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它主要由锡、铅、锑、铜等组成。分为锡基轴承合金(例如ZSnSb10Cu6合金中,含锑10%,含铜6%,锡83%)和铅基轴承合金(例如ZPbSb16Sn16Cu2合金中,含锑16%,锡16%,铜1.75%,其余为铅)两类。锡基轴承合金的摩擦系数小,抗胶合能力好,对油的吸附性强,耐腐蚀性好,易跑合,它适用于高速、重载的场合。铅基轴承合金的性能较前者脆,不宜承受冲击载荷,适用于中速、中载的场合。这两类轴承合金的机械强度和熔点都较低,仅宜用于小于150℃的工况,且价格贵,一般只用作轴承衬的材料。轴承合金的弹性模量和弹性极限都很低,在所有轴承材料中,它的嵌入性及摩擦顺应性最好,很容易与轴颈磨合。
滑动轴承按其承受载荷的方向,可分为径向滑动轴承(用于承受径向力或主要承受径向力)和推力滑动轴承(用于承受轴向力)。根据滑动表面间摩擦状态的不同,可分为液体摩擦轴承、非液体摩擦轴承(指滑动表面间处于边界润滑或混合润滑状态)和干摩擦轴承(或称无润滑轴承,指工作前和工作时不加润滑剂)。根据液体润滑承载机理的不同,又可分为液体动力润滑轴承(简称液体动压轴承)和液体静压润滑轴承(简称液体静压轴承)。滑动轴承按其承受载荷方向的不同,分为径向滑动轴承(用于承受径向载荷)和推力滑动轴承(用于承受轴向载荷)。根据其轴承工作表面间的摩擦状态的不同,滑动轴承可分为非液体摩擦轴承、液体摩擦轴承和干摩擦轴承。又根据油膜形成原理的不同,液体摩擦轴承分为液体动压滑动轴承和液体静压滑动轴承。本章主要讨论非液体摩擦滑动轴承和液体动压滑动轴承的结构、材料、参数选择及承载能力计算等内容设计计算。
常用的有铁-石墨和青铜-石墨两种。它们是利用铁或铜和石墨粉末混合,经压型、烧结、浸油而制成的多孔隙整体轴套(又称含油轴承)。其特点是组织疏松孔隙大(其孔隙约占总容积的15%~35%),孔隙能吸收润滑油。工作时,贮存在孔隙中的油由于轴颈转动的抽吸和热膨胀作用(油的热胀系数比金属大),油可自动进入工作表面起润滑作用;停车时,油又被吸回孔隙中。因此,这种轴承长期不加油仍能很好地工作。这种材料价廉、易于制造、耐磨性好,但韧性差,宜用于轻载、低速及加油不便的场合。如排气扇、纺织机械、洗衣机及一些复杂仪器设备需经常加油但有困难的轴承。
剖分式径向滑动轴承的典型结构如图11-2和图11-3所示,都由轴承盖座1、轴承座盖2、剖分轴瓦3和螺栓4等组成。图11-2为正剖分式结构,主要用于载荷方向垂直于轴承安装基准面的场合。图11-3为斜剖分式结构,用于载荷与轴承安装面成一定角度(通常倾斜45°)的场合。轴承盖上的有螺纹孔用于安装油杯供给润滑油。轴承座与盖的剖分面常作成阶梯形,以便加工和安装时定位并防止工作时错动。在轴瓦剖分面间,一般装上一些薄垫片,当轴瓦磨损后,可通过抽去垫片来调整轴承的径向间隙。这种结构,由于轴承盖可打开,因此装拆维修都较方便,但结构较复杂,价格较贵。
为改善轴瓦的摩擦性能及节省贵重的合金材料,常在轴瓦的内表面浇注或轧制一层减摩材料(如轴承合金),称为轴承衬,其厚度在0.5~5mm范围内(图10-8)。通常情况下,轴承合金衬层愈薄,其疲劳强度愈高。这种具有轴承衬的轴瓦结构又称为双金属轴瓦。为综合利用各种金属材料的特性,还可在轴承衬表面再镀上一层或多层薄薄的其它金属材料(如银、铟等),则称之为三金属轴瓦或多金属轴瓦。这类轴瓦比起单金属轴瓦,其减摩性、疲劳强度、跑合性和嵌藏性等方面都得到很大提高。
此种轴承的结构见图10-5。图(a)所示为常用的一种结构。它的轴瓦,外表面为锥形的轴瓦外表面是锥形,与一个具有内锥形表面的轴套相配合,轴瓦上开有一条纵向切槽。利用轴套两端的螺母可用来调整轴颈与轴瓦的间隙。图(b)所示为为是用于圆锥形轴颈的结构,它的轴瓦做成与圆锥轴颈相配的内锥孔,从而省略了轴套。为使轴套(轴瓦)在装配或调整时易轴向移动,在结构设计时,应在保证散热条件下尽量减少轴瓦与轴颈的接触面积。圆锥面的锥度通常为1:30~1:10。它是通过两端螺母改变轴与轴瓦的轴向相对位置来调整轴承间隙的。