滑动轴承设计

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滑动轴承

1 概述

1.1滑动轴承的分类

滑动轴承按照承受载荷的方向主要分为:1)径向滑动轴承,主要承受径向载荷;2)推力滑动轴承,承受轴向载荷。

按照滑动表面间润滑状态的不同可分为:1)液体润滑轴承;2)不完全液体润滑轴承;3)自润滑轴承。

按照液体润滑承载机理不同,液体润滑轴承又分为1)液体动压润滑轴承;2)液体静压润滑轴承。

1.2滑动轴承的特点及应用

与滚动轴承相比,滑动轴承有如下特点:1)在高速重载下能正常工作,寿命长;2)精度高;3)滑动轴承能做成剖分式的,能满足特殊结构需要;4)液体摩擦轴承具有很好的缓冲和阻尼作用,可以吸收振动、缓和冲击;5)滑动轴承的径向尺寸比滚动轴承小;6)启动摩擦阻力较大;7)非液体摩擦滑动轴承具有结构简单、使用方便等优点。

2 滑动轴承的主要结构形式

2.1径向滑动轴承

2.1.1整体式径向滑动轴承

组成:轴承座(常为铸铁)、轴瓦(开油孔,内表面开油沟以送油)。

优点:结构简单。

缺点:1)磨损后,间隙无法调整;2)轴颈只能从一端装入,对中间轴颈的轴无法安装。

2.1.2剖分式径向滑动轴承

它是由轴承盖、轴承座、剖分轴瓦和联接螺栓等所组成。轴承中直接支承轴颈的零件是轴瓦。为了安装时容易对心,在轴承盖与轴承座的中分面上做出阶梯形的梯口。轴承盖应当适度压紧轴瓦,使轴瓦不能在轴承孔中转动。轴承盖上制有螺纹孔,以便安装油杯或油管。

当载荷垂直向下或略有偏斜时,轴承的中分面常为水平方向。若载荷方向有较大偏斜时,则轴承的中分面也斜着布置(通常倾斜45°,使中分平面垂直于或接近垂直于载荷)。

2.2推力滑动轴承

轴上的轴向力应采用推力轴承来承受。止推面可以利用轴的端面,也可在轴的中段做出凸肩或装上推力圆盘。后面将论述两平行平面之间是不能形成动压油膜的,因此须沿轴承止推面按若干块扇形面积开出楔形。

实心式空心式

单环式多环式

3 滑动轴承的失效形式及常用材料

3.1滑动轴承的失效形式

主要失效形式:1)磨粒磨损;2)刮伤;3)胶合;4)疲劳剥落;5)腐蚀

3.2轴承材料

3.2.1对轴承材料的要求

主要就是考虑轴承的这些失效形式,对轴承材料的要求如下:

(1)足够的抗拉强度、疲劳强度和冲击能力;

(2)良好的减摩性、耐磨性和抗胶合性;

(3)良好的顺应性,嵌入性和磨合性;

(4)良好的耐腐蚀性、热化学性能(传热性和热膨胀性)和调滑性(对油的吸附能力);

(5)良好的塑性。具有适应轴弯曲变形和其他几何误差的能力;

(6)良好的工艺性和经济性等。

3.2.2常用轴承材料

能同时满足上述要求的材料是难找的,但应根据具体情况满足主要使用要求。较常见的是用两层不同金属做成的轴瓦,两种金属在性能上取长补短。在工艺上可以用浇铸或压合的方法,将薄层材料粘附在轴瓦基体上。粘附上去的薄层材料通常称为轴承村。

滑动轴承的材料可分为金属材料、粉末冶金材料和非金属材料三类。下面介绍几种常用的轴瓦和轴承村材料:

1 金属材料

1)轴承合金。轴承合金(又称白含金、巴氏合金)有锡锑轴承合金和铅锑轴承合金两大类。

锡锑轴承合金的摩擦系数小,抗胶合性能良好,对油的吸附性强,耐蚀性好,易跑合,是优良的轴承材料,常用于高速、重载的轴承。但它的价格较贵且机械强度较差,因此只能作为轴承村材料而饶铸在钢、铸铁或青铜轴瓦上。用青铜作为轴瓦基体是取其导热性良好。这种轴承合金的熔点比较低,为了安全,在设计、运行中常将温度控制得比150 °C低30~40 °C。

铅锑轴承合金的各方面性能与锡锑轴承合金相近,但这种材料较脆,不宜承受较大的冲击载荷。它一般用于中速、中载的轴承。

2)青铜。

青铜的强度高,承载能力大,耐磨性与导热性都优于轴承合金。它可以在较高的温度(250℃)下工作。但它的可塑性差,不易跑合,与之相配的轴颈必须淬硬。

青铜可以单独做成轴瓦。为了节省有色金属,也可将青铜浇铸在钢或铸铁轴瓦内壁上。用作轴瓦材料的青铜,主要有锡青铜、铅青铜和铝青铜。在一般情况下,它们分别用于中速重载、中速中载和低速重载的轴承上。

3)黄铜。铸造黄铜用于滑动速度不高的轴承,综合性能不如轴承合金和青铜。

4)铝合金。铝合金强度高,导热性好,耐腐蚀性好,价格低。可用轧制的方法和低碳钢接合做成双金属轴承。铝合金抗胶合能力差,耐磨性差,要求轴颈表面的粗糙之比较小。

5)铸铁。铸铁是廉价的轴承材料,用于低速、轻载或不重要的轴承。

2 粉末冶金

用粉末冶金法(经制粉、成型、烧结等工艺)做成的轴承,具有多孔性组织,孔隙内可以贮存润滑油,常称为含油轴承。运转时,轴瓦温度升高,由于油的膨胀系数比金属大,因而自动进入摩擦表面起到润滑作用;不工作时油又回到孔隙中去。含油轴承加一次油可以使用较长时间,常用于加油不方便的场合。常用的粉末冶金材料有铁-石墨和青铜-石墨。

3 非金属材料

非金属材料包括塑料、硬木、橡胶和碳-石墨等。

木材具有多孔质结构,可用填充剂来改善其性能。采用木材制成的轴承,可在灰尘极多的的条件下工作。

橡胶轴承具有较大的弹性,能减轻振动使运转平稳,可以用水润滑,常用于潜水泵、砂石清洗机、钻机等有泥沙的场合。

塑料轴承具有摩擦系数低,可塑性、跑合性良好,耐磨、耐蚀,可以用水、油及化学溶液润滑等优点。但它的导热性差,膨胀系数较大,容易变形。为改善此缺陷,可将薄层塑料作为轴承衬材料粘附在金属轴瓦上使用。

常用轴瓦及轴承村材料的〔p〕、〔pv〕等数据。

4 轴瓦结构

轴瓦是滑动轴承中的重要零件。如图所示,径向滑动轴承的轴瓦内孔为圆柱形。若载荷方向向下,则下轴瓦为承载区,上轴瓦为非承载区。润滑油应由非承载区引入,所以在顶部开进油孔。在轴瓦内表面,以进油口为中心沿纵向、斜向或横向开有油沟,以利于润滑油均匀分布在整个轴颈上。油沟的形式很多,如图所示。一般油沟与轴瓦端面保持一定距离,以防止漏油。

油沟(非承载轴瓦)

轴瓦分为剖分式和整体式结构。

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