3.3滑動軸承及軸承合金及其應(yīng)用

變形鋁合金和鑄造鋁合金

黃銅、青銅、白銅鋁合金有哪兩種？下列的牌號的含義是什么?

1A99、LC4

、LD5、LF2、LY11、ZAlSi12

T1、H62、ZCuZn38、ZQSn10–1銅合金有幾類？什么是軸承？軸承的功用：1.用來支承軸及軸上的零件，并保證軸的旋轉(zhuǎn)精度。

2.減少軸與支承面間的摩擦與磨損。１.按承受載荷的方向（軸承的反力與軸中心線的位置）：徑向軸承（軸承的支承反力與軸中心線垂直）；推力軸承（軸承的支承反力與軸中心線重合）；向心推力軸承（軸承的支承反力與軸中心線有一夾角）２.按類型滑動摩擦軸承；滾動摩擦軸承。分類：軸承3.3滑動軸承、軸承合金及其應(yīng)用主要內(nèi)容1、滑動軸承；2、滑動軸承的結(jié)構(gòu)和材料；3、軸承合金及性能。P179看圖3-97回答問題1.在圖中有木有滑動軸承？2.有哪種軸承？為什么要用這種軸承呢？基本要求

1、了解滑動軸承的類型、特點(diǎn)和應(yīng)用場合。

2、了解整體式和剖分式滑動軸承的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)。

3、了解滑動軸承對軸瓦材料的基本要求，掌握軸承合金和軸承青銅的特點(diǎn)和性能。

4、在汽車上的應(yīng)用重點(diǎn)難點(diǎn)

1、軸瓦材料及其應(yīng)用。

由于結(jié)構(gòu)與制造的原因，一般說來：滾動軸承

1、滑動軸承故廣泛應(yīng)用于一般尺寸、中速、中載的一般工作條件下和運(yùn)動機(jī)械中。摩擦阻力小；起動靈敏；標(biāo)準(zhǔn)化程度高；質(zhì)優(yōu)價廉；便于使用與維護(hù)；但是，在下列情況：①載荷特重；②承受巨大沖擊載荷和振動載荷；③回轉(zhuǎn)精度要求特高；④轉(zhuǎn)速特大；⑤尺寸很大或很??；⑥結(jié)構(gòu)上要求軸承剖分時；⑦特殊工作條件下（如水、腐蝕介質(zhì)中）?；瑒虞S承更有優(yōu)勢?；瑒虞S承的特點(diǎn)

滑動軸承工作平穩(wěn)，可靠、無噪音，如能保證液體摩擦可大大減少摩擦磨損。由于滑動軸承摩擦損耗大，效率低，維護(hù)也比較復(fù)雜，所以在一般工況下，例如機(jī)床、減速箱汽車等場合被滾動軸承取代，但在一些特殊場合仍占重要地位。

1、可做成剖分式：發(fā)動機(jī)曲軸、齒輪軸。

2、能承受巨大的沖擊振動載荷：機(jī)車、車輛、水泥攪拌機(jī)、破碎機(jī)、清砂機(jī)、軋鋼機(jī)、大型電機(jī)。

3、工作轉(zhuǎn)速特別高：汽輪機(jī)，紡織機(jī)械用軸承，轉(zhuǎn)速300O-6O00轉(zhuǎn)，壽命22000小時，離心式壓縮機(jī)。

4、要求對軸的支承位置特別精確：機(jī)床主軸。

按承載方向分按摩擦狀態(tài)分向心滑動軸承推力滑動軸承液體摩擦滑動軸承非液體摩擦滑動軸承動壓軸承靜壓軸承滑動軸承的類型特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡單、制造方便、剛度較大、安裝困難：

