滑動(dòng)軸承教案

1、汽車機(jī)械基礎(chǔ)第57、58課時(shí)課題 ：滑動(dòng)軸承課型 ：理論講授教學(xué)目的：使學(xué)生會(huì)選用滑動(dòng)軸承的結(jié)構(gòu)和材料教學(xué)要求：掌握非液體摩擦滑動(dòng)軸承的設(shè)計(jì)。重點(diǎn)：非液體摩擦滑動(dòng)軸承難點(diǎn) ：形成液體摩擦的條件教 具 ：掛圖，多媒體教學(xué)方法與手段：圖表分析，說(shuō)明結(jié)論，實(shí)例講解實(shí)施步驟：引入：同學(xué)們，雖然滾動(dòng)軸承有一系列優(yōu)點(diǎn)，在一般機(jī)械中獲得廣泛的應(yīng)用，但是在高速、高精度、重載、結(jié)構(gòu)上要求剖分等場(chǎng)合下，滑動(dòng)軸承則獲得廣泛使用。正題：初步采用的方法: 概念的理解，用舉例法引入滑動(dòng)軸承的概念。板書滑動(dòng)軸承的特點(diǎn)、類型及應(yīng)用板書滑動(dòng)軸承按其摩擦性質(zhì)可以分為液體滑動(dòng)摩擦軸承和非液體滑動(dòng)摩擦軸承兩類液體滑動(dòng)摩擦軸承：由于在

2、液體滑動(dòng)軸承中，軸頸和軸承的工作表面被一層潤(rùn)滑油膜隔開，兩零件之間沒(méi)有直接接觸，軸承的阻力只是潤(rùn)滑油分子之間的摩擦，所以摩擦系數(shù)很小，一般僅為0.0010.008。這種軸承的壽命長(zhǎng)、效率高，但是制造精度要求也高，并需要在一定的條件下才能實(shí)現(xiàn)液體摩擦。板書非液體滑動(dòng)摩擦軸承：非液體滑動(dòng)摩擦軸承的軸頸與軸承工作表面之間雖有潤(rùn)滑油的存在，但在表面局部凸起部分仍發(fā)生金屬的直接接觸。因此摩擦系數(shù)較大，一般為 0.10.3,容易磨損，但結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，對(duì)制造精度和工作條件的要求不高，故此在機(jī)械中得到廣泛使用。在機(jī)械中，雖然廣泛采用滾動(dòng)軸承，但在許多情況下又必須采用滑動(dòng)軸承。這是因?yàn)榛瑒?dòng)軸承板書有其獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)是滾

3、動(dòng)軸承不能代替的?；瑒?dòng)軸承的主要優(yōu)點(diǎn)是：板書板書板書1 ）結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造、加工、拆裝方便；2 ）具有良好的耐沖擊性和良好的吸振性能，運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)，旋轉(zhuǎn)精度高；3 ）壽命長(zhǎng)。但是也有其缺點(diǎn)，主要有：1 ）維護(hù)復(fù)雜，對(duì)潤(rùn)滑條件較高；2 ）邊界潤(rùn)滑軸承，摩擦損耗較大。因而在大型汽輪機(jī)、發(fā)電機(jī)、壓縮機(jī)、軋鋼機(jī)及高速磨床上多采用滑動(dòng)軸承。此外，在低速而帶有沖擊載荷的機(jī)器中，如水泥攪拌器、滾筒清砂機(jī)、破碎機(jī) 等沖壓機(jī)械、農(nóng)業(yè)機(jī)械中也多采用滑動(dòng)軸承?；瑒?dòng)軸承的結(jié)構(gòu)1、徑向滑動(dòng)軸承常用的徑向滑動(dòng)軸承，我國(guó)已經(jīng)制定了標(biāo)準(zhǔn)，通常情況卜可以根據(jù)工作條件進(jìn)行選用。徑向滑動(dòng)軸承可以分為整體式和剖分式（對(duì)開式）兩大類。圖13

4、板書6（1）整體式徑向滑動(dòng)軸承板書整體式滑動(dòng)軸承（JB/T2560-91 ）,如圖所示為整體式滑動(dòng)軸承。它由軸承座和軸承套組成。軸承套壓裝在軸承座孔中，一般配合為H8/s7。軸承座用螺栓與機(jī)座聯(lián)接，頂部設(shè)有安裝注油油杯的螺紋孔。軸套上開有油孔，并在其內(nèi)表面開油溝以輸送潤(rùn)滑油。這種軸承結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、制造成本低，但當(dāng)滑動(dòng)表面磨損后無(wú)法修整，而且裝拆軸的時(shí)候只能作軸向移動(dòng)，有時(shí)很不方便，有些粗重的軸和中間具有軸頸的軸（如內(nèi)燃機(jī)的曲軸）就不便或無(wú)法安裝。所板書以，整體式滑動(dòng)軸承多用于低速、輕載和間歇工作的場(chǎng)合，例如手動(dòng)機(jī)械、農(nóng)業(yè)機(jī)械中，等。板書這類軸承座的標(biāo)記為：HZXXX軸承圉B/T2560 ,其中H表

