对液体动力润滑滑动轴承是否需要进行此项验算？为什么？答：也应进行此项验算。
因在起动和停车阶段，滑动轴承仍处在不完全液体润滑状态。
另外，液体动力润滑滑动轴承材料的选取也是根据[p]、[pv]、[v]值选取。
12-26 试说明液体动压油膜形成的必要条件。
答： 相对滑动的两表面间必须形成收敛的楔形间隙；有相对速度，其运动方向必须使油由大端流进，小端流出； 润滑油必须有一定的粘度，且充分供油； 12-27 对已设计好的液体动力润滑径向滑动轴承，试分析在仅改变下列参数之一时，将如何影响该轴承的承载能力。
⑴ 转速n=500r/min 改为n=700r/min ； ⑵ 宽径比B/d 由1.0改为0.8;⑶ 润滑油由采用46号全损耗系统用油改为68号全损耗系统用油 ⑷ 轴承孔表面粗糙度由R z =6.3μm 改为R z =3.2μm 。
答：（1）承载能力↑ （2）承载能力↓ （3）η↑，承载能力↑（4）R Z ↓，允许h min ↓，偏心率↑，承载能力↑。
滑动轴承常见失效形式
非金属材料
1) 轴承合金（白合金、巴氏合金） 是锡、铅、锑、铜等金属的合金， 锡或铅为基体。 优点： f 小，抗胶合性能好、对油的吸附性强、耐腐 蚀性好、容易跑合、是优良的轴承材料，常用于高速、 重载的轴承。 缺点：价格贵、机械强度较差； 只能作为轴承衬材料浇注在钢、铸铁、或青铜轴瓦上。 工作温度：t<120℃
§16-3 滑动轴承的失效形式及常用材料
一、滑动轴承常见失效形式 磨粒磨损----进入轴承间隙的硬颗粒有的随轴一起转动， 对轴承表面起研磨作用。 刮伤----进入轴承间隙的硬颗粒或轴径表面粗糙的微观 轮廓尖峰，在轴承表面划出线状伤痕。 胶合----当瞬时温升过高，载荷过大，油膜破裂时或供 油不足时，轴承表面材料发生粘附和迁移，造成轴承 损伤。 疲劳剥落----在载荷得反复作用下，轴承表面出现与滑 动方向垂直的疲劳裂纹，扩展后造成轴承材料剥落。 腐蚀----润滑剂在使用中不断氧化，所生成的酸性物质 对轴承材料有腐蚀，材料腐蚀易形成点状剥落。
1) 2) 3) 4) 减摩性----材料副具有较低的摩擦系数。 耐磨性----材料的抗磨性能，通常以磨损率表示。 抗胶合----材料的耐热性与抗粘附性。 摩擦顺应性----材料通过表层弹塑性变形来补偿轴承滑动表 面初始配合不良的能力。 5) 嵌入性----材料容纳硬质颗粒嵌入，从而减轻轴承滑动表面 发生刮伤或磨粒磨损的性能。 6) 磨合性----轴瓦与轴颈表面经短期轻载运行后，形成相互吻 合的表面形状和粗糙度的能力。
此外还应有足够的强度和抗腐蚀能力、良好的导热 能同时满足这些要求的材料是难找的， 性、工艺性和经济性。 但应根据具体情况主要的使用要求。 工程上常用浇铸或压合的方法将两种不同的金属组 合在一起，性能上取长补短。 (二)常用轴承材料 滑 动 轴 承 材质金属材料
轴承损坏方式及分析
轴承损坏的形式轴承是精密的机械基础件。
由于科技进步的迅速发展，客户对轴承产品质量的要求越来越高。
制造厂提供符合标准、满足主机使用性能的高质量的产品固然重要，但正确使用轴承更为重要。
笔者在近儿年从事摩托车专用轴承的技术工作中，经常碰到这样的问题，即轴承经检测是合格的，但装机后轴承出现卡滞或使用时的早期止转失效。
主要表现转动卡滞感、工作面严重剥落，保持架严重磨损乃至扭曲与断裂。
经失效结果分析表明，属于轴承本身质量问题并不多，多数是由于安装使用不当所造成。
为此，笔者认为有必要就轴承常见的失效模式与机理作些肤浅的综述，以期起到一个抛砖引玉的作用。
一、轴承的失效机理1.接触疲劳失效接触疲劳失效系指轴承工作表面受到交变应力的作用而产生失效。
接触疲劳剥落发生在轴承工作表面，往往也伴随着疲劳裂纹，首先从接触表面以下最大交变切应力处产生，然后扩展到表面形成不同的剥落形状，如点状为点蚀或麻点剥落，剥落成小片状的称浅层剥落。