軸頸只能從端部裝入、間隙不可調(diào)1）.整體式徑向滑動軸承：它僅適用于軸頸不大，低速輕載或間隙工作的機(jī)械。對整體式滑動軸承。2.1.向心滑動軸承

2、滑動軸承的結(jié)構(gòu)形式2）.剖分式徑向滑動軸承：軸承蓋和軸承座的剖分面常作出階梯形的榫口。潤滑油通過軸承蓋上的油孔和軸瓦上的油溝流入軸承間隙潤滑摩擦面。軸承剖分面最好與載荷方向近于垂直，以防剖分面位于承載區(qū)出現(xiàn)泄漏，降低承載能力。通常，多數(shù)軸承剖面為水平剖分，也稱正剖分，也有斜剖分的。向心滑動軸承的結(jié)構(gòu)形式組成：軸承座、軸套或軸瓦、聯(lián)接螺栓等?！?5-2滑動軸承的結(jié)構(gòu)型式整體式向心滑動軸承剖分式向心滑動軸承榫口螺紋孔軸承座軸承軸承座軸承蓋聯(lián)接螺栓剖分軸瓦3）.自動調(diào)心式：若軸承的寬徑比較大，當(dāng)軸的彎曲變形或軸孔傾斜時，易造成軸頸與軸瓦端部的局部接觸，引起劇烈的磨損和發(fā)熱。因此，當(dāng)B/d

>1.5時，宜采用自動調(diào)心軸承。軸瓦。。。?；瑒虞S承軸瓦材料的摩擦性能要求較高，加工精度要求較高，工藝復(fù)雜，且價格高。因此在滑動軸承設(shè)計(jì)中，常將軸瓦與軸承座分開加工，軸瓦內(nèi)部常開有油腔、油槽以保證潤滑劑能更好地分布于承載面上。為改善軸瓦表面的摩擦性能，其內(nèi)表面上常設(shè)計(jì)有一層或多層軸承襯。軸瓦可機(jī)械安裝于軸承座中，也可直接澆注于軸承座內(nèi)孔孔壁上再進(jìn)行整體加工。2.2、軸瓦結(jié)構(gòu)

2)剖分式軸瓦1)整體式軸瓦

3)單金屬軸瓦4)雙金屬軸瓦：軸承襯雙金屬軸瓦，三金屬軸瓦，厚瓦，薄瓦。軸瓦的結(jié)構(gòu)要素：定位唇：防止軸瓦在軸承中移動壁厚結(jié)構(gòu)型式：整體式、剖分式油孔和油溝：將油引入軸承，油溝用于輸送和分布潤滑油油室：存油油孔壁厚油溝定位唇油室軸瓦的固定：軸瓦的油孔、油溝油孔用來供應(yīng)潤滑油，油溝則用來輸送和分配潤滑油。油孔和油溝均位于軸承的非承載區(qū)注意：油溝長度≈0.8B（軸瓦寬度），即不能開通，否則漏油。212.3、推力滑動軸承：只能承受軸向載荷(與徑向軸承聯(lián)合才可同時承受軸向和徑向載荷。)

1、實(shí)心式：支撐面上壓強(qiáng)分布極不均勻，中心處壓強(qiáng)最大,對潤滑很不利，導(dǎo)致支撐面磨損極不均勻，使用較少。2、空心式：支撐面上壓強(qiáng)分布較均勻，潤滑條件有所改善。

3、單環(huán)式：利用軸環(huán)的端面止推，結(jié)構(gòu)簡單，潤滑方便，廣泛用于低速輕載場合。

4、多環(huán)式：特點(diǎn)同單環(huán)型，可承受較單環(huán)更大的載荷，也可承受雙向軸向載荷。d1d2dd2d1d注意：推力軸承止推面多采用環(huán)形止推面（很少用實(shí)心的）,但這種軸承必須作成沿軸線剖分的。對于尺寸較大的平面推力軸承，為了改善軸承的性能，便于形成液體摩擦狀態(tài)?？稍O(shè)計(jì)成多油楔形狀結(jié)構(gòu)。一.滑動軸承的失效形式1.磨粒磨損:

