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湖 南 科 技 大 學
畢 業(yè) 設 計（ 論 文 ）
題 目
多功能轉子軸承系統(tǒng)實驗臺橢圓軸承結構設計
作者
戴宇
學院
機電工程學院
專業(yè)
機械設計制造及其自動化
學號
1103010220
指導教師
賓光富
二〇一五 年 五 月 二十七 日
湖 南 科 技 大 學
畢業(yè)設計（論文）指導人評語
指導人： （簽名）
年 月 日
指導人評定成績：
湖 南 科 技 大 學
畢業(yè)設計（論文）評閱人評語
評閱人： （簽名）
年 月 日
評閱人評定成績：
湖 南 科 技 大 學
畢業(yè)設計（論文）答辯記錄
日期：
學生： 學號： 班級：
題目：
提交畢業(yè)設計（論文）答辯委員會下列材料：
1 設計（論文）說明書 共 頁
2 設計（論文）圖 紙 共 頁
3 指導人、評閱人評語 共 頁
畢業(yè)設計（論文）答辯委員會評語：
答辯委員會主任： （簽名）
委員： （簽名）
（簽名）
（簽名）
（簽名）
答辯成績：
總評成績：
湖 南 科 技 大 學
畢業(yè)設計（論文）任務書
機電工程學 院 機械制造 系（教研室）
系（教研室）主任: （簽名） 年 月 日
學生姓名: 戴 宇 學號: 1103010220 專業(yè): 機械設計制造及其自動化制造
1 設計（論文）題目及專題： 多功能轉子軸承系統(tǒng)實驗臺橢圓軸承結構設計
2 學生設計（論文）時間：自 2015 年 02 月 17 日開始至 2015 年 05 月 22 日止
3 設計（論文）所用資源和參考資料：
（1）機械設計技術資料和橢圓軸承動力學分析文獻；
（2）橢圓軸承結構圖紙；
（3）軸承動力學專業(yè)分析軟件DyRoBeS-BePerf及其說明書。
4 設計（論文）應完成的主要內容：
（1） 橢圓軸承結構設計，為水平中分式，軸承內徑要求分別為50mm，100mm，軸承寬徑比為0.7，預負荷為0.5，軸承半徑間隙為內徑的0.15%；
（2）橢圓軸承動力學建模與動力特性系數分析；
（3）橢圓軸承瓦塊加工工序卡。
5 提交設計（論文）形式（設計說明與圖紙或論文等）及要求：
（1）至少2.5張A0圖紙，包括橢圓軸承裝配圖、軸承座、瓦塊等零件圖各1張；
（2）畢業(yè)設計說明書1份，按照《湖南科技大學本科生畢業(yè)設計（論文）要求與撰寫規(guī)范》進行
論文撰寫與排版打印，畢業(yè)論文說明書內容不少于40頁；
（3）翻譯一篇橢圓軸承動力學分析方面的英文文獻（譯字不少于1500字，單獨裝訂）。
6 發(fā)題時間： 2015 年 02 月 01 日
指導教師： 賓光富 （簽名）
學 生： （簽名）
摘 要
隨著現代化建設步伐的不斷前進，工業(yè)化的逐步推進，機械的功率越來越高，效率要求越來越高?；瑒虞S承的需求也越來越大。分析橢圓軸承剛度，阻尼系數與轉速的關系以及偏心率最小油膜厚度等與轉速的關系，因此開展對轉子軸承系統(tǒng)的滑動軸承進行結構設計。開展軸瓦，軸承座的強度校核。分析軸承動力學特性對現代旋轉機械軸承結構設計和動力學分析具有參考價值。本畢業(yè)設計的是多功能呢過轉子軸承系統(tǒng)實驗臺橢圓軸承結構設計，其中包括軸承裝配圖；軸承上瓦和下瓦；軸承座等的結構設計。
關鍵詞：橢圓軸承 動力學分析 軸瓦 軸承座
ABSTRACT
Move forward, with the pace of modernization, industrialization gradual, mechanical power is higher and higher, more and more high efficiency requirements. The demand of the sliding bearing is becoming more and more big. Analysis of elliptical bearing stiffness, damping coefficient and the relationship between rotating speed and eccentricity of minimum oil film thickness and the relationship between the rotational speed, thus to carry out the sliding bearing of the rotor bearing system structure design. To carry out the bearing shell, and the intensity of the bearing. Analysis of the bearing dynamic characteristics in modern rotating machinery bearing structure design and dynamic analysis has the reference value. This graduation design is multi-function rotor bearing system test bench elliptical bearing structural design, including the bearing assembly drawing; Bearing on tile and tile; The structural design of bearing seat, etc.
