20.3 混合润滑轴承
滑动轴承中采用非连续供油方式的轴承，其相对运动表面间得不到充分润滑，或者采用连续低压供油方式的轴承，其运行参数不足以形成完全液体润滑，这时只能处在边界润滑状态或还伴有部分液体润滑状态，即处于混合润滑状态下运转，称为混合润滑轴承。
20.3.1 径向滑动轴承座
20.3.1.1 滑动轴承座尺寸（见表20-12～表20-15）
表20-12 整体有衬正滑动轴承座（摘自JB/T 2560—2007） （单位：mm）
注：1．轴承座壳体和轴套可单独订货，但在订货时必须说明。
2．工作环境温度-20～80℃。
表20-13 对开式二螺柱正滑动轴承座（摘自JB/T 2561—2007） （单位：mm）
注：1．工作环境温度为-20～80℃。
2．轴肩承受的轴向载荷不大于径向载荷30%。
3．与轴承座配合的轴颈表面应进行硬化处理。
表20-14 对开式四螺柱正滑动轴承座（摘自JB/T 2562—2007） （单位：mm）
（续）
注：1．工作环境温度为-20～80℃。
2．轴肩承受的轴向载荷不大于径向载荷的30%。
3．与轴承座配合的轴颈表面应进行硬化处理。
表20-15 对开式四螺柱斜滑动轴承座（摘自JB/T 2563—2007） （单位：mm）
（续）
注：1．工作环境温度为-20～80℃。
2．轴肩承受的轴向载荷不大于径向载荷的30%。
3．与轴承座配合的轴颈表面应进行硬化处理。
20.3.1.2 滑动轴承座技术要求
（1）轴承座的材料 采用HT200灰铸铁或ZG200～ZG400铸钢制造。其性能应符合GB/T 9439—2010或GB/T 11352—2009的规定。
（2）轴瓦和轴套材料 采用ZCuA10Fe3铝青铜制造，轴套可采用ZCuSn6Zn6Pb3锡青铜制造。其力学性能和化学成分应符合GB/T 1176—2013的规定。
（3）铸件清理 铸件上的型砂应清除干净，浇口、冒口、结疤及夹砂等均应铲除或打磨掉，清理后，毛坯表面应平整、光洁。
（4）铸件存在缺陷的条件 铸件不允许有裂纹，无有损于强度和外观的其他缺陷，在下列范围内允许存在以下缺陷：
1）非加工表面的缩孔、气孔及渣孔等缺陷，深度不超过铸件壁厚的0.125、长×宽不大于5mm×5mm，缺陷总数不超过3个，但轴承座的主要受力断面（见图20-3中a、b断面阴影部分）不允许有铸造缺陷。
图20-3 轴承座主要受力处
2）加工后的表面不允许有砂眼等铸造缺陷。
（5）轴承座上的字体 铸出的字体，如轴承座型号、制造厂代号或商标应保证完整、清晰和光洁。
（6）轴承座毛坯 应在机械加工前进行时效处理。
（7）加工后的要求 轴承座上盖与底座在自由状态下分合面应贴合良好，分合面对轴承座内径D的轴线位置度公差为0.05mm。
（8）对开式斜滑动轴承座 其45°分合面的角度公差，应符合GB/T 1804—2000中V级精度的规定。
（9）轴承座中心高h 其公差为h12。
（10）轴承座底平面 其平面度公差应不大于8级。
（11）轴承座的内径D 其公差为H7；轴承座内径D的表面粗糙度Ra最大允许值为1.6μm。
（12）轴承座轴线对底平面的平行度 其公差应不大于8级。
（13）轴承座的内径D的圆柱度 其公差应不大于8级。
（14）轴承座两端面对内径轴线的垂直度 其公差应不大于8级。
（15）轴瓦的外径D 其极限偏差为m6；轴套的外径D的极限偏差为S7。
（16）轴瓦和轴套的内径 其极限偏差为H8。
（17）轴瓦和轴套的内径d、外径D的表面粗糙度Ra其最大允许值为1.6μm。
（18）轴瓦和轴套外径D的圆柱度 其公差应不大于8级。
