原标题:滑动轴承介绍
来源:中国轴承网
滑动轴承(sliding bearing),轴承在滑动摩擦下工作。滑动轴承工作稳定,可靠,无噪音。在液体润滑条件下,滑动表面被润滑油分开而不发生直接接触,还可以大大减小摩擦损失和表面磨损,油膜还具有一定的吸振能力。但起动摩擦阻力较大。轴承支撑的部分称为轴颈,与轴颈相匹配的部分称为轴瓦。内表面铸造的减摩材料层称为轴承衬,以改善轴瓦表面的摩擦性能。轴瓦和轴承衬的材料统称为滑动轴承材料。滑动轴承的应用于高速轻载条件。
1、滑动轴承的主要特点
常用的滑动轴承材料包括轴承合金(又称巴氏杀菌合金或白合金)、耐磨铸铁、铜基和铝基合金、粉末冶金材料、塑料、橡胶、硬木和碳石墨、聚四氟乙烯(特氟龙、PTFE)、改性聚甲醛(POM)、等。
滑动轴承吸收和传递相对运动部件之间的力,以保持两分的位置和定位精度。此外,定向运动应转换为旋转运动(如往复活塞发动机)。
二、滑动轴承的结构
滑动轴承工作时发生滑动摩擦;滑动摩擦的大小主要取决于制造精度;滑动轴承摩擦的大小主要取决于轴承滑动表面的材料。滑动轴承一般具有自润滑功能;滑动轴承按材料分为非金属滑动轴承和金属滑动轴承。
非金属滑动轴承主要是塑料轴承,塑料轴承一般采用性能良好的工程塑料;更专业的制造商一般具有工程塑料自润滑改性技术,通过纤维、特殊润滑剂、玻璃珠等工程塑料自润滑改性实现一定的性能,然后通过注成自润滑塑料轴承。
金属滑动轴承是21世纪初使用最多的三层复合轴承。这种轴承通常以碳钢板为基板。通过烧结技术,在钢板上烧结一层球形铜粉,然后在铜粉层上烧结一层约0层.03mm的PTFE润滑剂;球形铜粉的主要作用是增强钢板和PTFE当然,它们之间的结合强度在工作中也起着一定的承载和润滑作用。
三、滑动轴承的制造材料包括
1) 轴承合金、青铜、铝基合金、锌基合金等金属材料
轴承合金:轴承合金又称白合金,主要是锡、铅、锑或其他金属合金,由于耐磨性好、塑性高、运行性能好、导热性好、耐胶、吸附性好,适用于重载、高速、轴承合金强度小、价格昂贵,必须铸造在青铜、钢带或铸铁轴瓦上,形成薄涂层。
2) 多孔金属材料(粉末冶金材料)
多孔金属材料:多孔金属是一种具有多孔组织的粉末材料,如果浸泡在润滑油中,使微孔充满润滑油,成为含油轴承,具有自润滑性能。多孔金属材料韧性小,只适用于稳定的无冲击载荷和中小速度。
3) 非金属材料
轴承塑料:常用的轴承塑料包括酚醛塑料、尼龙、聚四氟乙烯等,塑料轴承具有较大的抗压强度和耐磨性,可用油和水润滑,但导热性差。
四、防止滑动轴承损坏
损伤
滑动轴承由于颈部与轴瓷砖的接触会产生摩擦,导致表面发热、磨损甚至咬,因此在设计轴承时,应选择良好的减摩滑动轴承材料制造轴瓷砖,适当的润滑剂和适当的供应方法,改善轴承结构,获得厚膜润滑等。
1、瓷砖腐蚀:光谱分析发现有色金属元素浓度异常;光谱中有许多亚微米磨损颗粒;润滑油水分和酸值。
2、轴颈表面腐蚀:光谱分析发现铁浓度异常,铁谱中有许多亚微米颗粒,润滑油水分超标或酸值超标。
3.轴颈表面拉伤:铁谱中有铁系切削磨粒或黑色氧化物颗粒,金属表面有回火色。
4、 瓦背微动磨损:光谱分析发现铁浓度异常,铁谱中有许多铁成分亚微米磨损颗粒, 润滑油水分和酸值异常。
5.轴承表面拉伤:铁谱中发现切割磨粒,磨粒成分为有色金属。
6.瓷砖表面剥落:铁谱中发现许多大型疲劳剥落合金磨损颗粒和层状磨损颗粒。
7.轴承烧瓦:铁谱中有多少合金磨粒和黑色金属氧化物。
8.轴承磨损:由于轴的金属特性(硬度高、退让性差),容易引起粘着磨损、磨料磨损、疲劳磨损、微动磨损等。