i
- 44 -
湖南科技大學本科生畢業(yè)設計（論文）
目 錄
第一章 緒論.........................................................................................................................1
1.1軸承的基本介紹............................ ............................................................................1
1.2軸承的意義、國內外現狀...........................................................................................1
1.3橢圓軸承擬解決關鍵問題.........................................................................................2
1.4設計原始資料.............................................................................................................2
第二章 軸承材料...............................................................................................................3
2.1軸承材料......................................................................................................................3
2.2常用金屬軸承材料性能表.........................................................................................4
2.3國家標準.....................................................................................................................6
第三章 結構設計與軸瓦工序卡.................................................................................10
3.1軸瓦結構..................................................................................................................10
3.2軸瓦工序卡...............................................................................................................12
3.3常用材料及熱處理...................................................................................................15
3.4滑動軸承的潤滑、裝配和刮研................................................................................17
3.5加工工件的工藝選擇...............................................................................................20
3.6 滑動軸承（軸瓦）的主要障礙...............................................................................21
3.7加工設備的選擇.......................................................................................................22
第四章 軸承動力學建模與力學分析..........................................................................30
4.1 動力學軟件..............................................................................................................30
4.2軸承動力學建模.......................................................................................................31
4.3軸承油膜特性分析...................................................................................................37
第五章 結論.........................................................................................................................41
參考文獻................................................................................................................................42
致謝.........................................................................................................................................43
第1章 緒論
1.1軸承的基本介紹
1.1.1滑動軸承的慨念
根據軸承工作的摩擦性質分：滑動(摩擦)軸承滾動(摩擦)軸承。
根據承載方向分：徑向軸承推力軸承。
根據軸承摩擦狀態(tài)分：干摩擦：兩表面直接接觸；邊界摩擦：極限狀態(tài)、邊界膜作用；邊界摩擦：極限狀態(tài)、邊界膜作用；液體摩擦：兩表面完全隔開；非液體摩擦（混合摩擦）：部分固體凸峰接觸。
1.1.2軸承類型
滑動軸承的主要類型：一、整體式，結構簡單、 磨損后無法調整軸承 隙，裝拆不便。用于：低速、輕載的間歇工作場合，無法用于曲軸。二、剖分式：特點于整體式相反。三、自動調心軸承。
1.2軸承的意義、國內外現狀
1.2.1軸承的意義
橢圓軸承是我國的主要機械設備，以軸承為主的常規(guī)化設備我國現在利用比較廣泛的。限于我國現在的發(fā)展狀況以及科技水平，以軸承為主的機械設備在未來相當長的時間內難以改變。據統(tǒng)計據中商產業(yè)研究院數據庫 （AskCIData）最新數據顯示，2014年我國滾動軸承產量為187.21億套，與上一年相比增長14.9%。從近五年的統(tǒng)計數據來看，我國滾動軸承產量呈波動增長態(tài)勢。2011年產量最高，2012年產量開始下降，2014年有所回升，產量增長率為近幾年最高，達到14.9%。，所以橢圓軸承的結構設計與優(yōu)化是非常有必要的?！?
1.2.2國內外研究
國際軸承產業(yè)經過激烈的市場競爭，優(yōu)勝劣汰，兼并重組，十年前，已形成了八大跨國公司占主導地位的格局，其市場占有率達到80%以上。近十年來，經過進一步的兼并重組，八大跨國公司鞏固了這一產業(yè)布局（近幾年八大跨國公司的經營業(yè)績如下表）。 近來，歐美國家反思“去工業(yè)化”造成經濟失衡是引發(fā)金融危機的重要原因，后危機時代的“再工業(yè)化”已勢在必行，包括軸承產業(yè)在內的制造業(yè)雖然受到金融危機的巨大沖擊，但都在蘊釀著復蘇后的大發(fā)展。我國軸承行業(yè)將長期處在這種國際軸承產業(yè)架構。
1.3橢圓軸承擬解決關鍵問題
（1） 橢圓軸承結構設計，為水平中分式，軸承內徑要求分別為50mm，100mm，軸承寬徑比為0.7，預負荷為0.5，軸承半徑間隙為內徑的0.15%；
（2）橢圓軸承瓦塊、軸承座等關鍵零部件強度校核；
（3）橢圓軸承動力學建模與動力特性系數分析；
（4）橢圓軸承瓦塊加工工序卡。
1.4設計原始資料
設計（論文）所用資源和參考資料：
（1）機械設計技術資料和橢圓軸承動力學分析文獻；
（2）橢圓軸承結構圖紙；
（3）軸承動力學專業(yè)分析軟件DyRoBeS-BePerf及其說明書。
第2章 軸承材料
2.1軸承材料
軸瓦和軸承襯的材料統(tǒng)稱為軸承材料。針對失效形式，軸承材料性能應著重滿足以下主要要求。
（1） 良好的耐磨性，減磨性和抗咬粘性。減磨性是指材料副具有較低的摩擦系數。耐磨性是指材料的抗磨性能?？挂д承允侵覆牧系哪蜔嵝院涂拐掣叫浴?
