滑动轴承在汽车中的优势应用

任务介绍

轴承是用来支承轴和轴上回转零件的部件。根据轴承工作时摩擦性质的不同，轴承可分为滚动轴承和滑动轴承。滚动轴承为标准件，广泛用于各种机械中。滑动轴承适用于高速、高精度 、重载和较大冲击的场合及不重要的低速机械中。

学习目标

1.理解轴承的类型及应用。

2.了解滑动轴承的结构。

3.理解滑动轴承的润滑方式。

相关知识

一、滑动轴承的特点及应用

轴承是支承机器转动或摆动的零件。其作用有两个：一是支承轴及轴上零件，并保持轴的旋转精度；二是减少转轴与支承之间的摩擦和磨损，并承受载荷。

轴承按其工作的摩擦性质不同分为滑动轴承和滚动轴承两大类。虽然滚动轴承有着许多优点，在一般机械中获得了广泛的应用，但是在高速、高精度、重载、结构上要求剖分等场合中，滑动轴承就显示出其优异的性能：工作平稳、无噪声、耐冲击、承载能力大、径向尺寸小、可做成剖分式、转速及回转精度可以很高。正因为滑动轴承具有上述特点，所以在汽轮机、离心式压缩机、内燃机精密机床和重型机械中获得了广泛的应用。

二、滑动轴承的种类和结构

根据轴承所能承受载荷的方向，滑动轴承可分为径向滑动轴承和推力滑动轴承两类。

1.径向滑动轴承

径向滑动轴承承受径向载荷。

（1）整体式径向滑动轴承

整体式径向滑动轴承主要由轴承座、整体轴套、油孔等组成，如图3-13所示。其具有结构简单、成本低；轴套磨损后，间隙无法调整；装拆不便（只能从轴端装拆）的特点。其常应用于低速、轻载或间歇工作的机器中，如手动机械、农业机械。

图3-13　整体式径向滑动轴承

图3-13所示为具有独立轴承座的滑动轴承（JB/T 2560—2007），使用时将它用螺栓固定到机器上。这种轴承已标准化，轴承座通常采用铸铁材料，与轴颈接触的轴套通常用减摩材料制成。整体式径向滑动轴承结构简单，但装拆时要求轴或轴承做轴向移动，这对于某些机器结构是不允许的。整体式轴套磨损后，轴承间隙无法调整，因此，这种轴承常用于低速、轻载和间歇工作的机械上。

（2）剖分式径向滑动轴承

图3-14所示为剖分式径向滑动轴承，由轴承座、轴承盖、剖分轴瓦和连接螺栓等组成。在轴瓦剖分面上，配置调整垫片，当轴瓦磨损后，可以减少垫片厚度，以调整轴承径向间隙。

图3-14　剖分式径向滑动轴承

1—轴承座；2—轴瓦；3—轴母承盖；4—螺栓螺母；5—油杯

轴承剖分面可以是水平的，也有倾斜的（斜滑动轴承座），如图3-15所示，载荷与剖分面垂线大于35°，汽车柴油机中的连杆大头就采用此种轴承。

2.推力滑动轴承

推力滑动轴承用于承受轴向载荷，如图3-16所示。按轴颈支承面的形式不同，推力滑动轴承分为实心［图3-17（a）］、空心［图3-17（b）］、单环形［图3-17（c）］和多环形［图3-17（d）］等几种。由图3-17可知，推力滑动轴承的工作表面可以是轴端面或轴上的环形平面。支承面上离中心越远，其相对滑动速度越大，磨损越快，所以实心轴端面上的压力分布极不均匀，靠近中心处的压强极高。因此，一般推力滑动轴承大多数采用环形支承面。多环轴颈能承受较大的双向轴向载荷。

图3-15　对开式斜滑动轴承

图3-16　推力滑动轴承

图3-17　止推轴承轴颈结构

三、轴瓦结构

1.轴瓦的形式与结构

轴瓦是轴承中与轴颈直接接触的元件，是滑动轴承的主要组成部分，其结构对轴承性能有很大的影响。根据轴承的工作情况，要求轴瓦材料具备下述性能：①摩擦系数小；②导热性好，热膨胀系数小；③耐磨、耐蚀、抗胶合能力强；④要有足够的机械强度和可塑性。

