滑動軸承教案

1、課 型： 理論講授教學(xué)目的： 使學(xué)生會選用滑動軸承的結(jié)構(gòu)和材料教學(xué)要求： 掌握非液體摩擦滑動軸承的設(shè)計。重點： 非液體摩擦滑動軸承難點： 形成液體摩擦的條件教 具： 掛圖，多媒體教學(xué)方法與手段：圖表分析，說明結(jié)論，實例講解實施步驟：引入： 同學(xué)們，雖然滾動軸承有一系列優(yōu)點，在一般機械中獲得廣泛的應(yīng)用，但是在高速、高精度、重載、結(jié)構(gòu)上要求剖分等場合下，滑動軸承則獲得廣泛使用。正題：初步采用的方法:概念的理解，用舉例法引入滑動軸承的概念?；瑒虞S承的特點、類型及應(yīng)用滑動軸承按其摩擦性質(zhì)可以分為液體滑動摩擦軸承和非液體滑動摩擦軸承兩類液體滑動摩擦軸承：由于在液體滑動軸承中，軸頸和軸承的工作表面被一層潤

2、滑油膜隔開，兩零件之間沒有直接接觸，軸承的阻力只是潤滑油分子之間的摩擦，所以摩擦系數(shù)很小，一般僅為0.0010.008。這種軸承的壽命長、效率高，但是制造精度要求也高，并需要在一定的條件下才能實現(xiàn)液體摩擦。非液體滑動摩擦軸承：非液體滑動摩擦軸承的軸頸與軸承工作表面之間雖有潤滑油的存在，但在表面局部凸起部分仍發(fā)生金屬的直接接觸。因此摩擦系數(shù)較大，一般為0.10.3，容易磨損，但結(jié)構(gòu)簡單，對制造精度和工作條件的要求不高，故此在機械中得到廣泛使用。在機械中，雖然廣泛采用滾動軸承，但在許多情況下又必須采用滑動軸承。這是因為滑動軸承有其獨特的優(yōu)點是滾動軸承不能代替的?；瑒虞S承的主要優(yōu)點是：1）結(jié)構(gòu)簡單，

3、制造、加工、拆裝方便；2）具有良好的耐沖擊性和良好的吸振性能，運轉(zhuǎn)平穩(wěn)，旋轉(zhuǎn)精度高；3）壽命長。但是也有其缺點，主要有：1）維護復(fù)雜，對潤滑條件較高；2）邊界潤滑軸承，摩擦損耗較大。因而在大型汽輪機、發(fā)電機、壓縮機、軋鋼機及高速磨床上多采用滑動軸承。此外，在低速而帶有沖擊載荷的機器中，如水泥攪拌器、滾筒清砂機、破碎機等沖壓機械、農(nóng)業(yè)機械中也多采用滑動軸承。滑動軸承的結(jié)構(gòu)1、徑向滑動軸承常用的徑向滑動軸承，我國已經(jīng)制定了標準，通常情況下可以根據(jù)工作條件進行選用。徑向滑動軸承可以分為整體式和剖分式（對開式）兩大類。（1）整體式徑向滑動軸承整體式滑動軸承（JB/T2560-91），如圖所示為整體式滑

4、動軸承。它由軸承座和軸承套組成。軸承套壓裝在軸承座孔中，一般配合為H8/s7。軸承座用螺栓與機座聯(lián)接，頂部設(shè)有安裝注油油杯的螺紋孔。軸套上開有油孔，并在其內(nèi)表面開油溝以輸送潤滑油。這種軸承結(jié)構(gòu)簡單、制造成本低，但當滑動表面磨損后無法修整，而且裝拆軸的時候只能作軸向移動，有時很不方便，有些粗重的軸和中間具有軸頸的軸（如內(nèi)燃機的曲軸）就不便或無法安裝。所以，整體式滑動軸承多用于低速、輕載和間歇工作的場合，例如手動機械、農(nóng)業(yè)機械中，等。這類軸承座的標記為：HZ軸承座JB/T2560，其中H表示滑動軸承座，Z表示整體式，表示軸承內(nèi)徑（單位mm）。標準規(guī)格為：HZ020140 。（2）剖分式滑動軸承剖分

5、式滑動軸承是由軸承蓋、軸承座、剖分軸瓦和螺栓組成。對開式二（四）螺栓正滑動軸承（JB/T2561-91或JB/T2562-91），如圖所示。圖133軸承座水平剖分為軸承座和軸承蓋兩部分，并用二（或四）個螺栓聯(lián)接。為了防止軸承蓋和軸承座橫向錯動和便于裝配時對中，軸承蓋和軸承座的剖分面做成階梯狀。對開式滑動軸承在裝拆軸時，軸頸不需要軸向移動，裝拆方便。另外，適當增減軸瓦剖分面間的調(diào)整墊片，可以調(diào)節(jié)軸頸與軸承之間的間隙。這種軸承所受的徑向載荷方向一般不超過剖分面垂線左右35的范圍，否則應(yīng)該使用斜剖分面軸承。為使?jié)櫥湍芫鶆虻胤植荚谡麄€工作表面上，一般在不承受載荷的軸瓦表面開出油溝和油孔。這類軸承軸瓦