（2） 良好的摩擦順應性，嵌入性和磨合性
摩擦順應性是指材料通過表層彈塑性變形來補償軸承滑動表面初始配合不良的能力。嵌入性是指材料容納硬質顆粒嵌入，從而減輕軸承滑動表面發(fā)生刮傷或磨粒磨損的性能。磨合性是指軸瓦和軸頸便面經短期輕載運轉后，易于形成相互吻合的表面粗糙度。
（3） 足夠的強度和抗腐蝕能力
（4） 良好的導熱性，工藝性，經濟性等
應該指出，沒有一種軸承材料能夠全面具備上述性能，因而必須針對各種
具體情況，仔細進行分析后選用。
常用軸承材料可分為三大類：1金屬材料，如軸承和金，銅合金鋁合金和鑄鐵等；2多孔質金屬材料；3非金屬材料，如工程材料，炭-石墨等。
下面擇其主要者作介紹：
1.軸承合金（通稱巴氏合金或白和金）
軸承合金是錫，鉛，銻，銅的合金，它以錫或鉛作基體，其內含有銻錫或銅錫的硬金顆粒，硬金粒起抗磨作用，它的嵌入性及摩擦順應性最好，很容易和軸頸磨合，也不易于軸頸發(fā)生咬粘。但軸承合金的強度很低，不能單獨制作軸瓦，只能貼附在青銅，或鑄鐵軸瓦上作軸承襯。軸承合金適用于重載，中高速場合，價格較貴。
2.銅合金
銅合金具有較高的強度，較好的減磨性和耐磨性。由于青銅的減磨性和耐磨性比黃銅好故青銅時最常用的材料。青銅有錫青銅，鉛青銅和鋁青銅等幾種，其中其青銅的減磨性和耐磨性最好，應用較廣。但錫青銅比軸承合金硬度高，磨合性及嵌入性差，適用于重載及中速場合。鉛青銅抗粘附性能力強，適用于高速，重載軸承。鋁青銅的強度和硬度較高抗粘附能力較差，適用于低速，重載軸承。
3.鋁基軸承合金
鋁基軸承合金在許多國家獲得廣泛應用。它有相當好的耐蝕性和較高的疲勞強度，摩擦性能亦較好。
4.灰鑄鐵及耐磨鑄鐵
普通的灰鑄鐵或加有鉻，鈦等合金成分的耐磨灰鑄鐵，或者球墨鑄鐵，都可以用作軸承材料。
5.多孔質金屬材料
這是用不同金屬粉未經壓制，燒結而成的軸承材料。
6.非金屬材料
非金屬材料中應用最多的各種塑料，如酚醛樹脂，尼龍，聚四氟乙烯等。聚合物的特性是：與許多化學物質不起反應，抗腐蝕性能力特別強；具有一定的自潤滑性。具有包容異物的能力。
2.2常用金屬軸承材料性能見下表
材料類別
牌號
（名稱）
最大許用值
最高工作溫度/C
軸頸硬度/HBS
性能比較
[P]
/MPa
[v]
/(m/s)
[PV]
/(MPa-m/s)
抗
咬
粘
性
順 嵌
應 入
性 性
耐
蝕
性
疲
勞
強
度
錫基軸承合金
ZSnSb11
Cu6ZSn8
Cu4
平穩(wěn)載荷
150
150
1
1
1
5
25
80
20
沖擊載荷
20
60
15
鉛基軸承
合金
ZPbSb16Sn16Cu2
15
12
10
150
150
1
1
3
5
ZPbSb16Sn5Cu3Cd2
5
8
5
錫青銅
ZCuSn10P1
15
10
15
280
300--400
3
5
1
1
ZCuSn5Pb5Zn5
8
3
15
鉛青銅
ZCuPb30
25
12
30
280
300
3
4
4
2
鋁青銅
ZCuAL10Fe3
15
4
12
280
300
5
5
5
2
材料類別
牌號
（名稱）
最大許用值
最高工作溫度/C
軸頸硬度
/HBS
性能比較
[P]
/MPa
[V]
/(_m/s)
[PV](MPa-m/s)
抗咬
粘性
順 嵌
應 入
性 性
耐
蝕
性
疲勞
強度
黃銅
ZCuZn16Si4
12
2
10
200
200
5
5
1
1
ZCuZn40Mn2
10
1
10
200
200
5
5
1
1
鋁基軸承 合金
2%鋁錫
合金
28-35
14
--
140
300
4
3
1
2
三元 電鍍合金
鋁-硅
-鎘鍍層
14--35
--
--
170
200-300
1
2
2
2
銀
鍍層
28--35
--
--
180
300--400
2
3
1
1
耐磨鑄鐵
HT300
0.1--6
3--0.75
0.3--4.5
150
<150
4
5
1
1
灰鑄鐵
HT150-
HT250
1--4
2--0.5
--
--
--
4
5
1
1
2.3國家標準
1 GB/T14910-1994?滑動軸承厚壁多層軸承襯背技術要求
2 GB/T16748-1997 滑動軸承金屬軸承材料的壓縮試驗
3 GB/T18323-2001 滑動軸承燒結軸套的尺寸和公差
4 GB/T18324-2001 滑動軸承銅合金軸套
5 GB/T18325.1-2001 滑動軸承流體動壓潤滑條件下試驗機內和實際應用的滑動
軸承疲勞強度
6 GB/T18326-2001 滑動軸承薄壁滑動軸承用金屬多層材料
7 GB/T18327.1-2001 滑動軸承基本符號
8 GB/T18329.1-2001 滑動軸承多層金屬滑動軸承結合強度的超聲波無損檢驗
9 GB/T18327.2-2001 滑動軸承應用符號
10 GB/T18844-2002 滑動軸承損壞和外觀變化的術語、特征及原因
11 GB/T21466.3-2008 穩(wěn)態(tài)條件下流體動壓徑向滑動軸承圓形滑動軸承第3
部分：許用的運行參數
12 GB/T21466.1-2008 穩(wěn)態(tài)條件下流體動壓徑向滑動軸承圓柱滑動軸承第1