5、示滑動(dòng)軸承座，Z表示整體式，XXX表示軸承內(nèi)徑（單位 mm）。標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格為：HZ020140 。（2）剖分式滑動(dòng)軸承剖分式滑動(dòng)軸承是由軸承蓋、軸承座、剖分軸瓦和螺栓組成。對(duì)開式二（四）螺栓正滑動(dòng)軸承（JB/T2561-91或JB/T2562-91 ）,如圖所示。軸承座水平剖分為軸承座和軸承蓋兩部分，并用二（或四）個(gè)螺栓聯(lián)接。為了防止軸承蓋和軸 承座橫向錯(cuò)動(dòng)和便于裝配時(shí)對(duì)中，軸承蓋和軸承座的剖分面做成階梯狀。對(duì)開式滑動(dòng)軸承在裝拆軸 時(shí)，軸頸不需要軸向移動(dòng)，裝拆方便。另外，適當(dāng)增減軸瓦剖分面間的調(diào)整墊片，可以調(diào)節(jié)軸頸與軸承之間的間隙。這種軸承所受的徑向載荷方向一般不超過(guò)剖分面垂線左右35o的范圍，否

6、則應(yīng)該使用斜剖分面軸承。為使?jié)櫥湍芫鶆虻胤植荚谡麄€(gè)工作表面上，一般在不承受載荷的軸瓦表面開 出油溝和油孔。這類軸承軸瓦與座孔之間的配合為H8/m7 。軸承座標(biāo)記為：H2 X X X軸承座B2561-91（或H4 X乂*,其中H表示滑動(dòng)軸承座，2 （4）表示螺栓數(shù)， XXX 表示軸承內(nèi)徑（單位 mm）。標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格為 H2030H2160（H4050 H4220 ）。對(duì)開式四螺栓斜滑動(dòng)軸承（JB/T2563-91 ）,如圖所示為對(duì)開式斜滑動(dòng)軸承。 軸承剖分面與水平面成 45o角，軸承載荷 的方向應(yīng)位于垂直剖分面的軸承中心線左右35o的范圍內(nèi)，主特點(diǎn)與對(duì)開式正滑動(dòng)軸承相同。 .，一、一. .一一.，

7、 圖 135 一、.軸承座的標(biāo)記為： HX X X X軸承南B/T2563-91，其中 H表小滑動(dòng)軸承座，X表示斜座，XXX表示軸承內(nèi)徑（單位 mm）。標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格為 HX050HX220。當(dāng)軸頸較長(zhǎng)（寬徑比大于1.51.75）,軸的剛度較小，或由于兩軸承不是安裝在同一剛性機(jī)架上，同心度較難保證時(shí)，都會(huì)造成軸瓦端部的局部接觸（如圖所示） ，使軸瓦局部嚴(yán)重磨損，為此可采用能相對(duì)軸承自行調(diào)節(jié)軸線位置的滑動(dòng)軸承，稱為回滑動(dòng)軸承，如圖所示。這種滑動(dòng)軸承的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是軸瓦的外表面做成凸形球面，與軸承蓋及軸承座上的凹形球面箱配合，當(dāng)軸變形時(shí)，軸瓦可隨軸線自動(dòng)調(diào)節(jié)位置，從而保證軸頸和軸瓦為球面接觸。整體式軸承中與

8、軸頸配合的零件稱為軸套,結(jié)構(gòu)如圖所示，分為不帶擋邊和帶擋邊的兩種結(jié)構(gòu),（3）軸承與軸瓦結(jié)構(gòu)ffl L4-S 4尚布近對(duì)溫立承根施力的窕響圖14-9 油孔和油溝其基本尺寸、公差參見(jiàn)GB2509-81或GB2510-81對(duì)開 式軸承的 軸瓦由上 下兩半組 成，如圖所 示。為使軸瓦既有一定的強(qiáng)度，又有良好的減磨性，常在軸瓦內(nèi)表面澆鑄一層減磨性好的材料（如軸承合金），稱為軸承襯。軸承襯應(yīng)可靠的貼合在軸瓦表面上，為此可以采用如圖所示的結(jié)合形式（圖中涂黑層表示軸承襯）為了將潤(rùn)滑油引入軸承，并布滿于工作 , 表面，常在其上開有供油孔和油溝；供油孔和油溝應(yīng)開在軸瓦的非承載區(qū)，否則會(huì)降低油膜的承載能力，如圖所示