（19）轴瓦油槽 其棱边应倒钝、圆滑，内径d两端的圆角部位应圆滑，其圆角半径R应符合图样要求。
20.3.2 金属轴套与轴瓦
20.3.2.1 轴套（见表20-16～表20-20）
表20-16 铜合金轴套（C型）（摘自GB/T 18324—2001） （单位：mm）
（续）
注：括号内的数仅用作特殊用途，应尽可能避免使用。
表20-17 铜合金轴套（F型）（摘自GB/T 18324—2001） （单位：mm）
（续）
注：括号内的数仅作特殊用途，应尽可能避免使用。
表20-18 铜合金轴套公差（摘自GB/T 18324—2001）
① 冲压后，d1通常可达到公差位置H，公差等级大约为IT8。
② 根据使用情况来推荐所用的公差：如果轴套与公差位置h的精密磨削轴制成品相配合，内径d1的公差应为D6，它装配后的概率公差为F8；如果轴套内孔是装配后加工，内径d1的尺寸和公差应由供需双方协议而定。
表20-19 轴套的尺寸（摘自JB/ZQ 4613—2006） （单位：mm）
（续）
注：1．当L为15～30mm时，l=3mm；当L＞30～60mm时，l=4mm；当L＞60～100mm时，l=6mm；当L＞100mm时，l=10mm。
2．轴套的材料：CuAl10Fe5Ni5（ZQA19-4）。
3．B型轴套适用于JB/T 2560—2007《整体有衬正滑动轴承座形式与尺寸》规定的轴承座。
表20-20 轴套的公差配合（摘自JB/ZQ 4613—2006）
铜合金轴套标准GB/T 18324—2001适用于带或不带有油孔、油槽的单层铜合金轴套。C型为普通整体铜合金轴套，见表20-16，F型为翻边整体铜合金轴套，见表20-17。
20.3.2.2 卷制轴套
卷制轴套标准GB/T 12613—2002，适用于外径为4～300mm的单层和多层轴承材料的卷制轴套。
卷制轴套的公称尺寸及宽度公差见表20-21。
表20-21 卷制轴套的公称尺寸及宽度公差（摘自GB/T 12613.1—2011） （单位：mm）
（续）
注：宽度B的极限偏差：
a为±0.25；
b为±0.5；
c为±0.75。
轴套宽度的极限偏差超出a、b或c的范围时，制造者与用户应协商一致，并在公称尺寸的标注后面给出。如需要使用非标准轴套宽度，则当Di≤50mm时，应使宽度尾数为2、5或者8；当Di＞50mm时，应使宽度尾数为5。轴套宽度B的检测应按ISO 12301规定。
卷制轴套的制造精度分为A、B、C、D和W五个系列。A、B、C、D系列控制轴套壁厚的公差，其中C系列轴套以留有加工余量的形式提供，其余的以无加工余量的形式提供。W系列控制轴套内外直径的公差。安装卷制轴套的轴承座孔直径公差推荐为H7。
卷制轴套的材料见表20-22。
表20-22 卷制轴套的材料及其代号
注：经供需双方协议，S1～S6及R1型号材料可覆以铅基材料。
① 钢的化学成分须经供需双方协议。碳的含量一般小于0.25%，轴承材料的化学成分按JB/T 7922。
② 硬度试验按JB/T 7925.1。
③ 钢的化学成分须经供需双方同意。碳的含量通常小于0.25%，轴承材料的化学成分按JB/T 7922。
④ 硬度试验按JB/T 7925.1。
⑤ 连续工作的极限温度取决于热塑性塑料的类型，如：POM：90℃；PVDF：110℃；PEEK：250℃。
卷制轴套壁厚的公差见表20-23，直径的公差见表20-24，轴套表面粗糙度Ra见表20-25。
表20-23 卷制轴套壁厚的公差 （单位：mm）
注：1．衬层为多孔烧结锡青铜/铅锡青铜，表面覆盖层为PTFE的轴套只用B系列。
2．衬层为多孔烧结锡青铜/铅锡青铜，表面覆盖层为热塑性塑料的轴套优先选用D系列。