由于剥落面的逐渐扩大，而往往向深层扩展，形成深层剥落。
深层剥落是接触疲劳失效的疲劳源。
2.磨损失效磨损失效系指表面之间的相对滑动摩擦导致其工作表面金属不断磨损而产生的失效。
持续的磨损将引起轴承零件逐渐损坏，并最终导致轴承尺寸精度丧失及其它相关问题。
磨损可能影响到形状变化，配合间隙增大及工作表面形貌变化，可能影响到润滑剂或使其污染达到一定程度而造成润滑功能完全丧失，因而使轴承丧失旋转精度乃至不能正常运转。
磨损失效是各类轴承常见的失效模式之一，按磨损形式通常可分为最常见的磨粒磨损和粘着磨损。
磨粒磨损系指轴承工作表面之间挤入外来坚硬粒子或硬质异物或金属表面的磨屑且接触表面相对移动而引起的磨损，常在轴承工作表面造成犁沟状的擦伤。
硬质粒子或异物可能来自主机内部或来自主机系统其它相邻零件由润滑介质送进轴承内部。
粘着磨损系指山于摩擦表面的显微凸起或异物使摩擦面受力不均，在润滑条件严重恶化时，因局部摩擦生热，易造成摩擦面局部变形和摩擦显微焊合现象，严重时表面金属可能局部熔化，接触面上作用力将局部摩擦焊接点从基体上撕裂而增大塑性变形。
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滑动轴承的失效形式
1、磨粒磨损----进入轴承间隙的硬颗粒有的随轴一起转动，对轴承表面起研磨作用。
2、刮伤----进入轴承间隙的硬颗粒或轴径表面粗糙的微观轮廓尖峰，在轴承表面划出线状伤痕。
3、胶合----当瞬时温升过高，载荷过大，油膜破裂时或供油不足时，轴承表面材料发生粘附和迁移，造成轴承损伤。
4、疲劳剥落----在载荷得反复作用下，轴承表面出现与滑动方向垂直的疲劳裂纹，扩展后造成轴承材料剥落。
5、腐蚀----润滑剂在使用中不断氧化，所生成的酸性物质对轴承材料有腐蚀，材料腐蚀易形成点状剥落。
6、气蚀---气流冲蚀零件表面引起的机械磨损；
7、流体侵蚀---流体冲蚀零件表面引起的机械磨损；
8、电侵蚀---电化学或电离作用引起的机械磨损；
9、微动磨损----发生在名义上相对静止，实际上存在循环的微幅相对运动的两个紧密接触的表面上。
轴瓦磨损
疲劳点蚀
安装不正确引起的损坏
在安装时,如果轴瓦安装不正确,引起扭曲或局部接触,在工作时就很容易使轴瓦局部损坏。
磨粒磨损
进入轴承间隙间的硬颗粒（如灰尘、砂粒等）有的嵌入轴承表面，有的游离于间隙中并随轴一起转动，它们都将对轴颈和轴承表面起研磨作用。
在起动、停车或轴颈发生边缘接触时，它们都加剧轴承磨损，
导致几何形状改变、精度丧失，轴间隙加大，使轴承性能在预期寿命前急剧恶化
非金属外部颗粒磨损结果(200:1) 金属外部颗粒磨损结果(100:1)
咬粘（胶合）
当轴承温升过高，载荷过大，油膜破裂时，在润滑油供应不足条件下，轴颈和轴的相对运动表面材料发生粘附和迁移，从而造成轴承
损坏。
咬粘有时甚至可能导致相对运动中止。
疲劳剥落
在载荷反复作用下，轴承表面出现与滑动方向垂直的疲劳裂纹，当裂纹向轴承衬与衬背结合面扩展后，造成轴承衬材料的剥落。
它与轴承衬和衬背因结合不良或结合力不足造成轴承衬的剥离有些相似，但疲劳剥落周边不规则，结合不良造成的剥离则周边比较光滑。
腐蚀
润滑剂在使用中不断氧化，所生成的酸性物质对轴承材料有腐蚀性，特别是对铸造铜铅合金中的铅，易受腐蚀而形成点状的脱落。
氧对锡基巴氏合金的腐蚀，会使轴承表面形成一层由SnO2和SnO混合组成的黑色硬质覆盖层，它能擦伤轴颈表面，并使轴承间隙变小。
此外，硫对含银或含铜的轴承材料的腐蚀，润滑油中水分对铜铅合金的腐蚀，都应予以注意。
受腐蚀而形成点状的脱落
此外，由于工作条件不同，滑动轴承还可能出现气蚀、流体侵蚀、电侵蚀和微动磨损等损伤。
气蚀
电侵蚀。