部分：計算過程
13 GB/T21466.2-2008 穩(wěn)態(tài)條件下流體動壓徑向滑動軸承圓形滑動軸承第2
部分：計算過程中所用函數
14 GB/T7308-2008 滑動軸承有法蘭或無法蘭薄壁軸瓦公差、結構要素和檢
驗方法
15 GB/T10447-2008 滑動軸承半圓止推墊圈要素和公差
16 GB/T10446-2008 滑動軸承整圓止推墊圈尺寸和公差
17 GB/T2889.1-2008滑動軸承術語、定義和分類第1部分：設計、軸承材料
及其性能
18 GB/T23893-2009 滑動軸承用熱塑性聚合物分類和標記
19 GB/T23895-2009 滑動軸承薄壁軸瓦質量保證縮小軸承間隙范圍的選擇
裝配
20 GB/T18325.3-2009 滑動軸承軸承疲勞第3部分：金屬多層軸承材料平帶
試驗
21 GB/T18325.2-2009 滑動軸承軸承疲勞第2部分：金屬軸承材料圓柱形試
樣試驗
22 GB/T23896-2009 滑動軸承薄壁軸瓦質量保證設計階段的失效模式和效
應分析（FMEA）
23 GB/T18325.4-2009 滑動軸承軸承疲勞第4部分：金屬多層軸承材料軸瓦
試驗
24 GB/T23894-2009 滑動軸承銅合金鑲嵌固體潤滑軸承
25 GB/T23892.2-2009 滑動軸承穩(wěn)態(tài)條件下流體動壓橢圓塊止推軸承第2
部分：可傾瓦塊止推軸承的計算函數
26 GB/T23892.1-2009 滑動軸承穩(wěn)態(tài)條件下流體動壓橢圓塊止推軸承第1
部分：橢圓塊止推軸承的計算
27 GB/T23892.3-2009 滑動軸承穩(wěn)態(tài)條件下流體動壓橢圓塊止推軸承第3
部分：橢圓塊止推軸承計算的許用值
28 GB/T23891.1-2009 滑動軸承穩(wěn)態(tài)條件下流體動壓瓦塊止推軸承第1部
分：瓦塊止推軸承的計算
29 GB/T23891.2-2009 滑動軸承穩(wěn)態(tài)條件下流體動壓瓦塊止推軸承第2部
分：瓦塊止推軸承的計算函數
30 GB/T23891.3-2009 滑動軸承穩(wěn)態(tài)條件下流體動壓瓦塊止推軸承第3部
分：瓦塊止推軸承計算的許用值
31 GB/T2889.4-2011 滑動軸承術語、定義和分類第4部分：基本符號
32 GB/T27939-2011 滑動軸承幾何和材料質量特性的質量控制技術和檢驗
33 GB/T12613.6-2011 滑動軸承卷制軸套第6部分：內徑檢驗
34 GB/T27938-2011 滑動軸承止推墊圈失效損壞術語、外觀特征及原因
35 GB/T12613.1-2011 滑動軸承卷制軸套第1部分: 尺寸
36 GB/T12613.2-2011 滑動軸承卷制軸套第2部分: 外徑和內徑的檢測數據
37 GB/T12613.3-2011 滑動軸承卷制軸套第3部分：潤滑油孔、油槽和油穴
38 GB/T12613.4-2011 滑動軸承卷制軸套第4部分：材料
39 GB/T12613.5-2011 滑動軸承卷制軸套第5部分：外徑檢驗
40 GB/T12613.7-2011 滑動軸承卷制軸套第7部分：薄壁軸套壁厚測量
41 GB/T2688-2012 滑動軸承粉末冶金軸承技術條件
42 GB/T28278.1-2012 滑動軸承穩(wěn)態(tài)條件下不帶回油槽流體靜壓徑向滑動軸
承第1部分：不帶回油槽油潤滑徑向滑動軸承的計算
43 GB/T28279.1-2012 滑動軸承穩(wěn)態(tài)條件下帶回油槽流體靜壓徑向滑動軸承
第1部分：帶回油槽油潤滑徑向滑動軸承的計算
44 GB/T28279.2-2012 滑動軸承穩(wěn)態(tài)條件下帶回油槽流體靜壓徑向滑動軸承
第2部分：帶回油槽油潤滑徑向滑動軸承計算的特性值
45 GB/T28278.2-2012 滑動軸承穩(wěn)態(tài)條件下不帶回油槽流體靜壓徑向滑動軸承第2部
分：不帶回油槽油潤滑徑向滑動軸承計算的特性值
46 GB/T28280-2012 滑動軸承質量特性機器能力及過程能力的計算
47 GB/T28281-2012 滑動軸承質量特性統(tǒng)計過程控制(SPC)
48 GB/T10445-1989 滑動軸承整體軸套的軸徑
49 GB/T12948-1991 滑動軸承雙金屬結合強度破壞性試驗方法
50 GB/T12949-1991 滑動軸承覆有減摩塑料層的雙金屬軸套
第三章 結構設計與軸瓦工序卡
3.1軸瓦結構
軸瓦是滑動軸承重要零件，它的結構設計是否合理對軸承性能影響很大。有時為了節(jié)省貴重合金材料或者由于結構上的需要，常在軸瓦的內表面上澆鑄或軋制一層軸承合金，稱為軸承襯。軸瓦應具有一定的強度和剛度，在軸承中定位可靠，便于輸入潤滑劑，容易散熱，并于裝拆，調整方便。為此，軸瓦應在外形結構，定位，油槽開設和配合等方面采用不同的形式以適用不同的工作要求。
3.1.1軸瓦的形式和構造
橢圓軸瓦分為上下兩個軸瓦，靠近軸的那邊鑲有巴氏合金。其結構設計如圖1.