硬顆粒進(jìn)入軸承間隙或嵌入軸承表面…2.刮傷：軸承間隙中的硬顆粒和表面粗糙度的輪廓頂峰…4.疲勞剝落：接觸處作用次數(shù)超過材料的接觸疲勞極限。。。

2.膠合：軸面接觸中金屬由于摩擦而產(chǎn)生瞬時高溫，潤滑油膜被破壞。在一定壓力下，接觸區(qū)金屬被融化并粘結(jié)在一起。5.腐蝕：潤滑劑在使用中不斷氧化，生成酸性物質(zhì)…；氧對巴氏合金的腐蝕，SnO2、SnO；

硫?qū)y或銅軸承材料的腐蝕、潤滑油中的水分…。

1、軸瓦及軸承襯材料二.滑動軸承材料

軸瓦是滑動軸承中的重要零件。軸瓦和軸承襯的材料統(tǒng)稱為軸承材料。1)對軸承材料的要求(1)有良好的減摩性和耐磨性；(2)有足夠的強(qiáng)度和塑性；(3)良好的導(dǎo)熱性；(4)抗腐蝕性強(qiáng)；(5)抗膠合性強(qiáng)。2.常用的軸瓦材料有：銻、銅金屬硬粒錫基體或鉛基體軸承合金澆鑄在鋼或鑄鐵的軸瓦基體上

錫、鉛、銻、銅的合金統(tǒng)稱為軸承合金。它以錫或鉛作基體，懸浮銻錫及銅錫的硬晶粒。軟基體增加材料的塑性。硬晶粒起耐摩作用，受重載時可以嵌陷到軟基里，使載荷由更大的面積承擔(dān)。巴氏合金的減摩性好，機(jī)械強(qiáng)度較低且價格昂貴，通常將它作為軸承襯材料貼附在軟鋼、鑄鐵或青銅的軸瓦上使用。熔點(diǎn)低，工作溫度低于1500C。(1)軸承合金（又稱巴氏合金）

在高速中、低載荷情況下,用軟基體上分布硬質(zhì)點(diǎn)組織的材料。潤滑油空間軸硬質(zhì)點(diǎn)軟基體軸瓦在高速重載荷情況下,用硬基體上分布軟質(zhì)點(diǎn)組織的材料。潤滑油軸軟質(zhì)點(diǎn)硬基體軸瓦錫銻軸承合金(錫基巴氏合金)Z

Ch

Sn

Sb11–6其它元素的含量為6%主加元素銻其含量為11%基本元素錫軸承鑄造2）銅合金：有錫青銅、鋁青銅和鉛青銅三種。錫青銅中速、中載或重載鋁青銅低速重載鉛青銅

高速重載強(qiáng)度高，承載能力大，耐磨性和導(dǎo)熱性優(yōu)于軸承合金。但其可塑性差，不易跑合，與之相配的軸徑須淬硬。3）粉末冶金：鐵或銅粉末混入石墨壓制燒結(jié)而成多孔結(jié)構(gòu)材料，稱為粉末冶金材料，其孔隙約占體積的10～35%，可貯存潤滑油，故又稱為含油軸承。由于它韌性差，用于載荷平穩(wěn)、低速和加油不便場合。4）鑄鐵：輕載、低速的軸瓦材料石墨、塑料、橡膠、尼龍等摩擦系數(shù)小、耐磨、耐腐蝕、承載低、熱變形大5）非金屬材料：塑料軸承摩擦系數(shù)小，可承載沖擊載荷，可塑性、跑合性良好，耐磨、耐腐蝕，可用水、油及化學(xué)溶液潤滑。但它的導(dǎo)熱性差(只有青銅的1/2000～1/5000)，耐熱性低(120～150℃時焦化)，膨脹系數(shù)大，易變形。為改善此缺陷，可將薄層塑料作為軸承襯粘附在金屬軸瓦上使用。塑料軸承一般用于溫度不高，載荷不大的場合。