预防方法
漆锈的预防:漆锈的特点是在密封电机中。起初,电机听起来不错,但在仓库里,电机变得非常异常,除了轴承严重生锈外。许多制造商将被视为前轴承的问题。主要问题是绝缘漆挥发酸在一定温度下,湿度金属的腐蚀和保护,腐蚀性物质的形成,以及通道滑动轴承造成的腐蚀损坏。
滑动轴承的使用寿命与制造、组装和使用密切相关。为了延长轴承的使用寿命,国家必须使每个环节都运行最好的轴承。
1、部分企业未严格按照清洗防锈程序和油封防锈包装锈规程和油封防锈包装要求,对加工过程中的涂装机轴承零件和装配后的涂装机轴承成品进行防锈处理。如果套圈在周转过程中周转时间过长,外圈外圈接触腐蚀性液体或气体。
2.部分企业生产中使用的防锈润滑油、清洁煤油等产品质量不符合工艺技术要求。
3、由于涂层机轴承钢价格一次又一次下降,导致涂层机轴承钢材料逐渐下降。如钢中非金属杂质含量高(钢中硫含量增加,降低材料本身的耐腐蚀性)、金相组织偏差等。目前生产企业使用的涂层机轴承钢来源较杂,钢材质量较好。
4.部分企业环境条件差,空气中有害物质含量高,周转场所太小,难以进行有效的防锈处理。此外,由于天气炎热,生产工人违反防锈规定。
5.部分企业的滑动轴承包装材料,如防锈纸、尼龙纸(袋)和塑料筒,不符合滚动涂装机轴承油封防锈包装的要求,也是造成腐蚀的因素之一。
6.部分企业涂装机滑动轴承套圈的车削余量和磨削余量较小,外圆上的氧化皮和脱碳层未能完全去除。
五、滑动轴承产品分类
滑动轴承有很多种:
①可分为径向(向心)滑动轴承和推力(轴向)滑动轴承。
②可分为油润滑轴承、脂润滑轴承、水润滑轴承、气体轴承、固体润滑轴承、磁流体轴承和电磁轴承。
③薄膜润滑轴承和厚膜润滑轴承按润滑膜厚度可分为两类。
④按轴瓦材料可分为青铜轴承、铸铁轴承、塑料轴承、宝石轴承、粉末冶金轴承、自润滑轴承和含油轴承等。
⑤可分为圆轴承、椭圆轴承、三油叶轴承、阶梯轴承、倾瓦轴承、箔轴承等。
轴瓦分为剖分式和整体式结构。为了改善轴瓦表面的摩擦性质,常在其内径面上浇铸一层或两层减摩材料,通常称为轴承衬,所以轴瓦又有双金属轴瓦和三金属轴瓦。
轴瓦或轴承衬是滑动轴承的重要零件,轴瓦和轴承衬的材料统称为轴承材料。由于轴瓦或轴承衬与轴颈直接接触,一般轴颈部分比较耐磨,因此轴瓦的主要失效形式是磨损。
轴瓦的磨损直接关系到轴颈材料、轴瓦本身材料、润滑剂和润滑状态。为了提高滑动轴承的使用寿命和工作性能,应综合考虑这些因素。
六、滑动轴承的制造方法
国内滑动轴承磨损一般采用焊接、轴套、麻点等方法,但当轴材料为45钢(质量处理)时,如果只采用堆焊处理,会产生焊接应力,在重载或高速运行中,轴肩可能出现裂纹甚至断裂,如果应力退火,操作困难,加工周期长,维护成本高;当轴材料为HT200时,铸铁焊也不理想。一些维修技术较高的企业会采用电刷镀、激光焊、微弧焊甚至冷焊,这往往需要较高的要求和较高的成本。
对于上述维修技术,在欧洲、美国、日本和韩国并不常见。发达国家一般采用聚合物复合材料技术和纳米技术。聚合物技术可现场操作,有效提高维护效率,降低维护成本和强度。
七、滑动轴承的注意事项
滑动轴承是表面接触,因此接触面之间应保持一定的油膜,因此在设计中应注意以下问题:
1.使油膜顺利进入摩擦表面。
2、油应从非承载面区进入轴承。
不要在轴承中间打开全环油槽。
4油瓦,接缝处开油沟。
5.使油环供油完全可靠。
6.不要堵塞加油孔。
7.不要形成油不流动的区域。
8.防止切断油膜的锐边和棱角。
润滑脂也可用于滑动轴承。选择润滑脂时,应考虑以下几点:
