第7章 滑动轴承(Sliding bearings)
轴承的功用： 1）支承轴及轴上零件，并保持轴的旋转精度； 2）减少转轴与支承之间的摩擦和磨损
滚动轴承 滑动轴承
优点多，一般机械中应用广
用于重载、高速、高精度及结构上要 求剖分等场合
滑动轴承一般用在：
汽轮机、离心式压缩机、内燃机、大型电机、水泥 搅拌机、滚筒清砂机、破碎机等机械中
◆ 非金属材料
塑料、橡胶、尼龙等 摩擦系数小、耐磨、耐腐蚀，但承载低、热变形大 广泛应用于离心水泵、水轮机等设备中
表7-2列出了常用轴承材料性能及用途（部分）
材 料
牌号
铸
灰铸铁
铁 (HT150~250)
锡青铜 ZCuSn10P1
Hale Waihona Puke 锡青铜ZCuSn6Zn6Pb3 铜
合
金
铝青铜
ZCuAl10Fe3
铅青铜 ZCuPb30
ZChSnSb11-6 （锡基）
轴
承 ZChPbSb16-16-
合 金
2 （铅基）
ZChPbSb15-5 （铅基）
《机械设计》
[p] / MPa
[v] /(m/s)
0.1~4 15
2~0.5 10
8
3
30
8
25(平稳) 12
15(冲击)
8
25(平稳) 80
20(冲击) 60
15
12
5
8
[pv] /(MPa·m/s)
◆ 单环式
轴环端面承载，结构简单，润滑方便，低速轻载
◆ 多环式
承载能力强，可承受双向轴向载荷 ，但各环受载不均
§7-3 轴瓦的材料和结构
轴瓦直接与轴颈接触，主要失效为：磨损和胶合 一、材料基本要求
良好的耐磨性和减摩性及抗胶合性,并有足够的强度
二、常用材料 ◆ 铸铁
轻载、低速的场合
锑、铜金属硬粒
◆ 轴承合金（巴氏合金）
主要内容
一、滑动轴承的类型及其结构型式 二、轴瓦的材料和结构 三、轴承的润滑 四、非液体摩擦滑动轴承的设计 五、液体摩擦滑动轴承的设计
§7-1 概述
一、滑动轴承的分类：
◆ 受载方向
径向轴承 承受径向载荷 推力轴承 承受轴向载荷
◆ 摩擦状态
非液体摩擦滑动轴承 静压轴承
液体摩擦滑动轴承 动压轴承
静压轴承：外界高压油输入轴承间隙，轴径与轴瓦由油膜分开 特点：系统复杂、工作可靠 应用：低速、频繁启动，载荷或转速变化大场合
15(20) 10(12)
12(60) 30(90)
(60) 20(100)
15 10(50)
5
硬度(HBS)
应用举例
金属模
砂 模
160~180
用于不受冲击的低速、轻载轴 承
用于重载、中速、高温及冲击
90
80 条件下工作的轴承
用于中载、中速工作的轴承， 65 60 如起重机轴承及机床的一般主
轴轴承
铝铁青铜，用于受冲击载荷处， 110 100 轴承温度可至300℃。轴颈需
摩擦系数小、抗胶合性能力强、 吸附性强，易跑合，但机械强度 较低、价昂
锡基体或铅基体
用作轴承衬，浇铸在钢或铸铁的轴瓦基体上！
◆ 铜合金
疲劳强度高、耐磨性与减摩性好，可在较高温下工作，但 可塑性差，不易跑合；用于中低速、重载场合
◆ 粉末冶金
铁或铜粉末混入石墨压制烧结而成的多孔性材料 用于载荷平稳、低速和加油不便场合，如排气扇等家电设备
f = 0.008~0.01
