滑动轴承

滑动轴承（Sliding Bearing）是指在使用过程中，在轴承与轴颈的支撑表面之间产生直接或间接的滑动摩擦的轴承，具有承载能力强、运行平稳等特点，可以按不同的分类方式对滑动轴承进行区分，最常用的是按所承受载荷方向的不同，将滑动轴承分为径向滑动轴承和止推滑动轴承。轴承及内圈所采用的材料称为轴承材料，其常用的有金属、多孔质金属和非金属三大类。为保证滑动轴承正常工作，还需要正确选用润滑剂。滑动轴承一般被用在工作转速高、负载大、对支承要求精确的工况下，广泛应用在机械工程、海洋设备、土木水利、航空航天等领域。

滑动轴承所含零件数量较小，工作表面之间通常有一层润滑油膜，而且是平面接触的。其主要优势在于结构简单、效率高、制造拆卸容易、高承载量以及工作稳定等，但其缺点是磨损严重、维修难度大。主要应用于高转速、高冲击、高震动、径向尺寸极窄或工作环境有特殊需求的场合，在金属切削机床、航空发动机零件以及各类仪器等中得到了广泛的使用，其最理想的工作状态为液体摩擦状态。但由于受低速、重载、启停循环等诸多因素的制约，在真实工况下，滑动轴承的摩擦状况会发生由液体摩擦状态向混合摩擦、乃至边界摩擦的转化。

（1）在高速、重负载条件下运行良好，使用寿命较长。采用液体摩擦滑动轴承，流体中的内摩擦力代替了金属表面的摩擦力，从而有效地避免了磨损，大大提高了轴承的使用寿命。（2）高精度，工作稳定，不产生噪音，能保证支承位置精确。液体摩擦轴承设计合理，使用正确，即可达到较高的转动精度。（3）具有很好的缓冲和阻尼作用。液体摩擦滑动轴承的工作面上的油膜具有减振、缓冲和降噪声的作用，能有效地吸收振动，减轻冲击。（4）具有较小的径向尺寸但起动摩擦阻力大。液体摩擦滑动轴承适用于轴密布或轴类转动部件直径小的情况，但其起动和即将停机时经常处于非液体摩擦状态。（5）非液体摩擦滑动轴承的特点是结构简便、易于操作，在转速不太高、不重要的轴上可以选用，但是损耗较大，而且容易磨损。

整体式径向滑动轴承，包括一个轴承座和一个减磨材料制成的整体轴套。该轴承座用螺钉固定在底座上，并在顶端装有一个带螺纹的注油杯。在轴套上设有一个油孔，并在其内表面开有一个用于输送润滑油的油沟。这种轴承构造简单，制作费用低廉，但是出现了表面磨损不能进行修整，并且在安装拆卸轴时仅能做轴向运动，主要应用在手动机械、农业机械等低速、轻负荷、间断工作的场合。

整体式径向滑动轴承

剖分式滑动轴承由轴承盖、轴承座、剖分轴瓦和螺栓等构成，为了对中和避免侧向错动，通常将剖分面制成阶梯状。在轴承盖的上端有一个螺纹孔，用于固定和安装油杯。轴瓦也是剖分式的，一般都是用下轴瓦来承载负荷。通常，在轴套的内部壁上涂覆一层轴承衬，以节约贵重金属或用于其它用途。轴承剖分面应尽量与负荷方向大致垂直，大部分轴承的剖分面均为横向，也有部分做成倾斜的。该类轴承安装拆卸简单，在轴瓦磨损后，可以通过减小剖分面处的垫片厚度来调节轴承间隙。

水平剖分式径向滑动轴承

在轴颈很长，主轴的刚度很小，或者两个轴承没有固定在同一刚架上的情况下，很难确保同心度，会造成轴瓦端部的部分摩擦，从而导致轴瓦部分区域出现较大的磨损。可以通过调节轴瓦相对轴承的轴向位移来实现自身轴线位置的调整，该轴承被称为调心式径向滑动轴承。其结构特征在于外表面为凸形球面，与轴承盖及轴承座上的凹球面相匹配，在轴发生形变时，轴瓦可以根据轴的方向进行调整，这样就可以确保轴颈和轴瓦之间的球面接触。

调心式径向滑动轴承

用于承载轴向负荷的止推滑动轴承，通常包括轴承座和推力轴颈，配合径向滑移支承，能承载多种负荷，常见的有实心型、空心型、单环型、多环型。实心式轴颈在端部的压力分布非常不均衡，应用范围较少。空心式轴颈接触表面的压力分布比较均匀，与实心型相比，润滑状况得到明显改善。单环式利用轴颈的环状末端推力，具有结构简便、易于润滑的特点。多环型轴颈既能承载较大的单向轴向负荷，也能承受双向轴向负荷。