(1)轴承载荷大、转速低时,应选择锥入度小的润滑脂,否则应选择锥入度大的润滑脂。选择高速轴承
润滑脂具有较小的锥入度和良好的机械稳定性。特别注意润滑脂基础油粘度较低。
(2)润滑脂滴点一般高于工作温度20-30℃,在高温连续运行时,注意不要超过润滑脂的允许温度范围。
(3)滑动轴承在水淋或潮湿环境中工作时,应选择耐水性好的钙基、铝基或锂基润滑脂。
(4)选用粘附性好的润滑脂。
2.滑动轴承润滑脂的选择:
载荷<1MPa,轴颈圆周速度1m/s最高工作温度为75℃,选用3号钙基脂;
载荷1-6.5MPa,轴颈圆周速度0.5-5m/s,最高工作温度为55℃,选用2号钙基脂;
载荷>6.5MPa,轴颈圆周速度0.5m/s最高工作温度为75℃,选用3号钙基脂;
载荷<6.5MPa,轴颈圆周速度0.5-5m/s,最高工作温度120℃, 选用2号锂基脂;
载荷>6.5MPa,轴颈圆周速度0.5m/s最高工作温度为110℃,选用2号钙钠基脂;
载荷1-6.5MPa,轴颈圆周速度1m/s最高工作温度为50-100℃,选用2号锂基脂;
载荷>5MPa 轴颈圆周速度0.5m/s,最高工作温度60℃,选用2号压延机脂;
在潮湿的环境中,温度为75-120℃在这种情况下,应考虑使用钙钠基脂润滑脂。在潮湿的环境中,工作温度为75℃以下是铝基脂,无3号钙基脂。工作温度为110-120℃锂基脂或钡基脂可用于集中润滑。
3.润滑脂用于滑动轴承的润滑周期:
偶然工作,不重要的部件:轴转速<200r/min,润滑周期为5天一次;轴转速>200r/min,润滑周期为3天一次。
间断工作:轴转速<200r/min,润滑周期为2天一次;轴转速>200r/min,每天润滑一次。
连续工作,工作温度小于40℃:轴转速<200r/min,润滑周期为每天一次;轴转速>200r/min,每班一次润滑周期。
连续工作,工作温度40-100℃:轴转速<200r/min,润滑周期每班一次;轴转速>200r/min,润滑周期每班两次。
既要使轴颈与滑动轴承接触均匀细致,又要有一定的配合间隙。
指轴颈与滑动轴承接触面的圆心角。接触角不应太大或太小。接触角过小会增加滑动轴承的压力,严重时会使滑动轴承变形较大,加速磨损,缩短使用寿命;接触角过大会影响油膜的形成,得不到良好的液体润滑。
试验研究表明,滑动轴承接触角的极限为120°。当滑动轴承磨损到接触角时,液体润滑就会损坏。因此,在不影响滑动轴承压力条件的前提下,接触角越小越好。当接触角为60时,从摩擦力距的理论分析°当摩擦扭矩最小时,建议转速高于500r/min滑动轴承,接触角60°,转速低于500r/min滑动轴承,接触角90°,也可以采用60°。
轴颈与滑动轴承表面的实际接触情况,可用单位面积上的实际接触点数来表示。接触点愈多、愈细、愈均匀,表示滑动轴承刮研的愈好,反之,则表示滑动轴承刮研的不好。一般说来接触点愈细密愈多,刮研难度也愈大。生产中应根据滑动轴承的性能和工作条件来确定接触点,下表所列资料可供参考:
滑动轴承转速(r/min) 接触点
(每25×面积25mm的接触点)
100以下 3~5
100~500 10~15
500~1000 15~20
1000~2000 20~25
2000以上 25以上
Ⅰ级和Ⅱ上表数据可用于机械的级精度,Ⅲ按上表数据可减半精度机械。
八、滑动轴承的维护方法
损坏类型的原因及处理方法
胶合轴承过热,载荷过大,操作不当或温度控制系统故障
