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　　10.3 滑动轴承的材料及轴瓦结构 一、滑动轴承的材料——轴瓦和轴承衬的材料 主要失效形式：磨损和胶合、疲劳破坏。 1、对轴承材料的要求 (1) 良好的减摩性、耐磨性和抗胶合性。 (2) 良好的顺应性，嵌入性和磨合性。 (3) 足够的强度和必要的塑性。 (4) 良好的耐腐蚀性、热化学性能（传热性 和热膨胀性）和润滑性（对油的吸附能力）。 (5) 良好的工艺性和经济性等。 2、常用材料 (1) 铸铁——有游离的石墨能有润滑作用 (2) 轴承合金——又称巴氏合金或白合金 适于轻载、低速，不受冲击的场合。 由锡（Sn）、铅（Pb）、锑（Sb）、铜（Cu）等组成。 锡或铅为基体（软），含有锑锡（Sb-Sn）或铜锡（Cu-Sn）的晶粒（硬）。 →硬晶粒起耐磨作用，软基体则增加材料的塑性。 特点：嵌入性、顺应性最好，抗胶合性好，但机械强度较低。 ∴ 作为轴承衬浇注在软钢或青铜轴瓦的表面。——价格较贵 金属材料 粉末冶金 非金属材料 (4) 铝基合金 ——强度高、耐磨性、耐腐蚀和导热性好 (3) 铜合金——青铜基体 锡青铜：减摩、耐磨性最好； 应用较广，强度比轴承合金高， 适于重载、中速。 铅青铜：抗胶合能力强；适于高速、重载。 铝青铜：强度及硬度较高，抗胶合性差；适于低速、重载传动。 低锡—用于高速中小功率柴油机轴承。 高锡—用于高速大功率柴油机轴承。 (5) 多孔质金属材料（粉末冶金）——含油轴承 (6) 非金属材料——塑料、橡胶 特点：组织疏松多孔，孔隙中能大量吸收润滑油， ∴ 称含油轴承，具有自润滑的性能。 塑料—— f小，耐腐蚀，具有自润滑性能， 但导热性差，易变形，承载能力差。 如酚醛树脂、聚铣胺（尼龙）等； 可用油，也可用水润滑。 橡胶—— 弹性大，允许轴线一定偏斜， 用水作润滑剂，用于环境较脏污处。 例如水泵、水轮机和其它水下机械用轴承。 原理：利用铁或铜和石墨粉末、树脂混合 经压型、烧结、整形、浸油而制成。 二、轴瓦 1、轴瓦的形式与结构 形式 整体式轴瓦 剖分式轴瓦 结构 单金属 双金属→有轴承衬（1～2层） 三金属→钢—青铜—轴承衬 整体式轴瓦 整体式轴套 单层、双层或多层材料卷制轴套 剖分式轴瓦 厚壁轴瓦——铸造形成 薄壁轴瓦——可用双金属板连续轧制 厚壁轴瓦：内表面有轴承衬，轴瓦内表面制出凹沟、螺纹等。 薄壁轴瓦：衬层厚度愈薄（S0.36mm），轴承合金的疲劳 强度愈高；∴轴承衬要尽可能做薄一些。 2、油孔、油槽和油室 油孔——用来供应润滑油。 油槽（沟）——用来使润滑油散布到轴颈表面： 轴向油槽；周向油槽 (1) 润滑油应从油膜压力最小处输入轴承。 (2) 油槽（沟）开在非承载区，否则会降低油膜的承载能力。 (3) 油槽轴向不能开通，以免油从油槽端部大量流失。 轴向油沟长度≈0.8B(轴瓦宽度) 水平安装轴承油槽开半周，不要延伸到承载区，全周油槽应开在靠近轴承端部处。 垂直安装的轴承，全周油槽应靠上端部处开设。 10.4 发电机滑动轴承的失效形式 1）机械损伤（拉瓦） 2）轴承穴蚀及疲劳点蚀 3）轴承合金腐蚀 4）轴承烧熔 奥迪A2改装电动汽车：605公里不充电 10月26日，一辆由奥迪A2改装的电动汽车在中途没有充电的情况下从慕尼黑驶到柏林，605公里的行驶距离给期待电动车的人们带来了极大惊喜。 DBM Energy公司和lekker Energie公司联合 1、德国试验的电动车几乎与传统汽车相差无几，丝毫没有降低车辆的舒适性。四座的车内有空调、音响设备、座椅暖气和气囊等，后备箱也完全可供使用，一个普通的司机可能都不会注意到该车的改装和布线、德国试验车行驶过程中最高时速130公里，平均时速90公里，远高于日本试验车的40公里时速。还值得一提的是，605公里并非该试验车的极限行驶里程，因为到达柏林的终点后它还有18％的剩余电力。 