6、與座孔之間的配合為H8/m7。軸承座標記為：H2軸承座JB2561-91(或H4)，其中H表示滑動軸承座，2（4）表示螺栓數(shù)， 表示軸承內(nèi)徑（單位mm）。標準規(guī)格為H2030H2160（H4050H4220）。圖136對開式四螺栓斜滑動軸承（JB/T2563-91），如圖所示為對開式斜滑動軸承。軸承剖分面與水平面成45角，軸承載荷的方向應(yīng)位于垂直剖分面的軸承中心線左右35的范圍內(nèi)，其特點與對開式正滑動軸承相同。圖134圖135軸承座的標記為：HX軸承座JB/T2563-91，其中H表示滑動軸承座，X表示斜座，表示軸承內(nèi)徑（單位mm）。標準規(guī)格為HX050HX220。當軸頸較長（寬徑比大于1.5

7、1.75），軸的剛度較小，或由于兩軸承不是安裝在同一剛性機架上，同心度較難保證時，都會造成軸瓦端部的局部接觸（如圖所示），使軸瓦局部嚴重磨損，為此可采用能相對軸承自行調(diào)節(jié)軸線位置的滑動軸承，稱為回滑動軸承，如圖所示。這種滑動軸承的結(jié)構(gòu)特點是軸瓦的外表面做成凸形球面，與軸承蓋及軸承座上的凹形球面箱配合，當軸變形時，軸瓦可隨軸線自動調(diào)節(jié)位置，從而保證軸頸和軸瓦為球面接觸。（3）軸承與軸瓦結(jié)構(gòu)整體式軸承中與軸頸配合的零件稱為軸套，結(jié)構(gòu)如圖所示，分為不帶擋邊和帶擋邊的兩種結(jié)構(gòu)，其基本尺寸、公差參見GB2509-81或GB2510-81。對開式軸承的軸瓦由上下兩半組成，如圖所示。為使軸瓦既有一定的強度，

8、又有良好的減磨性，常在軸瓦內(nèi)表面澆鑄一層減磨性好的材料（如軸承合金），稱為軸承襯。軸承襯應(yīng)可靠的貼合在軸瓦表面上，為此可以采用如圖所示的結(jié)合形式（圖中涂黑層表示軸承襯）為了將潤滑油引入軸承，并布滿于工作表面，常在其上開有供油孔和油溝；供油孔和油溝應(yīng)開在軸瓦的非承載區(qū)，否則會降低油膜的承載能力，如圖所示。軸向油溝也不應(yīng)在軸瓦全長上開通，以免潤滑油自油溝端部大量泄漏。常見的油溝形式，對于一些重型機器的軸承軸瓦，其上常開設(shè)油室。它既可以使?jié)櫥臻g增大，并有貯油和保證潤滑油穩(wěn)定應(yīng)的作用，如圖所示。2、推力滑動軸承推力滑動軸承用于承受軸向載荷。如圖1313所示為一簡單的推力軸承結(jié)構(gòu)，它由軸承座、套筒、徑

9、向軸瓦、止推軸瓦所組成。為了便于對中，止推軸瓦底部制成球面形式，并用銷釘來防止它隨軸頸轉(zhuǎn)動，潤滑油從底部進入，上部流出。其最簡結(jié)構(gòu)如圖所示。由于工作面上相對滑動速度不等，越靠近邊緣處相對滑動速度越大，磨損越嚴重，會造成工作面上壓強分布不均勻，相對滑動端面通常采用環(huán)狀端面。當載荷較大時，可采用多環(huán)軸頸，如圖1411b所示，這種結(jié)構(gòu)能夠承受雙向軸向載荷。對于所示的結(jié)構(gòu)多用于低速輕載的場合?；瑒虞S承的失效形式及材料一、滑動軸承的失效形式滑動軸承的失效形式通常由多種原因引起，失效的形式有很多種，有時幾種失效形式并存，相互影響。（1）磨粒磨損進入軸承間隙的硬顆粒物（如灰塵、砂礫等）有的嵌入軸承表面，有的