1.如果在运动过程中发现轴承过热,应立即停止检查。最好让转子在低速下继续运行,或者继续供油一段时间,直到轴瓦冷却。否则,轴瓦上的巴氏杀菌合金会粘在轴颈上,修复起来很麻烦。
2.防止润滑油不足或油中杂质混合,转子安装不当。
3.胶合损伤较轻的轴瓦可采用刮研修理法消除,继续使用。
轴承巴氏合金疲劳破裂是由不平衡引起的振动、轴偏转、边缘载荷、过载等引起的。轴承的维护和安装质量不高
1.提高安装质量,减少轴承振动。
2、防止偏载和过载。
3、采用适宜的巴氏合金以及新的轴承结构。
4、严格控制轴承温升。
拉毛由于润滑油把大颗粒的污垢带入轴承间隙内,并嵌藏在轴承轴衬上,使轴承与轴颈(或止推盘)接触时,形成硬痂,在运转时会严重地刮伤轴的表面,拉毛轴承注意油路洁净,尤其是检修中,应注意将金属屑或污物清洗干净。
磨损及刮伤由于润滑油中混有杂质、异物及污垢。检修方法不妥,安装不对中。使用维护不当,质量控制不严。
1、清洗轴颈、油路、油过滤器,并更换洁净的符合质量要求的润滑油。
2、配上修刮后的轴瓦或新轴瓦。
3、如发现安装不对中,应及时找正。
4、注意检修质量。
穴蚀由于轴承结构不合理(轴承上开的油污不合理),轴的振动,油膜中形成蒸汽泡,蒸汽泡破裂,轴瓦局部表面产生真空,引起小块剥落产生穴蚀破坏1、增大供油压力。
2、改善轴瓦油沟、油槽形状,修饰沟槽的边缘或形状,以改进油膜流线的形状。
3、减少轴承间隙,减少轴心晃动。
4、换较适宜的轴瓦材料。
电蚀由于绝缘不好或接地不良,或产生静电,在轴颈与轴瓦之间形成一定的电压,穿透轴颈与轴瓦之间的油膜而产生电火花,把轴瓦打成麻坑1、检查机器的绝缘情况,特别要注意一些保护装置(如热电阻、热电偶等)的导线是否绝缘完好。
2、检查机器接地情况。
3、如果电蚀后损坏不太严重,可以刮研轴瓦。
4、检查轴颈,如果轴颈上产生电蚀麻坑、应打磨轴颈去除麻坑。
九、滑动轴承的国家标准
1、GB/T14910-1994、滑动轴承厚壁多层轴承衬背技术要求
2、GB/T16748-1997、滑动轴承金属轴承材料的压缩试验
3、GB/T18323-2001、滑动轴承烧结轴套的尺寸和公差
4、GB/T18324-2001、滑动轴承铜合金轴套
5、GB/T18325.1-2001、滑动轴承流体动压润滑条件下试验机内和实际应用的滑动轴承疲劳强度
6、GB/T18326-2001、滑动轴承薄壁滑动轴承用金属多层材料
7、GB/T18327.1-2001、滑动轴承基本符号
8、GB/T18329.1-2001、滑动轴承多层金属滑动轴承结合强度的超声波无损检验
9、GB/T18327.2-2001、滑动轴承应用符号
10、GB/T18844-2002、滑动轴承损坏和外观变化的术语、特征及原因
11、GB/T21466.3-2008、稳态条件下流体动压径向滑动轴承圆形滑动轴承第3部分:许用的运行参数
12、GB/T21466.1-2008、稳态条件下流体动压径向滑动轴承圆柱滑动轴承第1部分:计算过程
13、GB/T21466.2-2008、稳态条件下流体动压径向滑动轴承圆形滑动轴承第2部分:计算过程中所用函数
14、GB/T7308-2008、滑动轴承有法兰或无法兰薄壁轴瓦公差、结构要素和检验方法
15、GB/T10447-2008、滑动轴承半圆止推垫圈要素和公差
16、GB/T10446-2008、滑动轴承整圆止推垫圈尺寸和公差
17、GB/T2889.1-2008滑动轴承术语、定义和分类第1部分:设计、轴承材料及其性能
18、GB/T23893-2009、滑动轴承用热塑性聚合物分类和标记