橢圓軸瓦的作用提供穩(wěn)定性特點是穩(wěn)定性好；結構簡單；稱在性能好。廣泛運用于大型重載的旋轉機械。 軸瓦和軸承座不允許有相對移動。為了防止軸瓦沿橫向和周向移動，可將其兩端做出凸緣來做軸向定位，也可用緊定螺釘或銷釘將其固定在軸承座上，或在軸瓦分面上沖出定位唇以供定位。油孔及油槽為了把潤滑油導入整個摩擦面間，軸瓦或軸頸上需開設油孔或油槽。對于液體動壓徑向軸承，有軸向油槽和周向油槽兩種形式可供選擇。軸向油槽分為單軸向油槽和雙軸向油槽。對于整體式徑向軸承，軸頸單向旋轉時，載荷方向變化不大，單軸向油槽開在最大油膜厚度位置以保證潤滑油從壓力最小的
圖3-1橢圓軸瓦
1.頂軸油管路系統(tǒng)
頂軸油管路系統(tǒng)其結構如圖2 。其作用在靜止和低速時提供油壓將軸頂起，避免軸與軸瓦接觸從而摩擦損壞部件。
圖3-2頂軸油管路系統(tǒng)
2.進油孔
橢圓軸承進油孔其結構如圖3.橢圓軸承進油孔可以進行兩邊進油從而使軸瓦上下充分潤滑避免部件損壞。
圖3-3進油孔
3.調整瓦
橢圓軸承調整瓦其結構如圖4.期作用對軸瓦進行調整，從而平衡軸。
圖3-4調整瓦
對開式軸瓦有厚壁軸瓦和薄壁軸瓦之分。厚壁軸瓦用鑄造方法制造圖5-1，內表面可附有軸承襯，長江軸承合金用離心鑄造法澆注在在鑄鐵，鋼或青銅軸瓦的內表面上。為使軸承合金與軸瓦貼附的好，常在軸瓦內表面上制出各種形式準頭，凹溝或螺紋。
5-1 5-2
圖3-5軸瓦上開設油孔和油溝
薄壁軸瓦圖5-2由于能用雙金屬板連續(xù)軋制等新工藝進行大量生產，故質量穩(wěn)定，成本低，但軸瓦剛性小，裝配時不再修刮軸瓦內圓表面，軸瓦受力后，其形狀完全取決于軸承座的形狀，因此，軸瓦和軸承座均需精密加工。薄壁軸瓦在汽車發(fā)動機，柴油機上得到廣泛的應用。
3.1.2軸瓦的定位
軸瓦和軸承座不允許有相對移動。為了防止軸瓦沿橫向和周向移動，可將其兩端做出凸緣來做軸向定位，也可用緊定螺釘圖5a或銷釘圖5b將其固定在軸承座上，或在軸瓦分面上沖出定位唇以供定位。油孔及油槽為了把潤滑油導入整個摩擦面間，軸瓦或軸頸上需開設油孔或油槽。對于液體動壓徑向軸承，有軸向油槽和周向油槽兩種形式可供選擇。軸向油槽分為單軸向油槽和雙軸向油槽。對于整體式徑向軸承，軸頸單向旋轉時，載荷方向變化不大，單軸向油槽開在最大油膜厚度位置圖6以保證潤滑油從壓力最小的地方輸入軸承。對開式徑向軸承，常把軸向油槽開在軸承剖分面處，如果軸頸雙向旋轉，可在軸承剖分面上開設雙軸向油槽圖7，通常軸向油槽應較軸承寬度稍短，一邊在主軸瓦兩端留出封油面，防止?jié)櫥蛷亩瞬看罅苛魇?。軸向油槽適用于載荷方向范圍超過180度。
3.2軸瓦工序卡
3.2.1軸瓦的工藝分析
1.軸瓦的結構：
軸瓦是滑動軸承和軸接觸的部分，非常光滑，一般用青銅、減摩合金等耐磨材料制成，在特殊情況下,可以用木材、塑料或橡皮制成。也叫“軸襯”，形狀為瓦狀的半圓柱面。
滑動軸承工作時，軸瓦與轉軸之間要求有一層很薄的油膜起潤滑作用。如果由于潤滑不良，軸瓦與轉軸之間就存在直接的摩擦，摩擦會產生很高的溫度，雖然軸瓦是由于特殊的耐高溫合金材料制成，但發(fā)生直接摩擦產生的高溫仍然足于將器燒壞。軸瓦還可能由于負荷過大、溫度過高、潤滑油存在雜質或黏度異常等因素造成燒瓦。燒瓦后滑動軸承就損壞了?；瑒虞S承在滑動摩擦下工作的軸承?；瑒虞S承工作平穩(wěn)、可靠、無噪聲。在液體潤滑條件下，滑動表面被潤滑油分開而不發(fā)生直接接觸，還可以大大減小摩擦損失和表面磨損，油膜還具有一定的吸振能力。但起動摩擦阻力較大。軸被軸承支承的部分稱為軸頸，與軸頸相配的零件稱為軸瓦。為了改善軸瓦表面的摩擦性質而在其內表面上澆鑄的減摩材料層稱為軸承襯。軸瓦和軸承襯的材料統(tǒng)稱為滑動軸承材料?；瑒虞S承應用場合一般在低速重載工況條件下，或者是維護保養(yǎng)及加注潤滑油困難的運轉部位。
軸瓦分為剖分式和整體式結構。（如圖10-7a）所示為整體式軸瓦（又稱軸套），軸瓦上開有油孔和油溝，以便把潤滑油導入整個摩擦表面。剖分式軸瓦分為上軸瓦和下軸瓦（如圖10－7b），軸瓦兩端有凸肩用作軸向定位，并能承受一定的軸向力。