具有优良的减摩、耐磨和抗胶合性能。为了减少轴承在使用过程中的损耗，轴承材料必须具有低摩擦系数、低磨损率、高耐热性和良好的抗黏附性等性能。具有优良的摩擦顺应性，嵌入性和磨合性。摩擦顺应性是指在接触过程中，利用材料表面发生的弹塑性变形，从而对轴承滑动表面的初始磨损进行补偿。嵌入性是指材料容纳硬质颗粒嵌入，因此可以减少滑动轴承的刮伤或磨损。磨合性是短时间内轴瓦与轴颈表面在轻微的载荷作用下，形成互相匹配的的表面粗糙程度的能力。具有足够的耐蚀性和强度。为保证轴承在不同负荷下都有充足的工作寿命，防止其发生过大的塑性变形，必须保证其具有一定的强度，而且在工作过程中，由于润滑油的氧化，会对轴承造成一定的腐蚀，因此选取的轴承材料必须要有较高的耐蚀性。良好的导热性和较小的热膨胀系数。在轴承运行过程中的滑动摩擦力会造成升温，因此，为了确保其正常工作，轴承的温度不宜过高，而良好的热传导性能有利于散热，同时，由于热膨胀会使轴承之间的空隙发生变化，从而对其工作状态产生不利的作用，热膨胀系数越小，这种效应的影响就越小。

轴承合金。轴承合金又称巴氏合金或白合金，是在软基体金属（如锡、铅）中适量加入硬金属颗粒而形成。软基体具有良好的跑合性、嵌藏性和顺应性，而硬金属颗粒则起到支承载荷、抵抗磨损的作用。铜合金。铜合金是一种由铜、锡、铅、锌或铝组成的金属，它是一种传统的轴承材料，有青铜和黄铜两类。青铜类材料具有高强度、高耐磨、高导热性能等优点，但其可塑性和跑合性不佳，因而需要对其进行淬[cuì]火处理。黄铜材料的耐磨性比青铜要差，但其铸造和加工技术较好，成本较低，适合作为低速中载轴承的材料。

轴承合金轴承（左）和固定润滑铜基合金轴承（右）

铝基轴承合金。铝基轴承是一种新型的轴承材料，具有较好的耐蚀性和较高的疲劳强度，摩擦性能也非常好，因而在某些应用中替代了昂贵的轴承合金和铜合金，例如增压式柴油机的轴承。

多孔质金属材料用铜、铁、石墨等粉末进行挤压，然后经烧结制成。它是一种多孔的结构，在工作之前，将润滑油注入到空腔中，在运行过程中，润滑油会自动流入摩擦表面，从而达到润滑的目的。由于多孔质金属材料的韧性较差，所以一般仅适用于无冲击、轻载和低速条件下。常用的多孔质金属材料有铁基和铜基两种，具有成本低、含油量多和强度高等特性。

用于轴承的非金属材料有塑料、橡胶、碳-石墨等，使用最多的是塑料。塑料轴承有良好的自润滑特性，其质量小，强度高，摩擦系数低，具有良好的抗振动和抗胶合性能，在低速、低负荷工况下不需要润滑。橡胶轴承材质柔软，富有弹性，能起到很好的隔震作用以及减少噪音。但其不足之处在于导热性能较低，在高温下容易发生老化，并且抗腐蚀性及耐磨性能下降。碳–石墨轴承材料是一种具有自润滑性、耐腐蚀性和耐高温性能的材料，经常被应用在各种恶劣的工作条件下。

塑料轴承

润滑油：一般的润滑油可分成矿物油、有机油和化学合成油三种，矿物油是当前应用最广泛的一种。润滑油的主要性能指标包括黏度、油性、闪点和凝点。润滑脂：润滑脂是一种由多种稠化剂(金属皂)组成的混合物。常见的润滑脂按所用的皂基种类有：钙基润滑脂、钠基润滑脂、锂基润滑脂和铝基润滑脂，它们的主要性能参数有针入度、滴点等。固体润滑剂：通常使用石墨，二硫化钼等。通常情况下，当润滑油或润滑脂超过了可应用的范畴时，才采用固体润滑剂。

润滑剂对滑动轴承工作和使用寿命有着重要的作用，必须选用适当的润滑剂，以保证轴承有良好工作特性和较长的使用年限。在普通工况下，润滑油具有良好的润滑和散热性能，是使用范围最大的一种。润滑脂易于附着于摩擦面，易于保养，具有良好的密封性能，适用于要求不高、不能频繁运转的非液体摩擦滑动轴承。固体润滑剂有较高的摩擦系数和较差的散热性能，在长时间使用和有特殊要求的情况下可以选用。

在轻载高速工况下，为了减少摩擦，降低润滑油温度，选用低粘性润滑油，在高温、重载和低速工况下，选用高粘性润滑油以促进油膜表面生成。经常起动的轴承应该选择具有良好油质的润滑油。一般情况下，润滑油的工作温度最好不要高于60 ℃，而润滑脂的工作温度应低于其滴点20~30 ℃。