9、。軸向油溝也不應(yīng)在軸瓦全長(zhǎng)上開通，以免潤(rùn)滑油自油溝端部大量泄漏。常見(jiàn)的油溝形式，對(duì)于一些重型機(jī)器的軸承軸瓦， 其上常開設(shè)油室。止推滑動(dòng)軸承座軸軸 承藺向推燈 軸套徑止錯(cuò)進(jìn)油瓦瓦它既可以使?jié)櫥臻g增大，并有貯油和保證潤(rùn)滑油穩(wěn) 定應(yīng)的作用，如圖所示。2、推力滑動(dòng)軸承推力滑動(dòng)軸承用于承受軸向載荷。如圖1313所示為一簡(jiǎn)單的推力軸承結(jié)構(gòu)，它由軸承座、套筒、徑向軸瓦、止推軸瓦所組成。為了便于對(duì)中，止推軸瓦底部制成球面形式，并用銷釘來(lái)防止它隨軸頸轉(zhuǎn)動(dòng)，潤(rùn)滑油從底部進(jìn) 入，上部流出。其最簡(jiǎn)結(jié)構(gòu)如圖所示。K 14-11推力滑劭軸承I軸演2一軸瓦由于工作面上相對(duì)滑動(dòng)速度不等，越靠近邊緣處相 對(duì)滑動(dòng)速度越大，磨損

10、越嚴(yán)重，會(huì)造成工作面上壓強(qiáng)分 布不均勻，相對(duì)滑動(dòng)端面通常采用環(huán)狀端面。當(dāng)載荷較 大時(shí)，可采用多環(huán)軸頸，如圖 1411b所示，這種結(jié)構(gòu) 能夠承受雙向軸向載荷。對(duì)于所示的結(jié)構(gòu)多用于低速輕載的場(chǎng)合?；瑒?dòng)軸承的失效形式及材料、滑動(dòng)軸承的失效形式滑動(dòng)軸承的失效形式通常由多種原因引起，失效的形式有很多種，有時(shí)幾種失效形式并存，相 互影響。(1 )磨粒磨損進(jìn)入軸承間隙的硬顆粒物(如灰塵、砂礫等)有的嵌入軸承表面，有的游離于間隙中并隨軸一 起轉(zhuǎn)動(dòng)，它們都將對(duì)軸頸和軸承表面起研磨作用。在機(jī)器起動(dòng)、停車或軸頸與軸承發(fā)生邊緣接觸時(shí)，他們都將加劇軸承磨損，導(dǎo)致幾何行狀改變、精度喪失，軸承間隙加大，使軸承性能在預(yù)期壽命

11、前 急劇惡化。(2)舌I傷進(jìn)入軸承間隙的硬顆粒或軸頸表面粗糙的輪廓峰頂，在軸承傷劃出線狀傷痕， 導(dǎo)致軸承因刮傷而失效。(3)膠合(也稱為燒瓦)當(dāng)軸承溫升過(guò)高，載荷過(guò)大，油膜破裂時(shí)，或在潤(rùn)滑油供應(yīng)不足的條件下，軸頸和軸承的相對(duì)運(yùn)動(dòng)表面材料發(fā)生粘附和遷移，從而造成軸承損壞，有時(shí)甚至可能導(dǎo)致相對(duì)運(yùn)動(dòng)的中止。(4)疲勞剝落在載荷反復(fù)作用下，軸承表面出現(xiàn)與滑動(dòng)方向垂直的疲勞裂紋，當(dāng)裂紋向軸承襯與襯背結(jié)合面擴(kuò)展后，造成軸承襯材料的剝落。它與軸承襯和襯背因結(jié)合不良或結(jié)合力不足造成軸承襯的剝離有 些相似，但疲勞剝落周邊不規(guī)則，結(jié)合不良造成的剝離周邊比較光滑。(5)腐蝕潤(rùn)滑劑在使用中不斷氧化，所生成的酸性物質(zhì)對(duì)