為了改善軸瓦表面的摩擦性質，常在其內徑面上澆鑄一層或兩層減摩材料，通常稱為軸承襯，厚度在0.5~5mm范圍內（圖10－8）。通常情況下，軸承合金襯層愈薄，其疲勞強度愈高。所以軸瓦又有雙金屬軸瓦和三金屬軸瓦。軸瓦在軸承中直接與軸頸接觸，其結構是否合理對軸承的承載能力及使用壽命影響很大。在設計軸瓦結構時應考慮的主要問題是：要具有一定的強度和減摩性，定位要可靠，便于輸送潤滑劑，裝拆及調整方便等。
圖3-6
圖3-7
滑動軸承（軸瓦）的主要特點：
1.工作平穩(wěn)，無噪聲；
2.轉精度高；
3.形成液體潤滑時摩擦損失小，適合于高速；
4.徑向尺寸小而且可剖分。
2.軸瓦的作用及分類
零件的作用：
軸瓦是一類用于確定軸與其他零件相對運動位置，它起支承或導向作用的，在工作過程中僅發(fā)生滑動摩擦的零（部）件。
軸瓦的精度很高，稍微不當就會出現軸瓦與軸咬死的現象，所以，軸的加工從毛坯
到成品的每道工序都要周密考慮，以提高其軸瓦的加工精度。軸瓦也叫滑動軸承，是用于機床的滑動轉動。
3.滑動軸承（軸瓦）的分類
滑動軸承種類很多：
①按能承受載荷的方向可分為徑向（向心）滑動軸承和推力（軸向）滑動軸兩類。
②按潤滑劑種類可分為油潤滑軸承、脂潤滑軸承、水潤滑軸承、氣體軸承。
③按潤滑膜厚度可分為薄膜潤滑軸承和厚膜潤滑軸承兩類。
④按軸瓦材料可分為青銅軸承、鑄鐵軸承、塑料軸承、寶石軸承、粉末冶金軸承、自潤滑軸承和含油軸承等。
⑤按軸瓦結構可分為圓軸承、橢圓軸承、三油葉軸承、階梯面軸承、橢圓軸承和箔軸承等。
3.3常用材料及熱處理
3.3.1軸承材料簡介
軸瓦或軸承是滑動軸承的重要零件，軸瓦和軸承襯的材料統(tǒng)稱為軸承材料。由于軸瓦或軸承襯與軸頸直接接觸，一般軸頸部分比較耐磨，因此軸瓦的主要失效形式是磨損。軸瓦的磨損與軸頸的材料、軸瓦自身材料、潤滑劑和潤滑狀態(tài)直接相關，選擇軸瓦材料應綜合考慮這些因素，以提高滑動軸承的使用壽命和工作性能。
3.3.2 軸承（軸瓦）材料的分類
1）金屬材料，如軸承合金、青銅、鋁基合金、鋅基合金等；
2）多孔質金屬材料（粉末冶金材料）；
3）非金屬材料。
軸承合金：軸承合金又稱白合金，主要是錫、鉛、銻或其它金屬的合金，由于其耐磨型好、塑性高、跑合性能好、導熱性好和抗膠和性好及與油的吸附性好，故適用于重載、高速情況下，軸承合金的強度較小，價格較貴，使用時必須澆筑在青銅、鋼帶或鑄鐵的軸瓦上，形成較薄的涂層。
多孔質金屬材料：多孔質金屬是一種粉末材料，它具有多孔組織，若將其浸在潤滑油中，使微孔中充滿潤滑油，變成了含油軸承，具有自潤滑性能。多孔質金屬材料的韌性小，只適應于平穩(wěn)的無沖擊載荷及中、小速度情況下。
軸承塑料：常用的軸承塑料有酚醛塑料、尼龍、聚四氟乙烯等，塑料軸承有較大的抗壓強度和耐磨性，可用油和水潤滑，也有自潤滑性能，但導熱性差。
本設計中的運用的材料及熱處理是錫青銅和錫基軸承合金其介紹如下表:
表3-1
材 料 種 類
材 料
牌 號
許 用 量
性能與用途舉例
P
公斤
C㎡
V
m/s
PV
公斤
m/c㎡s
錫 青 銅
ZQSn10-1
150
10
150
用于重載，中速，高溫及沖擊條件下工作的軸承，軸頸硬度≥HRC45
ZQSn6-3
80
6
60
用于中載，中速下工作的軸承機床的一般主軸軸承軸頸≥HRC45
ZQAL9-4
300
8
600
用于受沖擊載荷，高溫
（300℃）工作條件下的軸承，軸頸≥HRC45
ZQSn8-12
100
12
150
ZQP630
150
12
200
錫基軸 承合金
CHSnS611-6
250
（穩(wěn)定）
80
200
用于高速，中溫（＜120℃）工作條件下的軸承和磨床的砂輪軸承
3.3.3設計毛坯材料的選用
軸瓦的毛坯選用鋼板卷焊而成的圓筒，鋼板的材質為Q235A（又稱A3鋼，美國-A570 Gr.A；日本-SS400；德國-S235JR；英國- S235JR；法國- S235JR），鋼板厚度為120mm，卷焊后內徑為φ2005mm。卷焊好的鋼板經過粗加工后，切成10塊弦長為532.5的弧形鋼板，稱為軸瓦，然后在分別加工。Q軸承合金選取ZChSnSb11-6錫基軸承合金，又叫錫基巴氏合金，后面將簡稱巴氏合金。錫基合金是一種軟基體硬質點類型的軸承合金。它是以錫、銻為基礎，并加入少量其它元素的合金。常用的牌號有ZChSnSb11-6、ZChSnSb8-4、ZChSnSb4-4等。錫基合金具有良好的磨合性、抗咬性能。
除了根據圖紙選用毛坯以外，為適應機床維修工作特點，對選用毛坯應選用以下幾點：