10、游離于間隙中并隨軸一起轉(zhuǎn)動，它們都將對軸頸和軸承表面起研磨作用。在機器起動、停車或軸頸與軸承發(fā)生邊緣接觸時，他們都將加劇軸承磨損，導(dǎo)致幾何行狀改變、精度喪失，軸承間隙加大，使軸承性能在預(yù)期壽命前急劇惡化。（2）刮傷進入軸承間隙的硬顆粒或軸頸表面粗糙的輪廓峰頂，在軸承傷劃出線狀傷痕，導(dǎo)致軸承因刮傷而失效。（3）膠合（也稱為燒瓦）當軸承溫升過高，載荷過大，油膜破裂時，或在潤滑油供應(yīng)不足的條件下，軸頸和軸承的相對運動表面材料發(fā)生粘附和遷移，從而造成軸承損壞，有時甚至可能導(dǎo)致相對運動的中止。（4）疲勞剝落在載荷反復(fù)作用下，軸承表面出現(xiàn)與滑動方向垂直的疲勞裂紋，當裂紋向軸承襯與襯背結(jié)合面擴展后，造成軸承

11、襯材料的剝落。它與軸承襯和襯背因結(jié)合不良或結(jié)合力不足造成軸承襯的剝離有些相似，但疲勞剝落周邊不規(guī)則，結(jié)合不良造成的剝離周邊比較光滑。（5）腐蝕潤滑劑在使用中不斷氧化，所生成的酸性物質(zhì)對軸承材料有腐蝕性，特別對制造銅鋁合金中的鉛，易受腐蝕而形成點狀剝落。氧對錫基巴氏合金的腐蝕，會使軸承表面形成一層由SnO2和SnO混合組成的黑色硬質(zhì)覆蓋層，它能擦傷軸頸表面，并使軸承間隙變小。此外，硫?qū)y或銅的軸承材料的腐蝕，潤滑油中水分對銅鉛合金的腐蝕，都應(yīng)予以注意。以上列舉了常見的幾種失效形式，由于工作條件不同，滑動軸承還可出現(xiàn)氣蝕、流體侵蝕、電侵蝕和微動磨損等損傷。從美國、英國和日本三家汽車廠統(tǒng)計的汽車用

12、滑動軸承故障原因的平均比率來看，因不干凈或由異物進入而導(dǎo)致鼓掌的比率較大。故障原因不干凈潤滑油不足安裝誤差對中不良超載腐蝕制造精度低氣蝕其它比率（%）二、軸承材料軸瓦與軸承襯的材料通稱為軸承材料。針對以上所述的失效形式，軸承材料性能應(yīng)著重滿足以下主要要求：1）良好的減摩性、耐磨性和抗膠合性減摩性是指材料副具有低的摩擦系數(shù)。耐磨性是指材料的抗磨性能（通常以磨損率表示）?？鼓z合性是指材料的耐熱性和抗粘附性。2）良好的摩擦順應(yīng)性、嵌入性和磨合性摩擦順應(yīng)性是指材料通過表層彈塑性變形來補償軸承滑動表面初始配合不良的能力。嵌入性是指材料容納硬質(zhì)顆粒嵌入，從而減輕軸承滑動表面發(fā)生刮傷或磨粒磨損的性能。磨合性

13、是指軸瓦與軸頸表面經(jīng)過短期輕載運轉(zhuǎn)后，易于形成相互吻合的表面粗糙度。3）足夠的強度和抗腐蝕能力4）良好的導(dǎo)熱性、工藝性、經(jīng)濟性等應(yīng)該指出的是：沒有一種軸承材料全面具備上述性能，因而必須針對各種具體的情況，仔細進行分析后合理選用。常用的材料可以分為三大類：金屬材料，如軸承合金、銅合金、鋁基合金和鑄鐵等；多孔質(zhì)金屬材料；非金屬材料，如工程塑料、碳石磨等。1）軸承合金（通稱巴氏合金或白合金）軸承合金是錫、鉛、銻、銅的合金，它以錫或鉛作為基體，其內(nèi)含有銻錫（Sb-Sn）或銅錫（Cu-Sn）的硬晶粒。硬晶粒起抗磨作用，軟基體則增加材料的塑性。軸承合金的彈性模量和彈性極限都很低，在所有軸承材料中，它的嵌入

14、性及摩擦順應(yīng)性最好，很容易和軸頸磨合，也不易與軸頸發(fā)生膠合。但軸承合金的強度很低，不能單獨制作軸瓦，只能粘附在青銅、鋼或鑄鐵軸瓦上作軸承襯。軸承合金適用于重載、中高速場合，價格較貴。2）銅合金銅合金具有較高的強度，較好的減磨性和耐磨性。由于青銅的減磨性和阿耐磨性比黃銅好，故青銅是最常用的材料。青銅有錫青銅、鉛青銅和鋁青銅等幾種，其中錫青銅的減摩性和耐磨性最好，應(yīng)用廣泛。但錫青銅比軸承合金硬度高，磨合性及嵌入性差，適用于重載及中速場合。鉛青銅抗膠合能力強，適用于高速、重載軸承。鋁青銅的強度及硬度較高，抗膠合能力較差，適用于低速重載軸承。在一般機械中有50的滑動軸承采用青銅材料。3）鋁基軸承合金鋁