12、軸承材料有腐蝕性，特別對(duì)制造銅鋁合金中的鉛，易受腐蝕而形成點(diǎn)狀剝落。氧對(duì)錫基巴氏合金的腐蝕，會(huì)使軸承表面形成一層由SnO2和SnO混合組成的黑色硬質(zhì)覆蓋層，它能擦傷軸頸表面，并使軸承間隙變小。此外，硫?qū)y或銅的軸承 材料的腐蝕，潤(rùn)滑油中水分對(duì)銅鉛合金的腐蝕，都應(yīng)予以注意。以上列舉了常見(jiàn)的幾種失效形式，由于工作條件不同，滑動(dòng)軸承還可出現(xiàn)氣蝕、流體侵蝕、電 侵蝕和微動(dòng)磨損等損傷。從美國(guó)、英國(guó)和日本三家汽車廠統(tǒng)計(jì)的汽車用滑動(dòng)軸承故障原因的平均比 率來(lái)看，因不干凈或由異物進(jìn)入而導(dǎo)致鼓掌的比率較大。故障原因不干凈潤(rùn)滑油 不足安裝誤差對(duì)中不良超載腐蝕制造精 度低氣蝕其它比率(%)138.311.115.

13、98.16.05.65.52.86.7汽車機(jī)械基礎(chǔ)第 57、 58 課時(shí)二、軸承材料軸瓦與軸承襯的材料通稱為軸承材料。針對(duì)以上所述的失效形式，軸承材料性能應(yīng)著重滿足以下主要要求：1 ）良好的減摩性、耐磨性和抗膠合性減摩性是指材料副具有低的摩擦系數(shù)。耐磨性是指材料的抗磨性能（通常以磨損率表示）。抗膠合性是指材料的耐熱性和抗粘附性。2 ）良好的摩擦順應(yīng)性、嵌入性和磨合性摩擦順應(yīng)性是指材料通過(guò)表層彈塑性變形來(lái)補(bǔ)償軸承滑動(dòng)表面初始配合不良的能力。嵌入性是指材料容納硬質(zhì)顆粒嵌入，從而減輕軸承滑動(dòng)表面發(fā)生刮傷或磨粒磨損的性能。磨合性是指軸瓦與軸頸表面經(jīng)過(guò)短期輕載運(yùn)轉(zhuǎn)后，易于形成相互吻合的表面粗糙度。3 ）

14、足夠的強(qiáng)度和抗腐蝕能力4）良好的導(dǎo)熱性、工藝性、經(jīng)濟(jì)性等應(yīng)該指出的是：沒(méi)有一種軸承材料全面具備上述性能，因而必須針對(duì)各種具體的情況，仔細(xì)進(jìn)行分析后合理選用。常用的材料可以分為三大類：金屬材料，如軸承合金、銅合金、鋁基合金和鑄鐵等；多孔質(zhì)金屬材料；非金屬材料，如工程塑料、碳 石磨等。4 ）軸承合金（通稱巴氏合金或白合金）軸承合金是錫、鉛、 銻、 銅的合金，它以錫或鉛作為基體，其內(nèi)含有銻錫（ Sb-Sn ） 或銅錫 （ Cu-Sn ）的硬晶粒。硬晶粒起抗磨作用，軟基體則增加材料的塑性。軸承合金的彈性模量和彈性極限都很低，在所有軸承材料中，它的嵌入性及摩擦順應(yīng)性最好，很容易和軸頸磨合，也不易與軸頸發(fā)

15、生膠合。但軸承合金的強(qiáng)度很低，不能單獨(dú)制作軸瓦，只能粘附在青銅、鋼或鑄鐵軸瓦上作軸承襯。軸承合金適用于重載、中高速場(chǎng)合，價(jià)格較貴。5 ）銅合金銅合金具有較高的強(qiáng)度，較好的減磨性和耐磨性。由于青銅的減磨性和阿耐磨性比黃銅好，故青銅是最常用的材料。青銅有錫青銅、鉛青銅和鋁青銅等幾種，其中錫青銅的減摩性和耐磨性最好，應(yīng)用廣泛。但錫青銅比軸承合金硬度高，磨合性及嵌入性差，適用于重載及中速場(chǎng)合。鉛青銅抗膠合能力強(qiáng)，適用于高速、重載軸承。鋁青銅的強(qiáng)度及硬度較高，抗膠合能力較差，適用于低速重載軸承。在一般機(jī)械中有50的滑動(dòng)軸承采用青銅材料。6 ）鋁基軸承合金鋁基軸承合金在許多國(guó)家獲得了廣泛的應(yīng)用。它有相當(dāng)好