1.為縮短加工周期，應盡量選用棒材料加工，一般直徑小于100都可以用圓棒材料。
2.為節(jié)約有色金屬和提高軸承壽命，應盡量選擇離心澆注雙金屬毛坯。
常用材料如下：
外殼基體的材料牌號：①鋼15，20或灰鑄鐵用于分體白氏軸承，一般車床，磨床主軸軸承最常用的是鋼20；
②鋼45，40Gr，65Mn其用于整體薄壁彈性變形軸承，扣M7130砂輪軸承，用65Mn作外殼。
軸襯的材料牌號： ZQSn10-1，ZQSn8-12，ZQSn6-6-3，ZQPb30，chPbSb14-10-1.8， chPb16-16-1.8，chSnSb11-6這些材料使用與一般車床，磨床主軸，目前磨床主軸軸承最常用的是ZQPb30（工作間隙較大的采用ZQSb6-6-3）。
應根據本單位具體條件，考慮以單一金屬代替雙金屬離心澆注毛坯。
3.3.4熱處理
熱處理是提高軸承內在質量的關鍵加工工序
1〉熱處理的主要目的是：
①， 通過熱處理使材料組織轉變，提高材料機械性能。
②， 提高軸承內在質量（耐磨性、強韌性），從而提高軸承使用壽命。
2〉 熱處理流程圖
半成品→淬火→清洗→回火→（二次回火）→以淬火半成品
↑↓ ↑↓ ↑↓
800℃～840 ℃ 190℃～210 ℃
熱處理由淬火、清洗、回火和二次回火設備組成一條生產流水線連續(xù)生產。
3〉毛坯的熱處理應注意：
1.雙金屬毛坯粗加工后應該進行回火或退火處理，以消除內應力。
2.人工時效。
3.應性處理，油煮16-24小時不間斷。
4.整體薄壁，單行變形軸承，可以采用局部高轂或火焰淬火，以硬化鋼材料作
外殼表面。
3.4滑動軸承的潤滑，裝配和刮研
3.4.1滑動軸承潤滑脂的性能與選用
滑動軸承潤滑的目的在于降低摩擦和減少磨損，同時還可以起到冷卻、吸振、防銹等作用。這一目的實現主要依靠潤滑劑和潤滑裝置的正確選用。
潤滑劑分為氣體、液體、半固體和固體四種基本類型。在液體潤滑劑中應用最廣泛的是潤滑油，它包括礦物油、動植物油、合成油和各種乳劑。半固體潤滑劑主要是指各種潤滑脂，它是潤滑油和稠化劑的穩(wěn)定混合物。固體潤滑劑是在摩擦表面上形成固體膜以減少摩擦阻力的物質，如石墨、二硫化鉬、聚四氟乙烯等。任何氣體都可作為氣體潤滑劑，其中用得最多的是空氣，它主要用在氣體軸承中。
1）滑動軸承也可用潤滑脂來潤滑，在選擇潤滑脂時應考慮下列幾點：
（1）軸承載荷大，轉速低時，應選擇錐入度小的潤滑脂，反之要選擇錐入度大的。高速軸承選用錐入度小些、機械安定性好的潤滑脂。特別注意的是潤滑脂的基礎油的粘度要低一些。
（2）選擇的潤滑脂的滴點一般高于工作溫度20-30℃，在高溫連續(xù)運轉的情況下，注意不要超過潤滑脂的允許使用溫度范圍
(3）滑動軸承在水淋或潮濕環(huán)境里工作時，應選擇抗水性能好的鈣基、鋁基或鋰基潤滑脂。
(4）選用具有較好粘附性的潤滑脂。
2）滑動軸承用潤滑脂的選擇如下表所示：
表3-2
壓力
p/MPa
軸頸圓周速度
v/（m/s）
最高工作溫度/℃
選用的牌號
≤ 1.0
≤1
75
3號鈣基脂
1.0～6.5
0.5～5
55
2號鈣基脂
≥6.5
≤0.5
75
3號鈣基脂
≤6.5
0.5～5
120
2號鈣基脂
＞6.5
≤0.5
110
1號鈣鈉基脂
1.0～6.5
≤1
-5～110
鋰基脂
＞6.5
0.5
60
2號壓延基脂
注：1）壓力或壓強，本設計統(tǒng)用壓力；
2）在潮濕環(huán)境，溫度在75-120℃的條件下應考慮用鈣一納基潤滑脂；
3）在潮濕環(huán)境，工作溫度哉75℃以下，沒有3號鈣基脂時也可以用鋁基脂；
4）工作溫度在110-120℃可用鋰基脂或鋇基脂；
5）集中潤滑時，稠度要小些。
3)滑動軸承用潤滑脂的潤滑周期：
偶然工作，不重要零件：軸轉速＜200r/min，潤滑周期5天一次；軸轉速＞200r/min，潤滑周期3天一次。
間斷工作：軸轉速＜200r/min，潤滑周期2天一次；軸轉速＞200r/min，潤滑周期1天一次。
連續(xù)工作，工作溫度小于40℃：軸轉速＜200r/min，潤滑周期1天一次；軸轉速＞200r/min，潤滑周期每班一次。
連續(xù)工作，工作溫度40-100℃：軸轉速＜200r/min，潤滑周期每班一次；軸轉速＞200r/min，潤滑周期每班二次。
3.4.2滑動軸承（軸瓦）的裝配