◆ 干摩擦状态 摩擦表面间没有任何物质的摩擦，阻力最大
边界摩擦常与半液体摩擦、半干摩擦并存， 通称非液体摩擦 f = 0.01~0.1
完全液体摩擦
— 滑动轴承工作的最理想状态 — 但是要达到这种状态（流体动 压）必须满足一定的条件 — 重要轴承要按完全液体摩擦状态来设计
动压轴承：轴径与轴瓦相对动，形成动压油膜，使轴径与轴瓦由油膜分开 特点：结构简单、要求制造精度高 应用：高速、高旋转精度，高载荷或转速变化小的场合
二、摩擦状态的分类：
◆ 完全液体摩擦状态
润滑油膜将摩擦表面完全隔开，只存在 液体分子间的摩擦
f = 0.001~0.008
◆ 边界摩擦状态 润滑油膜部分地将摩擦表面隔开，有局 部地方是金属间的直接接触
油孔和油沟应开在非承载区内，否则会大大降低轴承承载能力
§7-4 滑动轴承的润滑
一、润滑目的：
减小摩擦和磨损，降温，防锈、减振等作用
二、润滑剂：
液体（水、油）、半固体（润滑脂）、固体（石墨）和气体 绝大多数场合采用润滑油或润滑脂
◆ 润滑油 有机油、矿物油、化学合成油
其中矿物油应用最广
评判润滑油好坏的主要性能指标有： 粘度、油性、氧化稳定性、闪点和燃点、凝固点
淬火
铅青铜，浇铸在钢轴瓦上做轴
25
承衬，可受很大的冲击载荷，
也适用于精密机床主轴轴承
用做轴承衬，用于重载、高速，
27
温度低于110℃的重要轴承,如 汽轮机、内燃机、高转速的机
床主轴轴承等。
用于不剧变的重载、高速轴承，
30
如车床、发电机、压缩机、轧
钢机等。
20
§8-2
用于中速、中载且冲击不大的 轴承。如汽轮机、中等功率的
— 剧烈磨损和发热
轴瓦可随轴的弯曲或倾斜而自动调心，可 保证轴颈与轴瓦的均匀接触
适合l/d> 1.5的轴承
◆ 间隙可调式
通过锥形表面的移动来调整轴颈与轴 瓦的间隙
二、推力滑动轴承
轴端面或轴环端面是承载面
◆ 实心式
支撑面压强分布不均，磨损不均匀，使用较少
◆ 空心式
支撑面上压强分布较均匀，润滑条件有所改善
轴电压动机瓦机的的、轴材拖承拉料机、发动机、空
三、 轴瓦的结构
与轴颈直接接触，应具有一定的强度和刚度，应定位可靠， 便于输入润滑剂，容易散热，调整方便 常用轴瓦两种结构：整体式（也称轴套）和部分式 为节省贵重金属，常在轴瓦内表面上浇铸或轧制一层轴承合金 —
轴承衬，约0.5~5mm厚
轴承衬
轴瓦和轴承座间不允许相对位移，可 将轴瓦两端做成凸缘，或用销钉固定 在轴承座上 为使轴承获得良好的润滑，还需开设油孔和油沟
非液体摩擦
— 低速、不太重要的轴承
§7-2 滑动轴承的结构形式
一、向心滑动轴承
◆ 整体式
结构简单、刚度大 轴只能从端部装入，磨损后轴与轴 瓦间的间隙无法调整
◆ 剖分式
由轴承盖、轴承座、剖分轴瓦和螺栓构成 结构较繁、间隙可调，装拆方便，广泛采用
◆ 自动调心式
轴承宽径比较大时，若轴发生弯曲变形， 易造成轴颈与轴瓦端部的局部接触
其中粘度是润滑油的最主要性能指标
① 粘度的概念 — 粘度即流体抵抗变形的能力 粘度表征流体内摩擦阻力的大小，粘度越大，摩擦阻力越大
右图所示两平行板间充满一定粘度的润滑油
假设润滑油为层流 且润滑油只沿一个方向流动
u=v