16、的耐蝕性和較高的疲勞強(qiáng)度，摩擦性也較好。這些品質(zhì)使鋁基軸承合金在部分領(lǐng)域取代了較貴的軸承合金和青銅。鋁基軸承合金可以制成單金屬零件（如軸套、軸承等），也可以制成雙金屬零件，雙金屬軸瓦以鋁基軸承合金為軸承襯，以鋼作襯背。4）灰鑄鐵和耐磨鑄鐵普通灰鑄鐵或加有鎳、鉻鈦等合金成分的耐磨灰鑄鐵，或者是球墨鑄鐵，都可以用作軸承材料。這類材料中的片狀或球狀石墨在材料表面上覆蓋后，可以形成一層起潤(rùn)滑作用的石墨層，故具有一定的減摩性和耐磨性。此外石墨能吸附碳?xì)浠衔铮兄谔岣哌吔鐫?rùn)滑性能，故采用灰鑄鐵作軸承材料時(shí)應(yīng)加潤(rùn)滑油。由于鑄鐵性脆、磨合性能差，故只適用于輕載低速和不受沖擊載荷的場(chǎng)合。7 ）多孔質(zhì)金屬材料

17、這是不同于金屬粉末經(jīng)壓制、燒結(jié)而成的軸承材料。這種材料是多孔結(jié)構(gòu)的，孔隙約占體積的10%35%。使用前先把軸瓦在加熱的油中浸漬數(shù)小時(shí)，使孔隙中充滿潤(rùn)滑油，因而通常把這種材料制成的軸承稱為含油軸承。它具有自潤(rùn)滑性。工作時(shí)，由于軸頸轉(zhuǎn)動(dòng)的抽吸作用及軸承發(fā)熱時(shí)油的膨脹作用，油便進(jìn)入摩擦表面間起潤(rùn)滑作用；不工作時(shí)，因毛細(xì)管作用，油便被吸回到軸承內(nèi)部，故在相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)間內(nèi)，即使不加油仍能和好的工作。如果定期給以供油，則使用效果更好。但由于其韌性較小，故宜用于平穩(wěn)無(wú)沖擊載荷及中低速情況。常用的有多孔鐵和多孔質(zhì)青銅。多孔鐵常用來(lái)制作磨粉機(jī)軸套、機(jī)床油泵襯套、內(nèi)燃機(jī)凸輪軸襯套等，多孔質(zhì)青銅常用來(lái)制作電唱機(jī)、電風(fēng)

18、扇、紡織機(jī)械及汽車發(fā)電機(jī)的軸承。我國(guó)也有專門制造含油軸承的生產(chǎn)廠家，需用時(shí)可根據(jù)設(shè)計(jì)手冊(cè)選用。非金屬材料非金屬材料中應(yīng)用最廣的是各種塑料，如酚醛樹脂、尼龍、聚四氟乙烯等。聚合物的特性是：與許多化學(xué)物質(zhì)不起反應(yīng)，抗腐蝕性好，例如聚四氟乙烯（PTEE ）能抗強(qiáng)酸和弱堿；具有一定的自潤(rùn)滑性，可以在無(wú)潤(rùn)滑條件下工作，在高溫條件下具有一定的潤(rùn)滑能力；具有包容異物的能力（嵌入性好） ，不宜擦傷配合零件表面；減摩性及耐磨性比較好。選擇聚合物作軸承材料時(shí)，必須注意以下一些問(wèn)題：由于聚合物的熱傳導(dǎo)能力差，只有鋼的百分之幾，因此必須考慮摩擦熱的消散問(wèn)題，它嚴(yán)格限制著聚合物軸承的工作轉(zhuǎn)速及壓力值。又因?yàn)榫酆衔锏木€脹系數(shù)比鋼大的多，因此聚合物軸承與鋼制軸頸的間隙比金屬軸承的間隙大。此外聚合物材料的強(qiáng)度和屈服極限較低，因而在裝配和工作時(shí)能承受的載荷有限。另外聚合物在常溫下回產(chǎn)生蠕變現(xiàn)象，因而不宜用來(lái)制作間隙要求嚴(yán)格的軸承。碳石墨是電機(jī)電刷的常用材料，也是不良環(huán)境中的軸承材料。碳石墨是由不同量的碳和石墨構(gòu)成的人造材料，石墨含量越多，材料越軟，摩擦系數(shù)越小?？稍谔际牧现屑尤虢饘?、聚四氟乙烯或二硫化鉬組分，也可以浸漬液體潤(rùn)滑劑。碳石墨軸承具有自潤(rùn)滑性，它的自潤(rùn)性和減摩性取決于