在裝配時，一般都采用刮削的方法來達到其精度要求，保證其使用性能。因此，刮削的質量對設備的運轉至關重要。削刮質量不好，設備在試車時就會很容易地在極短的時間內是軸瓦由局部粘損而達到大部分粘損，直至軸被粘著咬死，軸瓦損壞不能使用。所以在刮削軸瓦時都由技術經驗豐富的鉗工操作。
滑動軸承的裝配要求是：軸與軸承配合表面的接觸粘度應達到規(guī)定標準；配合間隙要求，在工作條件下不致發(fā)熱燒壞軸或軸承；潤滑油通道的位置要正確、暢通，保證充分潤滑。
1.整體式滑動軸承的裝配
整體式滑動軸承又叫軸套。其裝配步驟為：
a 壓入軸套：當軸套尺寸和過盈量都較小時，可在軸套上墊上襯墊，用錘子直敲入
防止軸套歪斜，可采用導向套，控制軸套壓入方向。壓緊薄壁軸套時，可采用心軸導向
當尺寸或盈量較大時，則須用壓力機壓入或用拉緊工具把軸套壓入。
壓入軸承時必須去除毛刺，擦洗干凈后在配合面上涂好潤滑油。不帶凸肩的軸套，當
入機座后要與機座孔端面平齊。有油孔的軸套要對準機座上的油孔，可在軸套表面通過油孔中心劃一條線，壓入時對準箱體油孔。
b 軸套定位：壓入軸套后，對負荷較大的軸套，用緊定螺釘或定位銷來固定。
c 修整軸套孔：軸承壓入后，其內孔往往發(fā)生變化，用內徑百分表檢驗根據變形
多少，采用鉸孔或刮削的方法進行修整，使軸套與軸頸之間間隙及接觸點達到規(guī)定。
2.剖分式滑動軸承的裝配
剖分式軸承的結構由軸承座、上軸瓦、下軸瓦、軸承蓋、雙頭螺柱、螺母和調整墊片組成。改變調整墊片的厚度即可調整軸瓦與軸之間的間隙。當軸瓦磨損后，可按磨損程度來減薄調整墊片的厚度，使軸瓦與軸保持合適的間隙。裝配時，要求軸瓦背部與軸承接觸緊密。對于厚壁軸瓦，可以用涂色法檢驗貼合情況，并進行刮研，刮研時應以座孔為基準，修刮軸瓦背部。對于薄壁軸瓦不能進行修刮，需要進行選配，要求軸瓦在自由狀態(tài)下外徑稍大于座孔直徑，使其有一定的擴張量。軸瓦裝入座孔后，其剖分面應比軸承平面高出0.05—0.1mm，以便達到配合的緊密。
軸瓦的裝配方法：用木片墊在軸瓦的部分面上，注意與軸承座兩側要對稱，然后
木錘打擊木塊，使軸瓦裝入軸承座孔中，軸瓦的配刮須分粗、精刮兩步進行。粗刮時，準備一根比真軸直徑小的0.03—0.05mm的工藝軸進行研點；粗刮后，配以適當的墊片，裝上真軸研點后進行精刮。精刮時，在每次裝好軸承蓋后，稍稍扳緊螺母，用木錘在軸承蓋的頂部均勻敲擊幾下，目的是使軸承蓋更好的定位，然后緊固所有螺母，擰緊力矩大小應一致。粗刮后，軸在軸瓦中應能輕輕地轉動，且無明顯間隙，接觸點符合求，即可將軸瓦拆下，經過清洗后重新裝入。軸瓦在座孔中，無論在圓周方向或軸方向都不允許有位移，故常用定位銷和軸瓦上的凸臺來定位。
綜合上述，選用滑動軸承要根據實際需要來選配，因為軸承的種類比較多，安裝時要細心，按精度要求安裝，以達到最佳的使用效果。
3.4.3滑動軸承的刮研
基本要求：既要使軸頸與滑動軸承均勻細密接觸，又要有一定的配合間隙。
接觸角：是指軸頸與滑動軸承的接觸面所對的圓心角。接觸角不可太大也不可太小。接觸角太小會使滑動軸承壓強增加，嚴重時會使滑動軸承產生較大的變形，加速磨損，縮短使用壽命；接觸角太大，會影響油膜的形成，得不到良好的液體潤滑。
試驗研究表明，滑動軸承接觸角的極限是120°。當滑動軸承磨損到這一接觸角時，液體潤滑就要破壞。因此再不影響滑動軸承受壓條件的前提下，接觸角愈小愈好。從摩擦力距的理論分析，當接觸角為60°時，摩擦力矩最小，因此建議，對轉速高于500r/min的滑動軸承，接觸角采用60°，轉速低于500r/min的滑動軸承，接觸角可以采用90°，也可以采用60°。
接觸點軸頸與滑動軸承表面的實際接觸情況，可用單位面積上的實際接觸點數來表示。接觸點愈多、愈細、愈均勻，表示滑動軸承刮研的愈好，反之，則表示滑動軸承刮研的不好。一般說來接觸點愈細密愈多，刮研難度也愈大。生產中應根據滑動軸承的性能和工作條件來確定接觸點，下表所列資料可供參考：
滑動軸承轉速 （r/min） 接觸點 （每25×25毫米面積上的接觸點數） 100以下 3~5
100~500 10~15
500~1000 15~20
1000~2000 20~25
2000以上 25以上
所謂刮軸瓦，就是將精車后的瓦片與所裝配的軸手板研合（軸要涂上色粉），用三角刮刀刮去瓦片上所附上的粉色，隨研隨刮，直到瓦片上附色面積超過全瓦面的85% 。
瓦片上存在的