发热时油的膨胀作用,油便进入摩擦表面间起润滑作用;不工作时,因毛细管作用,油便被吸回 到轴承内部,故在相当长的时间内,即使不加油仍能和好的工作。如果定期给以供油,则使用效 果更好。但由于其韧性较小,故宜用于平稳无冲击载荷及中低速情况。常用的有多孔铁和多孔质 青铜。多孔铁常用来制作磨粉机轴套、机床油泵衬套、内燃机凸轮轴衬套等,多孔质青铜常用来 制作电唱机、电风扇、纺织机械及汽车发电机的轴承。我国也有专门制造含油轴承的生产厂家, 需用时可根据设计手册选用 5)非金属材料 非金属材料中应用最广的是各种塑料,如酚醛树脂、尼龙、聚四氟乙烯等。聚合物的特性是 与许多化学物质不起反应,抗腐蚀性好,例如聚四氟乙烯(PTEE)能抗强酸和弱碱;具有一定 的自润滑性,可以在无润滑条件下工作,在高温条件下具有一定的润滑能力;具有包容异物的能 力(嵌入性好),不宜擦伤配合零件表面;减摩性及耐磨性比较好。 选择聚合物作轴承材料时,必须注意以下一些问题:由于聚合物的热传导能力差,只有钢的 百分之几,因此必须考虑摩擦热的消散问题,它严格限制着聚合物轴承的工作转速及压力值。又 因为聚合物的线胀系数比钢大的多,因此聚合物轴承与钢制轴颈的间隙比金属轴承的间隙大。此 外聚合物材料的强度和屈服极限较低,因而在装配和工作时能承受的载荷有限。另外聚合物在常 温下回产生蠕变现象,因而不宜用来制作间隙要求严格的轴承 碳—石墨是电机电刷的常用材料,也是不良环境中的轴承材料。碳一石墨是由不同量的碳和 石墨构成的人造材料,石墨含量越多,材料越软,摩擦系数越小。可在碳石墨材料中加λ金属 聚四氟乙烯或二硫化钼组分,也可以浸渍液体润湑剂。碳-石墨轴承具有自润滑性,它的自润性 和减摩性取决于吸附的水蒸气量。碳一石墨和含有碳轻化合物的润滑剂有亲和力,加入润滑剂有 助于提高其边界润滑性能。此外,它还可以作水润滑的轴承材料 橡胶主要用于以水作润滑剂或环境较脏污之处。橡胶轴承内壁上带有纵向沟槽,便于润滑剂
246 发热时油的膨胀作用，油便进入摩擦表面间起润滑作用；不工作时，因毛细管作用，油便被吸回 到轴承内部，故在相当长的时间内，即使不加油仍能和好的工作。如果定期给以供油，则使用效 果更好。但由于其韧性较小，故宜用于平稳无冲击载荷及中低速情况。常用的有多孔铁和多孔质 青铜。多孔铁常用来制作磨粉机轴套、机床油泵衬套、内燃机凸轮轴衬套等，多孔质青铜常用来 制作电唱机、电风扇、纺织机械及汽车发电机的轴承。我国也有专门制造含油轴承的生产厂家， 需用时可根据设计手册选用。 5）非金属材料 非金属材料中应用最广的是各种塑料，如酚醛树脂、尼龙、聚四氟乙烯等。聚合物的特性是： 与许多化学物质不起反应，抗腐蚀性好，例如聚四氟乙烯（PTEE）能抗强酸和弱碱；具有一定 的自润滑性，可以在无润滑条件下工作，在高温条件下具有一定的润滑能力；具有包容异物的能 力（嵌入性好），不宜擦伤配合零件表面；减摩性及耐磨性比较好。 选择聚合物作轴承材料时，必须注意以下一些问题：由于聚合物的热传导能力差，只有钢的 百分之几，因此必须考虑摩擦热的消散问题，它严格限制着聚合物轴承的工作转速及压力值。又 因为聚合物的线胀系数比钢大的多，因此聚合物轴承与钢制轴颈的间隙比金属轴承的间隙大。此 外聚合物材料的强度和屈服极限较低，因而在装配和工作时能承受的载荷有限。另外聚合物在常 温下回产生蠕变现象，因而不宜用来制作间隙要求严格的轴承。 碳—石墨是电机电刷的常用材料，也是不良环境中的轴承材料。碳—石墨是由不同量的碳和 石墨构成的人造材料，石墨含量越多，材料越软，摩擦系数越小。可在碳—石墨材料中加入金属、 聚四氟乙烯或二硫化钼组分，也可以浸渍液体润滑剂。碳—石墨轴承具有自润滑性，它的自润性 和减摩性取决于吸附的水蒸气量。碳—石墨和含有碳轻化合物的润滑剂有亲和力，加入润滑剂有 助于提高其边界润滑性能。此外，它还可以作水润滑的轴承材料。 橡胶主要用于以水作润滑剂或环境较脏污之处。橡胶轴承内壁上带有纵向沟槽，便于润滑剂