3、该试验车使用了前瞻性的电池技术——蜂鸟阿尔法聚合物技术（KOLIBRI AlphaPolymer Technologie），该技术是由高品质的单个组件构成的复杂智能系统。 4、KOLIBRI电池里的单层组件呈片状，电池的一极是石墨，另一极是锂金属氧化物，中间是电解质。与其他电池不同，这个单层电池组件非常薄，其厚度仅相当于一根头发丝的直径。 5、KOLIBRI电池高性能的基础是复杂的膜技术，使电池具有了高度稳定性和高效率。这种电池的层状结构摒弃了液体电解质，降低了高电流输出时产生的热量，效率因此提高到了97％。 6、这种电池所含电力可全部用光，不会对电池产生损害。由于电池内部不含重金属、有毒气体、液体或酸，所以不会对环境产生特别污染。 7、KOLIBRI电池充电时间特别短。如果提供足够的电力，试验所用的电池充电时间仅需20分钟。更让人期待的是，据称这种电池的使用寿命可达50万公里。 知识回顾： 1、滑动轴承在汽车中的应用； 4、发动机滑动轴承的失效形式。 3、滑动轴承油槽设计基本要求； 2、滑动轴承的材料及轴瓦结构； 问题： 1、滑动轴承的材料主要有哪些？如何选择？ 2、滑动轴承油槽（沟）设计的基本要求是什么？ 3、发动机滑动轴承的主要失效形式是什么？ 10.5 滑 动 轴 承 的 润 滑 一、润滑剂的选择 选择依据——工作载荷、相对滑动速度、 工作温度和特殊工作环境等。 1、润滑油 润滑剂——油、脂、固体润滑剂 粘度是选择润滑油最重要的参考指标。 粘度——表征润滑油流动时其油层内摩擦阻力 的大小的一个主要指标。 (1) 压力大、温度高、载荷冲击变动大 →粘度大的润滑油。 (2) 滑动速度大→粘度较低的润滑油。 (3) 粗糙或未经跑合的表面→粘度较高的润滑油。 (4) 参考表12.3。 选择粘度时，应考虑如下基本原则： 2、润滑脂 —— 润滑油加稠化剂（如钙、钠、锂的金属皂） 的膏状混合物。 特点：稠度大，不易流失，承载能力大。 但稳定性差，摩擦功耗大，流动性差，无冷却效果。 应用：适于低速重载且温度变化不大处，难于连续供油时。 润滑脂选择原则： (1) 轻载高速时选针入度大的润滑脂，反之选针入度小的润滑脂。 (2) 所用润滑脂的滴点应比轴承的工作温度高约20~30℃。 针入度：标准圆锥体（一般共载重150克，也有规定100克的）在5秒钟内沉入保温在25℃时的润滑脂试样中的深度。单位是1/10毫米。针入度愈大表示润滑脂愈软，即稠度愈小；反之则表示润滑脂愈硬，即稠度愈大。 滴点是在标准条件下润滑脂从半固体变成液体状态的温度。对于润滑脂，在规定的条件下加热，润滑脂随温度的升高而变软，从仪器的脂杯中滴下第一滴或成柱状触及试管底部时的温度（从固态变成液态的温度点），称为润滑脂的滴点。润滑脂的滴点是考察润滑脂高温状态下的成脂能力。 3、固体润滑剂 轴承在高温，低速、重载情况下工作，不宜采用润滑油或脂时可采用固体润滑剂。 常用：石墨、聚四氟乙烯、二硫化钼、二硫化钨等。 使用方法： (1) 调配到油或脂中使用； (2) 涂敷或烧结到摩擦表面； (3) 渗入轴瓦材料或成型镶嵌在轴承中使用。 (3) 在有水淋或潮湿的环境下应选择防水性强的润滑脂——铝基润滑脂、钙基润滑脂。 二、润滑方法 1、油润滑 间歇供油：小型低速、间歇运动场合。 油壶或油枪 连续供油：重要的轴承。 间歇供油: 连续供油: (1)滴油润滑 可调节油量! (2)绳芯润滑 不可调节油量! (3) 油环润滑 适于n=50～2000r/min (4)浸油润滑——轴颈直接浸在油池中，搅油损失较大。 (5)飞溅润滑——利用油池中的转动件将润滑油溅成油沫润滑。 (6)压力循环润滑——用油泵连续压力供油，适于重载高速和交变载荷作用。 2、脂润滑—— 旋盖式油脂杯、黄油枪。 10.6 非全液体润滑滑动轴承的计算 一、径向滑动轴承 1、限制平均比压P 目的：避免在载荷作用下润滑油被完全挤出， 导致轴承过度磨损。 主要失效：磨损与胶合。 设计准则：维护轴承材料和边界油膜不被破坏为最低要求。 