什么是滑动无油轴承

2015年08月18日

什么是滑动无油轴承

 

轴承按轴承工作时的摩擦性质不同可分为:滑动无油轴承和滚动轴承。

利用轴和轴承用滑动运行而承受载荷的轴承叫滑动无油轴承。根据滑动无油轴承两个相对运行表面油膜形成原理的不同。可分为流体动压润滑轴承(也称动压轴承)和流体静压轴承(也称静压轴承)。一般讨论的是流体动压润滑轴承,它通过轴和轴承的相对运行把油带入两表面之间,形成足够的压力膜,将两表面隔开,从而承受载荷。

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。轴被轴承支承的部分称为轴颈,与轴颈相配的零件称为轴瓦。为了改善轴瓦表面的摩擦性质而在其内表面上浇铸的减摩材料层称为轴承衬。轴瓦和轴承衬的材料统称为滑动无油轴承材料。常用的滑动无油轴承材料有轴承合金(又叫巴氏合金或白合金)、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(PTFE)、改性聚甲醛(POM)、等。滑动无油轴承应用场合一般在低速重载工况条件下,或者是维护保养及加注润滑油困难的运转部位。

和滚动轴承相比,滑动无油轴承具有承载能力高、抗振性好,工作平稳可靠,噪声小,寿命长等优点,它广泛用于内燃机、轧钢机、大型电机及仪表、雷达、天文望远镜等方面。

常用的轴瓦材料分金属材料和非金属材料两类。

(1)铸铁。普通灰铸铁或加有镍、铬、钛使合金成分的耐磨灰铸铁,或者球墨铸铁,都可以作轻载低速轴瓦的材料。这些材料中片状或球状石墨成分在材料表面覆盖后,可以形成一层起润滑作用的石墨层。耐磨铸铁表面以磷化处理后,即可形成一多孔性薄层,有助于提高其耐磨性。

(2)轴承合金。(通常巴氏合金或白合金)轴承合金分两大类:一是以锡为基本成分,加入适量的锑和铜而成的,叫做锡基轴承合金,如ZChSnSb11-6;另一类是以铅为基本成分,加入适量的锡和锑,叫做铅基轴承合金,如ZCnPbSn16-16。

(3)铜合金。铜合金可分为:铸造铅青铜;铸造锡锌铅青铜;铸造锡磷青铜;铸造铝青铜;铸造黄铜。

(4)铝合金。它分为两类:低锡铝合金,含锡约为6.5%;高锡铝合金,含锡达20%。

(5)陶质金属。这是用不同的金属粉末经压制、烧结而成的轴瓦材料。这种材料是多孔结构的,孔隙约占体积的10%~35%,使用前在热油中浸泡,使孔隙充满润滑油,它具有自润滑性,也称含油轴承。

(6)石墨。石墨轴瓦可以是纯石墨的,它的强度较低;也可以加入塑料、树脂、银、铜或巴氏合金等,以提高强度及改善适应性。

(7)其他非金属材料。

1)橡胶。主要用于水作润滑剂且比较脏污之处。

2)酚醛胶布。它是棉布、石棉布或其他人造纤维布用酚醛树脂粘合起来的层状结构的材料。

3)尼龙。用于低载荷轴承上。

 

在动压轴承中,随着工作条件和润滑性能的变化,其滑动表面间的摩擦状态亦有所不同。通常将其分为如下三种状态:

1、完全液体摩擦

完全液体摩擦状态是指滑动无油轴承中相对滑动的两表面完全被润滑油膜所隔开,油膜有足够的厚度,消除了两摩擦表面的直接接触。此时,只存在液体分子之间的摩擦,故摩擦系数很小(f =0.001~0.008),显著地减少了摩擦和磨损。

2、边界摩擦

当滑动无油轴承的两相对滑动表面有润滑油存在时,由于润滑油与摩擦表面的吸附作用,将在摩擦表面上形成一层极薄的边界油膜,它能承受很高的压强而不破坏。边界油膜的厚度比一微米还小,不足以将两摩擦表面分隔开,所以,相对滑动时,两摩擦表面微观的尖峰相遇就会把油膜划破,形成局部的金属直接接触,故这种状态称为边界摩擦状态。一般而言,边界油膜可覆盖摩擦表面的大部分。虽它不能像完全液体摩擦完全消除两摩擦表面间的直接接触,却可起着减轻磨损的作用。这种状态的摩擦系数f =0.008~0.01。

3、干摩擦

两摩擦表面间没有任何物质时的摩擦称为干摩擦状态,在实际中,没有理想的干摩擦。因为任何金属表面上总存在各种氧化膜,很难出现纯粹的金属接触(除非在洁净的实验室,才有可能发生)。由于干摩擦状态,将产生大量的摩擦损耗和严重的磨损,故滑动无油轴承中不允许出现干摩擦状态,否则,将导致强烈的升温,把轴瓦烧毁。

完全液体摩擦是滑动无油轴承工作的最理想状况。对那些重要且高速旋转的机器,应确保轴承在完全液体摩擦状态下工作,这类轴承常称为液体摩擦滑动无油轴承。边界摩擦常与半液体摩擦状态、半干摩擦状态并存,通称为非液体摩擦状态。对那些在低速且有冲击条件下工作的不太重要的机器,可按非液体摩擦状态设计轴承,称为非液体摩擦滑动无油轴承。

来源:嘉善盛元自润滑轴承厂

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