的流通、加强冷却效果并冲走脏物。 木材具有多孔质结构,可用填充剂来改善其性能。填充聚合物能提高木材的尺寸稳定性和减 少吸湿量,并能提高强度。采用木材(以溶于润滑油的聚乙烯作填充剂)制成的轴承,可在灰尘 极多的条件下工作,例如用作建筑、农业中使用的带式输送机支撑滚子的滑动轴承。 s13.4非液体滑动轴承设计 非液体滑动轴承的主要失效形式为工作表面的磨损和胶合,所以其设计计算准则是:维持边 界油膜不破裂。由于影响非液体摩擦滑动轴承承载能力的因素十分复杂,所以目前所采用的计算 方法仍限于简化条件。 1、径向滑动轴承设计计算 设计时,一般已经知道轴颈直径d,转速η,轴承承受的径向载荷FR,然后按照下述步骤进 行计算。 1)根据工作条件和使用要求,确定轴承的结构型式,并选定轴瓦材料。 2)确定轴承的宽度B。一般按宽径比B及d来确定B。 Bd越大,轴承的承载能力越大,但油不易从两端流出,散热性 差,油温升高;Bd越小,则两段泄漏量大,摩擦功耗小,轴承 温升小,但承载能力小。通常取Bd=0.5~15。若必须要求 图13-15 Bd>15~1.75时,应改善润滑条件,并采用自动调位轴承。 常用机械推荐值见下表 机器种类 B/d机器种类 曲轴主轴承_075~175 汽车及航空发动机[连承。5-175空气压缩机及 往复式泵 轴主轴承06~20 柴油机 15~20匚冲、剪床 10~20 铁路车辆轮车 主铀承04~12齿轮减嫌器 10~20
247 的流通、加强冷却效果并冲走脏物。 木材具有多孔质结构，可用填充剂来改善其性能。填充聚合物能提高木材的尺寸稳定性和减 少吸湿量，并能提高强度。采用木材（以溶于润滑油的聚乙烯作填充剂）制成的轴承，可在灰尘 极多的条件下工作，例如用作建筑、农业中使用的带式输送机支撑滚子的滑动轴承。 §13.4 非液体滑动轴承设计 非液体滑动轴承的主要失效形式为工作表面的磨损和胶合，所以其设计计算准则是：维持边 界油膜不破裂。由于影响非液体摩擦滑动轴承承载能力的因素十分复杂，所以目前所采用的计算 方法仍限于简化条件。 1、径向滑动轴承设计计算 设计时，一般已经知道轴颈直径 d，转速 n，轴承承受的径向载荷 FR，然后按照下述步骤进 行计算。 1）根据工作条件和使用要求，确定轴承的结构型式，并选定轴瓦材料。 2）确定轴承的宽度 B。一般按宽径比 B/d 及 d 来确定 B。 B/d 越大，轴承的承载能力越大，但油不易从两端流出，散热性 差，油温升高；B/d 越小，则两段泄漏量大，摩擦功耗小，轴承 温升小，但承载能力小。通常取 B/d＝0.5～1.5。若必须要求 B/d > 1.5～1.75 时，应改善润滑条件，并采用自动调位轴承。 常用机械推荐值见下表。 机器种类 轴承 B/d 机器种类 轴承 B/d 汽车及航空发动机 曲轴主轴承 0.75～1.75 空气压缩机及 往复式泵 主轴承 1.0～2.0 连杆轴承 0.75～1.75 连杆轴承 1.0～1.25 活塞销 1.5～2.2 活塞销 1.2～1.5 柴油机 曲轴主轴承 0.6～2.0 电机 主轴承 0.6～1.5 连杆轴承 0.6～1.5 机床 主轴承 0.8～1.2 活塞销 1.5～2.0 冲、剪床 主轴承 1.0～2.0 铁路车辆 轮轴支撑 0.8～2.0 起重设备 1.5～2.0 汽轮机 主轴承 0.4～1.2 齿轮减速器 1.0～2.0 图 13－15