计算方法：简化计算（条件性计算）。 表12.2 2、限制轴承的 pv 值 目的：限制 pv 是控制轴承温升，避免边界膜的破裂。 滑动轴承的一个重要性能指标就是轴承所能达到的最大极限pv值，pv值越大滑动轴承的使用性能越高，寿命越长，影响pv值的主要因素有内部因素材料本身的自润滑性、承载和耐温性；外部因素有载荷、运行速度、环境温度及配合精度等。 3、限制滑动速度v 目的：当p较小时，避免由于v过高而引起轴瓦加速磨损。 计算不满足时， 采取措施 (1) 选用较好的轴瓦或轴承衬材料 (2) 增大d或B 滑动轴承的配合—— H9/d9，H8/ f 7，H7/ f 6 旋转精度要求高的轴承，选择较高的精度，较紧的配合； 反之，选择较低的精度，较松的配合。 上述配合是什么配合？如何加工轴呢？ 二、推力滑动轴承——由轴承座和止推轴颈组成。 实心端面轴颈 空心端面轴颈 环状轴颈 多环轴颈 限制轴承平均比压 p 和 pvm 值： ——止推环平均直径 考虑油槽使支承面积减小的系数，通常取ξ=0.85~0.95 [p]、[pv]——考虑平均直径和多环受力 不均，取值降低50％。 在设计液体动力润滑轴承时，常用以上条件性计算作为初步计算 ，即初步计算时也要验算p、pv、v。 本 章 重 点 滑动轴承的类型、特点及其应用。 各类滑动轴承的结构特点。 轴瓦材料的基本要求和常用轴瓦材料，轴瓦结构。 非液体摩擦轴承的设计计算准则及其物理意义。 * * * 0轴： 轴 Ⅰ轴：轴 Ⅱ轴：轴 Ⅲ轴：轴 Ⅳ轴：轴 Ⅴ轴：轴 传动轴 转轴 心轴 转轴 转轴 心轴 第九章知识回顾 1、轴的分类： 2、轴的材料及其选择 ； 碳素钢——35,45,50钢(正火或调质)，常用45#。 合金钢——力学性能高，贵，多用于有特殊要求的轴。 3、轴的失效形式和设计准则； 失效形式：疲劳断裂、塑性变形、脆性断裂、过度磨损和振动。 设计准则： 1）适合的材料、毛坯形式和热处理方法； 2）合理结构及尺寸，即进行轴的结构设计； 3）强度计算和校核； 4）刚度计算； 5）振动稳定性计算。 4、轴的结构设计：设计要求、设计内容、轴向定位、周向定位； 5、各轴段长度、直径和轴的结构工艺性； 6、轴的强度计算 1）按扭转强度条件计算（按许用切应力计算） 2）按弯扭合成强度条件计算（按许用弯曲应力计算） 7、轴的刚度及振动稳定性； 8、汽车传动轴的设计：长度、夹角、断面尺寸等； 9、轴的设计步骤：1）、2）、3）、4）、5）、6）、7） 10、提高轴的强度、刚度和减轻轴的重量的措施。 1、完成图中轴系部件结构。 问题： 2、图中有12处错误，请你指出来，并把正确的图画在下方。 第 十 章 滑 动 轴 承 计划学时：4学时 学习目标： 1 ）了解滑动轴承的类型、特点及其在汽车中的应用。 2 ）掌握各类滑动轴承的结构特点。 3 ）了解对轴瓦材料的基本要求和常用轴瓦材料，了解轴瓦结构。 4 ）掌握非液体摩擦轴承的设计计算准则及其物理意义。 主要内容： 滑动轴承的结构、类型、特点及轴瓦材料与结构。非液体摩擦轴承的计算。液体动压形成原理及基本方程，液体动压径向滑动轴承的计算要点。多油楔动压轴承简介。润滑剂与润滑装置。 10.1 概 述 轴承——支承轴颈，使轴做回转运动。 滑动摩擦轴承 滚动摩擦轴承 一、滑动轴承类型 径向轴承（向心轴承）（受Fr） 止推轴承（推力轴承）（受Fa） 承载方向不同： 无润滑轴承 润滑状态 流体润滑轴承 非流体润滑轴承 二、滑动轴承的特点 (1) 非流体摩擦滑动轴承、摩擦较大，磨损严重。 (2) 流体动力摩擦滑动轴承在起动、停车、载荷、 转速变化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。 (5) 流体润滑时，摩擦、磨损较小 (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 (6) 油膜有一定的吸振能力 优点 缺点 三、应用 (1) 转速特高或特低。 (2) 对回转精度要求特别高的轴。 (3) 承受特大载荷的轴承。 (4) 冲击、振动较大的轴承。 (5) 径向尺寸受限制，或轴承要做成剖分式的结构。 例：汽车、机床、发电机、轧钢机、大型电机、内燃机、铁路机车、仪表等。 在大多数情况下，可以用滑动轴承替代传统的滚动轴承。如果应用得当，滑动轴承可节省空间和重量，承受更多载荷，减少维护，吸收振动的能力也更好。因此，汽车工程师已将泵、转向系统、空调压缩机、气门顶杆、节气门和变速器中的滚动轴承更改为滑动轴承。 四、滑动轴承在汽车中的应用 1、更有利于降低成本，经济价值高 吸引设计者使用滑动轴承的因素之一是成本。滚动轴承比较复杂，多元件和精密的结构使得它比滑动轴承的成本要高25%～400%。此外，某些滚动轴承的安装工具是另外一项成本，而滑动轴承的成本却要低50%～75%。 汽车轻量化需要，同样尺寸的滑动轴承，其质量还不到冲压外圈滚针轴承的一半。由于不同的工艺，厚外圈滚针轴承的质量差不多是滑动轴承的5倍，而深沟球轴承的质量达14倍以上。 除了轴承自身的质量外， 设计者应当考虑轴承座的质量 和复杂性。典型滑动轴承的壁 厚是1～2.5mm，设计者可以 修整轴承座，从而降低质量和 原材料成本。改用单个滑动轴 承，也不需要卡簧、轴肩和其 他保持结构，这些都可以降低轴承的质量。 滑动轴承在液压齿轮泵中 由于滑动轴承比滚动轴承有着更大的表面接触面积，因此设计者可以选择较小的滑动轴承以适应更大的负载，同时节省空间和成本。 2、承载能力强 材料的一致性也使滑动轴承比滚动轴承能承受更大的轴偏心 滑动轴承同样能够很好地承 受冲击载荷，工作状况就像在不 平整的路面上的悬架系统。在这种情况下，滚动轴承可能容易产生疲劳损坏和压痕——一种轴承损坏形式，即滚子上的力大于滚道材料的弹性极限时产生的永久凹痕。 3、更小的振动和噪声，维护少 滚动轴承会由于滚动体的磨损或润滑剂的消耗而产生更大的噪声。 由于滑动轴承没有内部 相互运动的部件，所以没有 任何的噪声，而且现在的滑 动轴承由多层的金属和聚合 物的涂层组成，涂层材料结 构易于吸收振动。其结果是 轴和轴承工作时保持低噪声。 如果设计和安装正确，任何轴承都可以在应用中达到期望的性能和寿命。许多自润滑滑动轴承比滚动轴承需要更少的维护，更少的部件会减少磨损和失效，所以需要的维护也更少。 滑动轴承在汽车门铰链系统中的应用：CSB-EP3增强型塑料滑动轴承，有效防止了生锈而引起的拉力增加和噪声。 滑动轴承在汽车减震系统中的应用：耐磨性、抵抗冲击性能和配合精度方面异常优越，有效防止了液压油的泄露。 滑动轴承在汽车转向系统中的应用：耐磨和减震性能好，对于道路不平的情况有较好的适应性； 滑动轴承在汽车制动系统中的应用：转动灵活，平稳，材料硬度高，耐磨性好，自润滑性好； 滑动轴承在汽车座椅调节系统中的应用：灵活，方便，震动小； 滑动轴承在汽车变速系统中的应用：耐磨，自润滑性好。 汽车发动机中的滑动轴承 球墨铸铁镶嵌润滑轴承 边界润滑轴承 青铜基无给油轴承 双金属轴承，是以低碳钢板为基体材料，表面烧结CuPb10Sn10或CuSn6Zn6Pb3材料的钢铜合金产品。该产品是双合金轴承中承载能力最强的一种，重型车的平衡桥衬套，均使用该产品。它是一种用途很广的高载何低速运动轴承 固体润滑轴承是以JF-800双金属材料为基体，再埋入特殊固体润滑剂制作成的新颖滑动轴承。由于高强度承载的合金材料作基体，理想的并经过严格选别的高分子填充材料为耐磨剂，合理的螺旋角度菱形块状均布的润滑面，润滑面积达25%，因此，能发挥超群的低摩擦性能,良好的润滑性和抗磨耗性。 产品适用于汽车起动电机、发电机、升降机、吊车及冶金机械等行业。 1.2 径向滑动轴承的主要类型 一、整体式径向滑动轴承 适于低速、轻载或间歇工作的机器 二、剖分式径向滑动轴承 剖分式径向滑动轴承装拆方便，轴瓦磨损后可调整剖分面处的垫片来调整轴承间隙。 三、自动调心式径向滑动轴承 R球 四、调隙式径向滑动轴承 * *