轴瓦固定在轴承座上，其表面常浇注一层减摩性更好的材料，称为轴承衬，厚度从零点几毫米到6mm。为使轴承衬固定可靠，可在轴瓦上作出沟槽，如图3-18所示。

图3-18　轴承衬的固定

轴瓦的结构也分为整体式和剖分式两种。整体式轴瓦是一个圆柱形轴套。剖分式轴瓦由上、下两半组成，两端的凸肩用于防止轴瓦轴向窜动，也用于螺钉或销钉定位。

2.油孔、油槽和油室

油孔、油槽开设原则：

1）油槽（沟）开在非承载区，否则会破坏油膜的连续性，降低油膜的承载能力。

2）油槽轴向不能开通，以免油从油槽端部大量流失，轴向油沟的长度应稍短于轴瓦宽的80％，如图3-19所示。

对一些重型机器轴承的轴瓦，其上常开设油室。它可使润滑空间增大，并有储油和保证润滑油稳定供应的作用，如图3-20所示。

图3-19　油槽

图3-20　油室

四、滑动轴承的失效形式及材料

1.主要失效形式

滑动轴承常见失效形式有轴瓦磨损、胶合（烧瓦）、疲劳破坏和由于制造工艺原因引起的轴承衬脱落。其中，主要的是轴瓦磨损和胶合。

2.轴承材料的性能要求

1）具有足够的抗压强度、疲劳强度和抗冲击能力。

2）具有良好的减摩性。材料要有较低的摩擦阻力。

3）具有良好的耐磨性。抗黏着磨损和磨粒磨损性能较好。

4）具有良好的跑合性。能较容易消除接触表面不平度而使轴颈与轴瓦表面间相互尽快吻合。

5）良好的可塑性。具有适应因轴的弯曲和其他几何误差而使轴与轴承滑动表面初始配合不良的能力。

6）具有嵌入性。轴承材料具有容纳金属碎屑和灰尘的能力。

7）良好的工艺性和导热性，并应具有耐蚀性。

3.常用轴承材料

轴承材料是指在轴承结构中直接参与摩擦部分的材料，如轴瓦和轴承衬的材料。(www.xing528.com)

轴承合金：有锡基轴承合金和铅基轴承合金两类，特点是嵌入性和摩擦顺应性好，易于轴颈磨合，但强度低，价格较高。轴承合金常用于重载、中高速场合。

铜合金：有锡青铜、铅青铜和铝青铜等，特点是锡青铜减摩性和耐磨性最好，适用于重载、中速场合；铅青铜抗黏附能力强，适用于高速、重载场合；铝青铜强度及硬度较高，适用于低速、重载场合。

铸铁：有灰铸铁和耐磨铸铁。其特点是有一定的减摩性和耐磨性，价格低廉，但铸铁性脆、磨合性差，适用于低速、轻载和不受冲击的场合。

除上述常用的3种金属材料外，轴承材料还可采用多孔质金属材料和非金属材料。

五、滑动轴承的润滑

润滑目的是减少轴承中的摩擦、降低磨损、散热冷却、缓冲吸振、密封防锈。

润滑剂主要有固体润滑剂、润滑脂、液体润滑剂和气体润滑剂4种，其中常用的是润滑脂、液体润滑剂（润滑油）。

1.润滑油

润滑油是滑动轴承中应用最广的一种润滑剂，最常用的润滑油是矿物油，对于特殊工况还可采用合成油。黏度是润滑油的主要质量指标，黏度值越高，油越稠，反之越稀；温度升高，黏度降低。

选择原则：

1）压力大、温度高、载荷冲击变动大——黏度大的润滑油。

2）滑动速度大——黏度较低的润滑油。

3）散热差，工作温度高——黏度较高的润滑油。

4）粗糙或未经跑合的表面——黏度较高的润滑油。

2.润滑脂

润滑脂是由润滑油和稠化剂（钙、钠、铝、锂）及其稳定剂混合制成。润滑脂的主要质量指标是锥入度、滴点和耐水性。

锥入度是衡量润滑脂稠度和软硬程度的指标，是指用重量为1.5N的标准锥形针在5s内沉入温度为25℃的润滑脂试样中的深度。滴点是指润滑脂在规定条件下加热熔化，开始滴下第一滴时的温度。耐水性是指在水中不溶解，不从周围介质中吸收水分和不被水洗掉的能力。