尼龍軸承自潤性、耐腐性、耐磨性、減震性等都較好，但導(dǎo)熱性不好，吸水性大，線膨脹系數(shù)大，尺寸穩(wěn)定性不好，適用于速度不高或散熱條件好的地方。

橡膠軸承彈性大，能減輕振動，使運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)，可以用水潤滑，常用于離心水泵，水輪機(jī)等場合。常用軸瓦及軸承襯材料的性能材料及其代號鑄錫銻軸承合金ZSnSb11Cu6鑄鉛銻軸承合金ZPbSb16Sn16Cu2鑄錫青銅ZCuSn10P1鑄錫青銅ZCuSn5Pb5Zn5鑄鋁青銅ZCuAl10Fe3[p]Mpa[pv]Mpa.m/s平穩(wěn)沖擊25202015HBS金屬型砂型最高工作溫度℃軸徑硬度150HBS150HBS45HBC45HBC45HBC150150280280280273090806560110100151581510151512例如曲軸的軸向限位

通常是通過在曲軸的前部、中部或后部安裝止推軸承來實(shí)現(xiàn)的（翻邊軸瓦）。主軸頸止推墊片止推墊片連桿軸頸主軸承蓋巴氏合金軸瓦內(nèi)燃機(jī)軸瓦END滑動軸承（slidingbearing），在滑動摩擦下工作的軸承?；瑒虞S承工作平穩(wěn)、可靠、無噪聲。在液體潤滑條件下，滑動表面被潤滑油分開而不發(fā)生直接接觸，還可以大大減小摩擦損失和表面磨損，油膜還具有一定的吸振能力。但起動摩擦阻力較大。軸被軸承支承的部分稱為軸頸，與軸頸相配的零件稱為軸瓦。為了改善軸瓦表面的摩擦性質(zhì)而在其內(nèi)表面上澆鑄的減摩材料層稱為軸承襯。軸瓦和軸承襯的材料統(tǒng)稱為滑動軸承材料。常用的滑動軸承材料有軸承合金（又叫巴氏合金或白合金）、耐磨鑄鐵、銅基和鋁基合金、粉末冶金材料、塑料、橡膠、硬木和碳-石墨，聚四氟乙烯（PTFE）、改性聚甲醛（POM）、等?；瑒虞S承應(yīng)用場合一般在低速重載工況條件下，或者是維護(hù)保養(yǎng)及加注潤滑油困難的運(yùn)轉(zhuǎn)部位。將運(yùn)轉(zhuǎn)的軸與軸座之間的滑動摩擦變?yōu)闈L動摩擦，從而減少摩擦損失的一種精密的機(jī)械元件，叫滾動軸承（rollingbearing）。滾動軸承一般由外圈，內(nèi)圈，滾動體和保持架組成。其中內(nèi)圈的作用是與軸相配合并與軸一起旋轉(zhuǎn)，外圈作用是與軸承座相配合，起支撐作用，滾動體是借助于保持架均勻的將滾動體分布在內(nèi)圈和外圈之間，其形狀大小和數(shù)量直接影響著滾動軸承的使用性能和壽命，保持架能使?jié)L動體均勻分布，防止?jié)L動體脫落，引導(dǎo)滾動體旋轉(zhuǎn)起潤滑作用。滾動軸承使用維護(hù)方便，工作可靠，起動性能好，在中等速度下承載能力較高。與滑動軸承比較，滾動軸承的徑向尺寸較大，減振能力較差，高速時壽命低，聲響較大。滾動軸承中的向心軸承（主要承受徑向力）通常由內(nèi)圈、外圈、滾動體和滾動體保持架4部分組成。內(nèi)圈緊套在軸頸上并與軸一起旋轉(zhuǎn)，外圈裝在軸承座孔中。在內(nèi)圈的外周和外圈的內(nèi)周上均制有滾道。當(dāng)內(nèi)外圈相對轉(zhuǎn)動時，滾動體即在內(nèi)外圈的滾道上滾動，它們由保持架隔開，避免相互摩擦。推力軸承分緊圈和活圈兩部分。緊圈與軸套緊，活圈支承在軸承座上。套圈和滾動體通常采用強(qiáng)度高、耐磨性好的滾動軸承鋼制造，淬火后表面硬度應(yīng)達(dá)到HRC60～65。保持架多用軟鋼沖壓制成，也可以采用銅合金夾布膠木或塑料等制造。滾動軸承和滑動軸承的區(qū)別首先表現(xiàn)在結(jié)構(gòu)上，滾動軸承是靠滾動體的轉(zhuǎn)動來支撐轉(zhuǎn)動軸的，因而接觸部位是一個點(diǎn)，滾動體越多，接觸點(diǎn)就越多；滑動軸承是靠平滑的面來支撐轉(zhuǎn)動軸的，因而接觸部位是一個面。其次是運(yùn)動方式不同，滾動軸承的運(yùn)動方式是滾動；滑動軸承的運(yùn)動方式是滑動，因而摩擦形勢上也就完全不相同。