19、GB/T23895-2009、滑动轴承薄壁轴瓦质量保证缩小轴承间隙范围的选择装配
20、GB/T18325.3-2009、滑动轴承轴承疲劳第3部分:金属多层轴承材料平带试验
21、GB/T18325.2-2009、滑动轴承轴承疲劳第2部分:金属轴承材料圆柱形试样试验
22、GB/T23896-2009、滑动轴承薄壁轴瓦质量保证设计阶段的失效模式和效应分析(FMEA)
23、GB/T18325.4-2009、滑动轴承轴承疲劳第4部分:金属多层轴承材料轴瓦试验
24、GB/T23894-2009、滑动轴承铜合金镶嵌固体润滑轴承
25、GB/T23892.2-2009、滑动轴承稳态条件下流体动压可倾瓦块止推轴承第2部分:可倾瓦块止推轴承的计算函数
26、GB/T23892.1-2009、滑动轴承稳态条件下流体动压可倾瓦块止推轴承第1部分:可倾瓦块止推轴承的计算
27、GB/T23892.3-2009、滑动轴承稳态条件下流体动压可倾瓦块止推轴承第3部分:可倾瓦块止推轴承计算的许用值
28、GB/T23891.1-2009、滑动轴承稳态条件下流体动压瓦块止推轴承第1部分:瓦块止推轴承的计算
29、GB/T23891.2-2009、滑动轴承稳态条件下流体动压瓦块止推轴承第2部分:瓦块止推轴承的计算函数
30、GB/T23891.3-2009、滑动轴承稳态条件下流体动压瓦块止推轴承第3部分:瓦块止推轴承计算的许用值
31、GB/T2889.4-2011、滑动轴承术语、定义和分类第4部分:基本符号
32、GB/T27939-2011、滑动轴承几何和材料质量特性的质量控制技术和检验
33、GB/T12613.6-2011、滑动轴承卷制轴套第6部分:内径检验
34、GB/T27938-2011、滑动轴承止推垫圈失效损坏术语、外观特征及原因
35、GB/T12613.1-2011、滑动轴承卷制轴套第1部分:、尺寸
36、GB/T12613.2-2011、滑动轴承卷制轴套第2部分:、外径和内径的检测数据
37、GB/T12613.3-2011、滑动轴承卷制轴套第3部分:润滑油孔、油槽和油穴
38、GB/T12613.4-2011、滑动轴承卷制轴套第4部分:材料
39、GB/T12613.5-2011、滑动轴承卷制轴套第5部分:外径检验
40、GB/T12613.7-2011、滑动轴承卷制轴套第7部分:薄壁轴套壁厚测量
41、GB/T2688-2012、滑动轴承粉末冶金轴承技术条件
42、GB/T28278.1-2012、滑动轴承稳态条件下不带回油槽流体静压径向滑动轴承第1部分:不带回油槽油润滑径向滑动轴承的计算
43、GB/T28279.1-2012、滑动轴承稳态条件下带回油槽流体静压径向滑动轴承第1部分:带回油槽油润滑径向滑动轴承的计算
44、GB/T28279.2-2012、滑动轴承稳态条件下带回油槽流体静压径向滑动轴承第2部分:带回油槽油润滑径向滑动轴承计算的特性值
45、GB/T28278.2-2012、滑动轴承稳态条件下不带回油槽流体静压径向滑动轴承第2部分:不带回油槽油润滑径向滑动轴承计算的特性值
46、GB/T28280-2012、滑动轴承质量特性机器能力及过程能力的计算
47、GB/T28281-2012、滑动轴承质量特性统计过程控制(SPC)
48、GB/T10445-1989、滑动轴承整体轴套的轴径
49、GB/T12948-1991、滑动轴承双金属结合强度破坏性试验方法
50、GB/T12949-1991、滑动轴承覆有减摩塑料层的双金属轴套