3．钢背厚度取决于衬层材料。
表20-24 W系列卷制轴套直径的公差 （单位：mm）
注：轴套内径在环规内测量。
表20-25 轴套表面粗糙度Ra （单位：μm）
① 钢背多层轴套Ra≤6.3μm。
卷制轴套压入状态下内径尺寸极限值，当设定轴承孔尺寸不膨胀时，可从轴承孔和轴套壁厚的尺寸及其公差计算出。实际轴承孔尺寸会膨胀，这取决于轴承座的刚度。对于刚性轴承座孔（钢），轴承座孔的膨胀值，可取轴套外径中值和轴承座孔直径中值之差的1/6。
卷制轴套的油孔位置应尽可能远地避开图20-4中阴影部分，其尺寸见表20-26。用于液体润滑的油槽有周向环槽（标记M1）和轴向斜槽（标记M2）两种，见表20-26。油槽的截面形状有两种，见图20-5。轴套壁厚大于1mm，可在钢带上制出油穴。油穴可单独使用，也可与油孔和（或）油槽共同使用。圆形油穴N1A型和N1B型用于液体和油脂类润滑，见图20-6a。椭圆形油穴N2A型和菱形油穴N2B型用于固体或油脂润滑，见图20-6b。上述油穴形式仅为示例，其他形式由制造者决定。
图20-4 卷制轴套油孔位置
图20-5 卷制轴套油槽截面形状
表20-26 卷制轴套油孔、油槽尺寸 （单位：mm）
图20-6 油穴形式示例
20.3.2.3 轴瓦
轴瓦有厚壁轴瓦和薄壁轴瓦两种。
（1）厚壁轴瓦（见图20-7） 厚壁轴瓦壁厚δ与外径的比值大于0.05，一般用铸造法制成，常浇铸一层减摩材料的轴承衬。轴承合金衬层的厚度愈小（如小于0.36mm时），其疲劳强度愈高。若在轴承衬表面镀一层铟、银等更软的金属的三金属轴瓦，则在跑合性和嵌入性等方面都有更大改善。轴承合金浇注用槽的结构和尺寸见表20-27。
图20-7 厚壁轴瓦
表20-27 轴承合金浇铸用槽 （单位：mm）
注：1．纵向槽数Z平均分布于圆周上。
2．径向槽数Z1在轴衬全长上，不许大于4个。
3．Z是最少的必要数量。
4．材料为铸铁的轴衬，径向和纵向的槽数，应按表内规定的增加1.5～2倍。
5．对重要的轴承，受有相当的轴向力和冲击等情况下，为取得较大的支承面，轴端结构形式应按Ⅱ型或Ⅲ型选择。
6．如果轴承不承受轴向力，可选用一面轴承端带支承面，或不带轴端支承面。
7．轴衬浇注后的表面粗糙度应不低于Ra25μm。
8．轴承合金层不应有气泡、气孔、杂质等缺陷。
（2）薄壁轴瓦（见图20-8） 薄壁轴瓦是将轴承合金黏附在低碳钢带上，再经冲裁、弯曲成形及精加工制成双金属轴瓦。轴瓦刚性小，装配时又不再修刮轴瓦内孔，轴瓦受力变形后的形状取决于轴承座孔的形状，故轴瓦和轴承座孔需精密加工。薄壁轴瓦尺寸参数见表20-28～表20-31。
图20-8 薄壁轴瓦
表20-28 适用于有或没有法兰轴瓦的尺寸、公差和极限偏差（摘自GB/T 7308—2008）
①经用户与制造商共同商定。
②表面粗糙度按照GB/T 10610规定的方法评定。
③带电镀减摩层的轴瓦表面粗糙度测量，可能会因测量装置的探针将软合金层划伤而不够安全。
④在承载边。
⑤极限偏差不应加大。
⑥电镀减摩层之后不再加工，对口面的轴瓦高出度公差应增加0.01mm。
⑦对于大型轴瓦，往往使用较厚的电镀减摩层并需要进行另外的加工。在这种情况下，采用滑动表面无电镀减摩层的公差。
表20-29 法兰的过渡和削薄最小高度（和宽度） （单位：mm）
表20-30 结构要素的公差和极限偏差 （单位：mm）
（续）
（续）
表20-31 整圆止推垫圈主要尺寸和公差 （单位：mm）
（续）
（续）
注：1．对不带油槽的垫圈，其平面度公差如下：当D≤80mm时为0.01mm；当D＞80mm时为0.12mm。在自由状态下测量。
