採用潤滑脂,油繩或滴油潤滑的徑向滑動軸承,由於軸承中得不到足夠的潤滑劑,在相對運動表面間難以產生一個完全的承載油膜,軸承只能在混合摩擦潤滑狀態(邊界潤滑和液體潤滑同時存在)下運轉。這類軸承可靠的工作條件是:邊界膜不遭破裂,維持粗糙表面微腔內有液體潤滑存在。
在工程上,這類軸承以維持邊界油膜不遭破壞作為設計的最低要求。但是促使邊界油膜破裂的因素較複雜,所以目前仍採用簡化的條件性計算。這種計算方法只適於對工作可靠性要求不高的低速、重載或間歇工作的軸承。對於重要的不完全液體潤滑徑向軸承,設計計算方法可參考相關手冊。
徑向滑動軸承的計算
在設計時,通常是已知軸承所受徑向載荷F(N)、軸頸轉速n(r/min)及軸頸d(mm), 然後進行驗算。
1.驗算軸承的平均壓力p ——防止過度磨損
式中:B——軸承寬度,mm(根據寬經比B/d確定);
[P]——軸瓦材料的許用壓力,MPa,其值見常用金屬軸承材料性能表。
2.驗算軸承的pV值 ——限制軸承的溫升,防止膠合
式中:[pv]——軸承材料的pv許用值,MPa·m/s,其值見常用金屬軸承材料性能表。
3. 驗算滑動速度V ——防止p和pv合格下,因V過高而造成的加速磨損
式中:[v]為許用滑動速度,其值見常用金屬軸承材料性能表。
常用金屬軸承材料性能
軸承材料 | 最大許用值 | 最高 工作 溫度 /(℃) | 軸 頸 硬 度 /(HBS) | 性能比較 | 備 注 | ||||||
[p] /(MPa) | [v] /(m/s) | [pv] /(MPa.m/s) | 抗咬粘性 |
| 耐蝕性 | 疲勞強度 | |||||
錫銻軸承合金 | ZSnSb11Cu6 ZSnSb8Cu4 | 平穩載荷 | 150 | 1 | 1 | 1 | 1 | 5 | 用於高速、重載下工作的重要軸承,變載荷下易於疲勞,價貴。 | ||
25 | 80 | 20 | |||||||||
衝擊載荷 | |||||||||||
20 | 60 | 15 | |||||||||
鉛銻軸承合金 | ZPbSb16Sn16Cu2 | 15 | 12 | 10 | 150 | 150 | 1 | 1 | 3 | 5 | 用於中速、中等載荷的軸承,不易受顯著衝擊。可作為錫銻軸承合金的代替品。 |
ZPbSb15Sn5Cu3Cd2 | 5 | 8 | 5 | ||||||||
錫青銅 | ZCuSn10P1 (10-1錫青銅) | 15 | 10 | 15 | 280 | 300~400 | 3 | 5 | 1 | 1 | 用於中速、重載及受變載荷的軸承 。 |
ZCuSn5Pb5Zn5 (5-5-5錫青銅) | 8 | 3 | 15 | 用於中速、中載的軸承。 | |||||||
鉛青銅 | ZCuPb30 (30鉛青銅) | 25 | 12 | 30 | 280 | 300 | 3 | 4 | 4 | 2 | 用於高速、重載軸承,能承受變載荷衝擊。 |
鋁青銅 | ZCuAl10Fe3 (10-3鋁青銅) | 15 | 4 | 12 | 280 | 300 | 5 | 5 | 5 | 2 | 最宜用於潤滑充分的低速重載軸承。 |
黃銅 | ZCuZn16Si4 (16-4硅黃銅) | 12 | 2 | 10 | 200 | 200 | 5 | 5 | 1 | 1 | 用於低速、中載軸承。 |
ZCuZn40Mn2(40-2錳黃銅) | 10 | 1 | 10 | 200 | 200 | 5 | 5 | 1 | 1 | 用於高速、中載軸承,是較新的軸承材料,強度高、耐腐蝕、表面性能好。可用於增壓強化柴油機軸承。
| |
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 | 鍍鉛錫青銅作中間層,再鍍10~30μm三元減磨層,疲勞強度高,嵌入性好。 |
銀 | 鍍層 | 28~35 | -- | -- | 180 | 300~400 | 2 | 3 | 1 | 1 | 鍍銀,上附薄層鉛,再鍍銦。常用于飛機發動機、柴油機軸承。 |
耐磨鑄鐵 | HT300 | 0.1~6 | 3~0.75 | 0.3~4.5 | 150 | <150 | 4 | 5 | 1 | 1 | 宜用於低速、輕載的不重要軸承,價廉。 |
灰鑄鐵 | HT150~HT250 | 1~4 | 2~0.5 | __ | __ | -- | 4 | 5 | 1 | 1 |
註:1.[pV]為不完全液體潤滑下的許用值。
2.性能比較:1~5依次由佳到差。
止推滑動軸承的計算
止推軸承由止推軸承座和止推軸頸組成。常用的結構形式有空心式,單環式和多環式,其結構及尺寸見下圖。通常不用實心式軸徑,因其端面上的壓力分佈極不均勻,靠近中心處的壓力很高,對潤滑極為不利。
空心式軸徑接觸面上壓力分佈較均勻,潤滑條件較實心式有所改善。單環式是利用軸頸的環形端面止推,而且可以利用縱向油槽輸入潤滑油,結構簡單,潤滑方便,廣泛用於低速,輕載的場合。多環式止推軸承能夠承受較大的軸向載荷,但載荷在各環間分佈不均,許用壓力[p]及[pv]值均應比單環式的降低50%。
1. 驗算軸承的平均壓力:
式中:Fa——軸向荷載,N;
z——環的數目;
[p]——許用壓力,MPa,見下表。
2. 驗算軸承的pV值:
式中:b——軸頸環工作寬度,mm;
n——軸頸的轉速,r/min;
[pv]——pv的許用值,MPa·m/s,其值見表。