分析滑动轴承轴瓦的结构与材料优化步骤

轴瓦是滑动轴承中直接与轴颈接触的零件，故轴瓦是滑动轴承中最重要的元件。由于轴瓦与轴颈的工作表面之间有一定的相对滑动速度，因而从摩擦、磨损、润滑和导热等方面都对轴瓦的结构和材料提出了要求。

一、轴瓦的结构

常用的轴瓦结构有整体式和剖分式两种。

整体式轴承采用整体式轴瓦，如图4－2－6所示。整体式轴瓦又称轴套，需从轴端安装和拆卸，可修复性差，主要有光滑轴套［见图4－2－6（a）］和带纵向油槽的轴套［见图4－2－6（b）］两种。

图4－2－6　整体式轴瓦

（a）光滑轴套；（b）带纵向油槽的轴套

剖分式轴承采用剖分式轴瓦，可以直接从轴的中部安装和拆卸，可修复。图4－2－7（a）所示为无轴承衬的剖分式轴瓦。若在轴瓦内表面浇注一层或两层轴承合金作为轴承衬，则称为双金属轴瓦或三金属轴瓦。图4－2－7（b）所示为内壁有轴承衬的双金属轴瓦。

图4－2－7　剖分式轴瓦

（a）无轴承衬的部分式轴瓦；（b）有轴承衬的双金属轴瓦

为了使摩擦表面得到润滑，在轴瓦上应制造出油孔和油沟，以便向轴承加注润滑油。为使润滑油均匀布在整个轴颈上，并防止油流失，油沟应具有足够的长度，约为轴瓦长度的80%，但不能开通。油沟和油孔应开在非承载区，以保证承载区油膜的连续性。油孔和油沟的分布形式如图4－2－8所示。为防止轴瓦沿轴承座轴向窜动，轴瓦两边应制有凸缘，如图4－2－7所示。

图4－2－8　轴瓦的油孔、油沟

当轴瓦内表面浇注轴承衬时，为了保证轴承衬与轴瓦接合牢固，在轴瓦内表面应制出沟槽，如图4－2－9所示。

图4－2－9　轴承衬背上沟槽的形式

二、轴瓦的材料

滑动轴承的轴瓦直接与轴颈相配合，轴瓦的工作表面既是承载面又是摩擦面，不完全液体润滑滑动轴承的工作能力和使用寿命主要取决于轴瓦材料的选择和结构的合理性。

（一）对轴承材料的要求

根据轴瓦的失效形式及工作时轴瓦不损伤轴颈的原则，对轴承材料要求如下：

（1）具有足够的抗冲击、抗压、抗疲劳强度。

（2）具有良好的减摩性、耐磨性和磨合性。材料的摩擦阻力小，抗黏着磨损和磨粒磨损的性能好。

（3）具有良好的顺应性和嵌藏性，具有补偿对中误差和其他几何误差及容纳污物和尘粒的能力。

（4）具有良好的其他性能，如工艺性、导热性和耐腐蚀性。

（5）价格低廉，便于供应。(www.xing528.com)

因此需要综合各种因素，根据主要的要求来选择材料。

（二）常用滑动轴承材料

常用轴承材料有金属材料、粉末冶金材料和非金属材料三大类。

1.金属材料

（1）轴承合金（又称巴氏合金、白合金），有锡基轴承合金和铅基金属合金两大类。

锡基轴承合金的摩擦系数小，抗胶合能力良好，对油的吸附性强，耐腐蚀性好，易跑合，是较好的轴承材料，常用于高速、重载的轴承。但价格较贵且机械强度较差，因此常用作轴承衬材料。

铅基轴承合金的各方面性能与锡基轴承合金相近，但这种材料较脆，不易承受较大的载荷，故一般用于中速、中载的轴承。

（2）铜合金，是传统的轴瓦材料，品种很多，可分为青铜和黄铜两类。

青铜的强度高，承载能力大，耐磨性和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，故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，也可以将青铜浇注在钢或铸铁轴瓦的内壁上。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场合。

铸造黄铜减摩性不及青铜，但易于制造和加工，常用于低速轴承。

（3）铸铁。有普通灰铸铁、球墨铸铁等。铸铁轴瓦的主要优点是价格低廉，常用在轻载、低速场合。常用轴瓦金属材料的使用性能见表4－2－1。

表4－2－1　常用轴瓦金属材料的使用性能

2.粉末冶金材料

粉末冶金材料（多孔质金属材料）是由铜、铁、石墨等粉末经压制而成的材料，常用于制作轴套（具有多孔性组织，孔隙内可以储存润滑油，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，因而能自动进入摩擦表面起到润滑作用。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。

3.非金属材料

非金属材料，可用作轴瓦的非金属材料有工程塑料、硬木、橡胶和石墨等。

塑料轴承具有摩擦系数低，跑合性良好，耐磨，耐腐蚀，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黏附在金属轴瓦上使用。

橡胶轴承具有较大的弹性，能起到减振的作用，使运转平稳，可以用水润滑，常用于潜水泵、沙石清洗机等。

请同学们思考：学习任务中如何选择滑动轴承的材料呢？