15、基軸承合金在許多國家獲得了廣泛的應(yīng)用。它有相當好的耐蝕性和較高的疲勞強度，摩擦性也較好。這些品質(zhì)使鋁基軸承合金在部分領(lǐng)域取代了較貴的軸承合金和青銅。鋁基軸承合金可以制成單金屬零件（如軸套、軸承等），也可以制成雙金屬零件，雙金屬軸瓦以鋁基軸承合金為軸承襯，以鋼作襯背。4）灰鑄鐵和耐磨鑄鐵普通灰鑄鐵或加有鎳、鉻鈦等合金成分的耐磨灰鑄鐵，或者是球墨鑄鐵，都可以用作軸承材料。這類材料中的片狀或球狀石墨在材料表面上覆蓋后，可以形成一層起潤滑作用的石墨層，故具有一定的減摩性和耐磨性。此外石墨能吸附碳氫化合物，有助于提高邊界潤滑性能，故采用灰鑄鐵作軸承材料時應(yīng)加潤滑油。由于鑄鐵性脆、磨合性能差，故只適用于輕

16、載低速和不受沖擊載荷的場合。5）多孔質(zhì)金屬材料這是不同于金屬粉末經(jīng)壓制、燒結(jié)而成的軸承材料。這種材料是多孔結(jié)構(gòu)的，孔隙約占體積的1035。使用前先把軸瓦在加熱的油中浸漬數(shù)小時，使孔隙中充滿潤滑油，因而通常把這種材料制成的軸承稱為含油軸承。它具有自潤滑性。工作時，由于軸頸轉(zhuǎn)動的抽吸作用及軸承發(fā)熱時油的膨脹作用，油便進入摩擦表面間起潤滑作用；不工作時，因毛細管作用，油便被吸回到軸承內(nèi)部，故在相當長的時間內(nèi)，即使不加油仍能和好的工作。如果定期給以供油，則使用效果更好。但由于其韌性較小，故宜用于平穩(wěn)無沖擊載荷及中低速情況。常用的有多孔鐵和多孔質(zhì)青銅。多孔鐵常用來制作磨粉機軸套、機床油泵襯套、內(nèi)燃機凸輪

17、軸襯套等，多孔質(zhì)青銅常用來制作電唱機、電風(fēng)扇、紡織機械及汽車發(fā)電機的軸承。我國也有專門制造含油軸承的生產(chǎn)廠家，需用時可根據(jù)設(shè)計手冊選用。非金屬材料非金屬材料中應(yīng)用最廣的是各種塑料，如酚醛樹脂、尼龍、聚四氟乙烯等。聚合物的特性是：與許多化學(xué)物質(zhì)不起反應(yīng)，抗腐蝕性好，例如聚四氟乙烯（PTEE）能抗強酸和弱堿；具有一定的自潤滑性，可以在無潤滑條件下工作，在高溫條件下具有一定的潤滑能力；具有包容異物的能力（嵌入性好），不宜擦傷配合零件表面；減摩性及耐磨性比較好。選擇聚合物作軸承材料時，必須注意以下一些問題：由于聚合物的熱傳導(dǎo)能力差，只有鋼的百分之幾，因此必須考慮摩擦熱的消散問題，它嚴格限制著聚合物軸承的工作轉(zhuǎn)速及壓力值。又因為聚合物的線脹系數(shù)比鋼大的多，因此聚合物軸承與鋼制軸頸的間隙比金屬軸承的間隙大。此外聚合物材料的強度和屈服極限較低，因而在裝配和工作時能承受的載荷有限。另外聚合物在常溫下回產(chǎn)生蠕變現(xiàn)象，因而不宜用來制作間隙要求嚴格的軸承。碳石墨是電機電刷的常用材料，也是不良環(huán)境中的軸承材料。碳石墨是由不同量的碳和石墨構(gòu)成的人造材料，石墨含量越多，材料越軟，摩擦系數(shù)越小?？稍谔际牧现屑尤虢饘?、聚四氟乙烯或二硫化鉬組分，也可以浸漬液體潤滑劑。碳石墨軸承具有自潤滑性，它的自潤性和減摩性取決于吸附的水蒸氣量。碳石墨和含有碳輕化合物的潤滑劑有親和力，加入潤滑劑有