3)验算轴承的工作压力 (1)校核压强p 对于低速或间歇工作的轴承,为了防止润滑油从工作表面挤出,保证良好的润滑而不致过渡 磨损,压强p应满足下列条件 FR ≤[p 式中:FR为轴承轴向载荷,单位N; [p]为许用压强,单位MPa,可以查有关手册得到 d、B为轴颈的直径和工作长度,单位mm。 (2)校核压强速度值pv 压强速度pν值间接反应轴承的温升,对于载苘较大和速度较高的轴承,为了保证轴承工作 时不致过渡发热产生胶合失效,pv值应满足下列条件 Fr ndn FRn spv dB60×100019100B 式中:n为轴的转速,单位rmin;[pv]为pv的许用值,也可以查有关手册得到。 (3)校核速度v 对于压强p小的轴承,即使p和pv值验算合格,由于华东速度过高,也会产生加速磨损而 使轴承报废。因此,还要作速度的验算,其条件式为 [v为许用速度值,单位ms,也可以查有关手册得到 (4)选择轴承配合 在非液体滑动摩擦轴承中,根据不同的使用要求,为了保证一定的旋转精度,必须合理选择 248
248 3）验算轴承的工作压力 （1）校核压强 p 对于低速或间歇工作的轴承，为了防止润滑油从工作表面挤出，保证良好的润滑而不致过渡 磨损，压强 p 应满足下列条件： [ p] dB F p R = 式中：FR 为轴承轴向载荷，单位 N； [p]为许用压强，单位 MPa，可以查有关手册得到； d、B 为轴颈的直径和工作长度，单位 mm。 （2）校核压强速度值 pv 压强速度 pv 值间接反应轴承的温升，对于载荷较大和速度较高的轴承，为了保证轴承工作 时不致过渡发热产生胶合失效，pv 值应满足下列条件： [ ] 60 1000 19100 pv B dn F n dB F pv R R = = 式中：n 为轴的转速，单位 r/min；[pv]为 pv 的许用值，也可以查有关手册得到。 （3）校核速度 v 对于压强 p 小的轴承，即使 p 和 pv 值验算合格，由于华东速度过高，也会产生加速磨损而 使轴承报废。因此，还要作速度的验算，其条件式为： [ ] 60000 v dn v = [v]为许用速度值，单位 m/s，也可以查有关手册得到。 （4）选择轴承配合 在非液体滑动摩擦轴承中，根据不同的使用要求，为了保证一定的旋转精度，必须合理选择
轴承的配合,以保证一定的间隙,具体的选择如下表际示 精度等级配合符号 使用情况 H7/6磨床和车床分度头轴承 H77 洗床、钻床和车床的轴承,汽车发动机曲轴的主轴承及连杆轴承 齿轮减速器及蜗杆减速器轴承 2 H7/e8 汽轮发电机轴、内燃机凸轮轴、高速转轴、刀架丝杠、机车多支点 轴承等的轴承 H99 电机、离心泵、风扇及惰齿轮轴的轴承,蒸汽机与内燃机曲轴的主 轴承及连杆轴承 6 H11/d11 农业机械使用的轴承 6 H11/b11农业机械使用的轴承 2、止推滑动轴承设计计算 止推滑动轴承的设计步骤与径向滑动轴承相同 如图所示为止推轴承结构简图,其主要核算步骤如下: F (1)校核压强p P (d,-dik 式中:FA为轴向载荷,单位N 图13-16 d1、d为轴环的内外径,单位mm,一般取d=(04~06)da; p为p的许用值,单位MPa,可以又手册上查得; K为考虑油槽使支撑面积减小的系数,一般取K=0.90~0.95 (2)校核pm值 ≤[pv 式中为糖不的平均速度,单位m5:2am=24+4)为轴不平均直径, 单位mm;pv为许用值,单位 MPam/s,见下表。 轴环材料 未淬火钢 淬火钢 轴瓦材料 铸铁 青铜轴承合金青铜轴承合金淬火钢 [] 7.5~8 8~9