在润滑间隙较小的情况下，为了使润滑油能够完全进入，应选择低粘度润滑油，当润滑间隙较大时，使用高粘性润滑油，以防止油的损失。有一定的易燃易爆特性的地方，润滑油必须具备高闪点和高阻燃性。在多尘、潮湿的情况下，应选用钙基、锂基或铝基等防水性润滑脂。

润滑油润滑：润滑油的供给可以是间断的或持续的，在这种情况下，持续加油更是安全，而间断式的供油应用于小型、低速或做间断动作的工作，通常是由油罐或油枪将油注入到轴承的油孔或油环上。

润滑脂润滑

润滑脂润滑：润滑脂仅能起到间断润滑的作用，最常用的是旋盖式的油杯。油脂储存在黄油杯的杯身，杯盖由螺钉固定在杯身上，可通过转动杯盖将油脂挤出到轴承内部，也可使用黄油枪对轴承进行润滑脂的填充。

干摩擦：滑动轴承工作时，当轴颈表面与轴承表面直接接触，且没有加入润滑油时的摩擦，被称为干摩擦。干摩擦具有较高的摩擦阻力，其导致的轴承磨损非常严重，极其影响滑动轴承的使用寿命，应该尽量避免。液体摩擦润滑：液体摩擦润滑的摩擦阻力低，无磨损，使用寿命长，是最佳的摩擦状态，但是，这需要满足特定的情况才能实现，处于液体摩擦状态下的滑动轴承，可以最大程度上避免磨损、刮伤等失效形式。

干摩擦（左）、边界摩擦（中）和液体摩擦（右）

边界摩擦润滑：两个摩擦表面由一层附着在表面上的薄膜相隔离，其摩擦特性与流体的粘性无关，而与边界膜和表面的吸附特性相关，被称为边界摩擦润滑。当液体摩擦润滑状态的滑动轴承在起动及停止时，因其速度较慢，油膜无法承载全部外部负荷，此时两个磨擦面均为边界摩擦润滑。混合摩擦润滑：摩擦副同时处于干摩擦、边界摩擦和液体摩擦的情况下，称之为混合摩擦。因为摩擦力的表面并非完全平滑，在微观上存在很大的凹凸变化。在液体润滑条件下运行的滑动轴承通常被称作液体摩擦滑动轴承，而在边界润滑和混合润滑条件下的滑动轴承称为非液体摩擦滑动轴承。

磨粒磨损和刮伤：由外部进入轴承间隙的硬质颗粒与工作时所产生的磨粒被嵌入在轴承表面，或者随着轴自由旋转，从而使轴颈与轴承的表面发生摩擦，会导致轴承表面的物料剥落或产生线形的划伤，这被称为磨粒磨损和刮伤，这些缺陷会使轴承产生变形、精度下降、增大轴承间隙和降低其使用寿命。胶合：在温度升高、负载较大时产生油膜破裂，由于摩擦颗粒的累积，或轴承与轴热膨胀系数的差异，造成轴承空隙改变，或由于润滑不良，轴颈与轴之间相对移动表面上的材料出现大量的粘着和迁移，这个现象被称为胶合。胶合引起的失效与磨料磨损引起的失效有一定的区别，后者通常是进行性的，而前者则是瞬时性的。疲劳剥落：在重复荷载的作用下，轴承表面产生了一种与滑移方向相垂直的疲劳断裂，并裂纹在向轴承衬套和衬垫的结合面上扩展时，造成了轴承内衬材料的剥离，这就是所谓的疲劳剥落，疲劳剥落的周边不规则，而结合不良导致的轴衬脱落边缘较为平滑。腐蚀：腐蚀是指在金属和周围环境中发生的一种物理-化学反应。在工作过程中，润滑油被氧化产生的酸性物质会对轴承材料造成腐蚀，尤其是极易对铜铅合金中的铅产生腐蚀作用，从而产生点状的金属剥落。

（1）安装要保证轴颈在轴承孔内转动灵活、准确、平稳，要注意油道是否通畅，保证油道与油槽连接。刮研时，两侧的油点要柔软，以使油膜在两侧形成，使两头的点均匀，以防泄润滑油漏。（2）轴瓦与轴承的支座要修整紧密。为了便于挤压，轴瓦剖分面应高出0.05~0.1 mm。整体式轴瓦在压入时应避免倾斜，并用紧固螺丝将其紧固，轴瓦用旧后要及时更换。（3）注意清洁。在修刮和调试时，凡是有油渍的机械零件，在修刮后要进行清洁和润滑。（4）使用期间应经常检查。出现发热（正常情况低于60℃）、冒烟、卡住以及异常振动、声响等一系列故障情况时，要及时对其进行检测和分析，然后再采取相应措施。