巴氏合金是最廣為人知的軸承材料，由美國人巴比特發(fā)明而得名，因其呈白色，又稱白合金，其應(yīng)用可以追溯到工業(yè)革命時代。具有減摩特性的錫基巴氏合金和鉛基巴氏合金是唯一適合相對于低硬度軸轉(zhuǎn)動的材料，與其它軸承材料相比，具有更好的適應(yīng)性和壓入性，廣泛用于大型船用柴油機(jī)、渦輪機(jī)、交流發(fā)電機(jī)，以及其它礦山機(jī)械和大型旋轉(zhuǎn)機(jī)械等。

巴氏合金的主要成分是錫、鉛、銻、銅。其中銻和銅，用以提高合金強(qiáng)度和硬度。巴氏合金可簡單地分為三種：高錫合金、高鉛合金和中間合金(合金中錫和鉛均占有重要比例)。在所有這些合金系中，銻和銅均作為重要的合金化元素和硬化元素，而且其結(jié)構(gòu)是由硬的、彌散于軟基質(zhì)中的金屬間化合物組成。

巴氏合金的組織特點(diǎn)是，在軟相基體上均勻分布著硬相質(zhì)點(diǎn)，軟相基體使巴氏合金具有非常好的嵌藏性、順應(yīng)性和抗咬合性，并在磨合后，軟基體內(nèi)凹，硬質(zhì)點(diǎn)外凸，使滑動面之間形成微小間隙，成為貯油空間和潤滑油通道，利于減摩；上凸的硬質(zhì)點(diǎn)起支承作用，有利于承載。

巴氏合金除制造滑動軸承外，因其質(zhì)地軟、強(qiáng)度低，常將其絲或粉噴涂在鋼等基體上制成軸瓦使用。為防止成分偏析和細(xì)化晶粒，還常加入少量的砷。

按國家標(biāo)準(zhǔn)，巴氏合金可以分為錫基合金和鉛基合金兩種。鉛基合金的強(qiáng)度和硬度比錫基合金低，耐蝕性也差。所以客戶在使用巴氏合金的時候，通常選用錫基合金，其常用的牌號有ZChSnSb11－6、ZChSnSb8－4等。盡管鉛基合金的性能沒有錫基合金好，但是有許多客戶仍然選擇使用，因?yàn)樗褂闷饋肀容^經(jīng)濟(jì)，其常用的牌號有ZChPbSb16－16－2、ZChPbSb1－16－1等。推力軸承止推面多采用環(huán)形止推面（很少用實(shí)心的），采用多環(huán)軸頸可承受較大的載荷，同時能承受雙向載荷。但這種軸承必須作成沿軸線剖分的。計(jì)算內(nèi)容為：21d1d2dd2d1d環(huán)的數(shù)目軸環(huán)直徑，mm軸孔直徑，mm二.推力軸承1.限制平均壓強(qiáng)p：本章思考題1.一般工況下滾動軸承比滑動