润滑脂的特点是无流动性，可在滑动表面形成一层薄膜，适合在要求不高、难以经常供油，或低速重载及做摆动运动的轴承中。

选择原则：

1）当压力高和滑动速度低时，选择锥入度小的品种；反之，选择锥入度大的品种。

2）所用润滑脂的滴点，一般应较轴承的工作温度高20～30℃，以免工作时润滑脂过多地流失。

3）在有水淋或潮湿的环境下，应选择防水性能强的钙基或铝基润滑脂。在温度较高处应选用钠基或复合钙基润滑脂。

3.润滑方式

为保证轴承良好的润滑状态，除合理选择润滑剂外，还应合理选择润滑方式和润滑装置。

（1）油润滑

润滑方法有间歇供油润滑和连续供油润滑两种。间歇供油润滑有手工油壶供油和油杯注油供油两种。这种润滑方法只适用于低速、不重要的或间歇工作的轴承。对于重要轴承，必须采用连续供油润滑。连续供油方法及装置主要有以下几种：

1）油杯滴油润滑。针阀油杯可调节滴油速度，以改变供油量，在轴承停止工作时，可通过油杯上部的手柄关闭油杯停止供油，如图3-21所示。

2）浸油润滑。浸油润滑是将部分轴承直接浸入油池中润滑，如图3-22所示。

图3-21　针阀油杯

图3-22　浸油润滑

3）飞溅润滑。飞溅润滑主要用于减速器、内燃机等机械中轴承的润滑。通常直接利用传动齿轮或甩油环将油池中的润滑油溅到轴承上或壁箱上，再经油沟导入轴承工作面以润滑轴承，如图3-23所示。

4）压力循环润滑。压力循环润滑是一种强制润滑。润滑油泵将具有一定压力的油经油路导入轴承，润滑油经轴承两端流回油池，构成循环润滑。这种供油方法的供油量充足，润滑可靠，并有冷却和冲洗轴承的作用。但润滑装置结构复杂，费用高，常用于重载、高速和载荷变化较大的轴承中，如图3-24所示。

图3-23　飞溅润滑

图3-24　压力循环润滑

（2）脂润滑

润滑脂的加脂方式有人工加脂和脂杯加脂。润滑脂只能间歇供给，常用润滑装置有旋盖式油杯和压注式油杯，如图3-25和图3-26所示。

图3-25　旋盖式油杯

图3-26　压注式油杯

六、滑动轴承在汽车中的应用

在汽车中，有很多部位有滑动轴承的应用，如变速器、制动器等。滑动轴承在汽车中比较典型的应用是汽车发动机中曲轴与连杆间的滑动轴承连接、曲轴与机体间的滑动轴承连接。这些滑动轴承都是剖分式滑动轴承，否则无法安装。应注意的是，这些轴承的具体结构与本任 务中所述的不尽相同，但是它们都具备滑动轴承的基本组成部分。

任务小结

1）按摩擦性质不同，轴承分为滑动轴承和滚动轴承。

2）滑动轴承按照承受载荷的不同，可分为径向滑动轴承和推力滑动轴承。

3）滑动轴承常见失效形式是轴瓦磨损、胶合（烧瓦）、疲劳破坏和轴承衬脱落。

4）常用轴承材料：轴承合金、铸铁、铜合金等。

5）润滑目的：减少摩擦、降低磨损、散热冷却、缓冲吸振、密封防锈。

6 ）润滑剂主要有固体润滑剂、润滑脂、液体润滑剂和气体润滑剂4种。

拓展提高

滑动轴承的选择

选择滑动轴承时，应从轴承载荷、轴颈的直径和转速等参数考虑。一般原则如下：

1）承受径向载荷的选择径向滑动轴承，承受轴向载荷的选择推力滑动轴承，同时承受径向、轴向载荷的选择径向和推力滑动轴承的组合形式。

2）低速、轻载、手动机械，选用整体式滑动轴承。

3）中、高速，载荷大，选用剖分式滑动轴承。