2．油槽的深度一般不超过减摩合金厚度。
3．所有锐边都应倒角或去飞边。
20.3.2.4 止推垫圈
止推垫圈一般是与轴套、轴瓦配套使用的止推滑动轴承。通常它不承受大的轴向载荷，只起防止轴的轴向窜动作用。止推垫圈有单金属的和双金属的。对无油润滑轴承，则使用DU材料或含油粉末冶金材料制成。
整圆止推垫圈（见表20-31）。整圆止推垫圈（GB/T 10446—2008）与GB/T 12613—2011规定的卷制轴套配合使用。轴承座上凹座直径DR等于止推垫圈外径D，公差为G10，凹座深度eR取决于止推垫圈的允许磨损量及载荷条件，标准中不作具体规定。不带油槽的止推垫圈在自由状态下的平面度P应符合表20-31注1的规定。油槽形式如图20-9所示。
图20-9 油槽形式
20.3.3 混合润滑轴承选用与验算
20.3.3.1 径向滑动轴承选用与验算
（1）验算轴承的平均压力
式中F——轴承承受的最大径向载荷（N）；
d——轴颈直径（mm）；
B——轴承宽度（mm）；
[p]——轴承材料的许用压力（MPa），见表20-9～表20-11。
轴承滑动速度v＜0.1m/s，或对间歇工作的轴承，每次较短持续运转后伴随较长停歇时间，轴承温升不高，则仅验算该项即可。
（2）验算轴承的pv值
式中v——轴承滑动速度（m/s）；
n——轴颈转速（r/min）；
[pv]——轴承材料的pv许用值（MPa·m/s），见表20-9～表20-11。
（3）验算滑动速度
v≤[v] （20-3）
式中 [v]——轴承许用滑动速度（m/s），见表20-9～表20-11。
（4）轴肩直径不小于轴瓦肩部的外径时 允许轴承承受的轴向载荷，不大于最大径向载荷的30%。
（5）滑动轴承的配合 推荐表20-32。
表20-32 几种机床及通用设备滑动轴承的配合
20.3.3.2 平面推力滑动轴承验算
1．验算轴承平均压力
式中Fa——轴向载荷（N）；
z——环形接触面的数目；
[p]——轴承材料的许用平均压力（MPa）。
推力滑动轴承的常用型式见表20-33。平面推力滑动轴承接触面上压力分布均匀，润滑条件较差，故轴承压力等许用值较低。
表20-33 推力滑动轴承的常用型式
2．验算轴承pv值
式中b——轴颈环形接触面工作宽度（mm）；
[pv]——轴承pv许用值（MPa·m/s），见表20-34。
表20-34 推力滑动轴承的[p]、[pv]值
20.3.4 润滑方式和润滑剂的选择
（1）润滑方式的选择 轴承润滑方式可通过计算k值确定：
当k≤2，可用润滑脂润滑（可采用黄油杯）；k＞2～15，用润滑油润滑（可采用针阀式油杯等）；k＞15～30，用油环、飞溅润滑，并需用水或循环油冷却；k＞30，必须用压力循环润滑。
（2）润滑剂的选择（见表20-35～表20-38） 原则上转速高、压力小，应选黏度较低的油；反之，转速低、压力大，应选黏度较高的油。
表20-35 滑动轴承润滑油选择（不完全液体润滑，工作温度＜60℃）
注：表中润滑油是以40℃时运动黏度为基础的牌号。
表20-36 滑动轴承润滑脂的选择
注：1．在潮湿环境，温度在75～120℃的条件下，应考虑用钙-钠基润滑脂。
2．在潮湿环境，工作温度在75℃以下，没有3号钙基脂也可以用铝基脂。
3．工作温度在110～120℃，可用锂基脂或钡基脂。
4．集中润滑时，稠度要小些。
表20-37 润滑槽型式（摘自GB/T 6403.2—2008）
①滑动轴承上用的润滑槽型式（1）、（2）、（3）、（4）用于径向轴承的轴瓦上；型式（5）用于径向轴承的轴上；型式（6）、（7）用于推力轴承上；型式（8）用于推力轴承的轴端上。
表20-38 滑动轴承的加脂周期