249 轴承的配合，以保证一定的间隙，具体的选择如下表所示。 精度等级 配合符号 使用情况 2 H7/g6 磨床和车床分度头轴承 2 H7/f7 铣床、钻床和车床的轴承，汽车发动机曲轴的主轴承及连杆轴承， 齿轮减速器及蜗杆减速器轴承 2 H7/e8 汽轮发电机轴、内燃机凸轮轴、高速转轴、刀架丝杠、机车多支点 轴承等的轴承 4 H9/f9 电机、离心泵、风扇及惰齿轮轴的轴承，蒸汽机与内燃机曲轴的主 轴承及连杆轴承 6 H11/d11 农业机械使用的轴承 6 H11/b11 农业机械使用的轴承 2、止推滑动轴承设计计算 止推滑动轴承的设计步骤与径向滑动轴承相同。 如图所示为止推轴承结构简图，其主要核算步骤如下： （1）校核压强 p [ ] ( ) 4 2 1 2 2 p d d K F p A − = 式中：FA为轴向载荷，单位 N； d1、d2为轴环的内外径，单位 mm，一般取 d1＝（0.4～0.6）d2； [p]为 p 的许用值，单位 MPa，可以又手册上查得； K 为考虑油槽使支撑面积减小的系数，一般取 K=0.90～0.95 （2）校核 pvm 值 pv [ pv] m 式中：vm 为轴环的平均速度，单位 m/s； 60000 d n v m m = ，dm＝ ( ) 2 1 d1 + d2 为轴环平均直径， 单位 mm；pv 为许用值，单位 MPam/s，见下表。 轴环材料 未淬火钢 淬火钢 轴瓦材料 铸铁 青铜 轴承合金 青铜 轴承合金 淬火钢 [p]/MPa 2～2.5 4～5 5～6 7.5～8 8～9 12～15 图 13－16
[pv)/MPam/s 1~2.5 常用轴承形式及尺寸 表12-5止推滑动轴承形式及尺寸 如下表所示 空心式 压强计算公式成为 FA ≤[p 自 (d2-d2)K d由轴的结构设计定 d2由轴的结构设计拟定 d=(0.4-0.6)d2 d2=(l2-1.6)d 若结构上无限制应取可。4,山由轴的结构设计探定 A=(0.12-0.15)d z为轴环的数目。 3、计算示例 【例】用于离心泵的径向滑动轴承,轴颈d=50mm,转速n=1500rmin,承受的径向载荷 FR=2500N,轴承材料为 ZCuSn5κη5Pb5。根据非液体摩擦滑动轴承计算方法校核该轴承是否可 用?如不可用,应如何改进(按轴的强度计算,轴颈直径不得小于50mm)? 【解】查表得到 ZCuSn5zn5Pb5的许用值:[p}=5MPa,v]=3ms,[py=10 MPam/s 按已知数据,并取B/d=1,得 mhr×60×1500 4.71(m/s) 60000 60000 F2500 =0.694(Ma) dB60×6 p=0.694×4.71=3.27(MPa·m/s) 由以上计算可知,v>[v,故考虑从以下两个方面来改进 1)减小轴颈以降低速度,取d=50mm,则 250
250 [pv]/ MPam/s 1～2.5 常用轴承形式及尺寸 如下表所示。 压强计算公式成为： [ ] ( ) 4 2 1 2 2 p z d d K F p A − = z 为轴环的数目。 3、计算示例 【例】用于离心泵的径向滑动轴承，轴颈 d＝50mm，转速 n＝1500r/min，承受的径向载荷 FR=2500N，轴承材料为 ZCuSn5Zn5Pb5。根据非液体摩擦滑动轴承计算方法校核该轴承是否可 用？如不可用，应如何改进（按轴的强度计算，轴颈直径不得小于 50mm）? 【解】查表得到 ZCuSn5Zn5Pb5 的许用值：[p]=5MPa，[v]=3m/s，[pv]=10MPam/s 按已知数据，并取 B/d＝1，得： 4.71( / ) 60000 60 1500 60000 m s dn v = = = 0.694( ) 60 60 2500 Mpa dB F p R = = = pv = 0.694 4.71 = 3.27(MPa m/s) 由以上计算可知，v > [v]，故考虑从以下两个方面来改进： 1）减小轴颈以降低速度，取 d=50mm，则：