軸承瓦分類(lèi)及軸向定位
發(fā)布時(shí)間：2023-10-09 點(diǎn)擊：181
柴油發(fā)電機(jī)軸瓦材料特性和安裝要點(diǎn)
柴油發(fā)電機(jī)中的軸承以滑動(dòng)軸承（又稱(chēng)軸瓦）為多，其中受力較大且具有重要作用軸承和曲軸主軸承。它們的工作情況對(duì)柴油發(fā)電機(jī)的可靠性、使用壽命等有很大影響。因此，軸瓦應(yīng)具有一定的強(qiáng)度和剛度，在軸承中定位可靠，便于輸入潤(rùn)滑劑，容易散熱，并且裝拆、調(diào)整方便。
一、軸瓦的工作原理
軸瓦是用厚1~3mm的鋼帶作瓦背，其上澆有厚0.3~1.0mm的減摩合金（白合金、銅鉛合金或鋁基合金）的薄壁零件。由于連桿軸承在工作時(shí)受到氣體壓力和活塞連桿組往復(fù)慣性力的沖擊作用，而且軸承工作表面和軸之間有很高的相對(duì)滑動(dòng)速度，由于高負(fù)荷、高速度的作用，所以軸承很容易發(fā)熱和磨損。這就要求減摩合金的機(jī)械強(qiáng)度要高，耐腐蝕，耐熱性和減摩性要好。由于柴油發(fā)電機(jī)的軸承負(fù)荷大，所以柴油發(fā)電機(jī)通常采用銅鉛合金或鋁基合金軸瓦。它們的抗疲勞強(qiáng)度高，承載能力大，耐磨性也好，但其減摩性較差。
為了改善減摩合金的表面性能，通常在減摩合金上再鍍一層極薄的合金（多為鉛錫合金），構(gòu)成“鋼背一減摩合金一表層"的三層金屬軸瓦。為了使軸瓦在工作中不致轉(zhuǎn)動(dòng)或軸向移動(dòng)，在軸瓦上沖出高出背面的定位凸鍵，在軸瓦裝入大頭孔中時(shí)，兩個(gè)凸鍵應(yīng)分別嵌入連桿桿身和連桿蓋的相應(yīng)凹槽中。有些軸瓦在內(nèi)表面有淺槽，用以?xún)?chǔ)油以利潤(rùn)滑。但實(shí)踐證明，開(kāi)油槽的軸瓦承載能力顯著降低，因此受力大的軸瓦，如主軸承的下軸瓦最好不開(kāi)槽。軸瓦的內(nèi)外表面都經(jīng)過(guò)精密加工，因此，不允許以任何不適當(dāng)?shù)氖止し绞郊庸ぃㄈ玟S連桿蓋、焊補(bǔ)合金等）。裝配時(shí)，連桿軸瓦與曲柄銷(xiāo)間應(yīng)有適當(dāng)?shù)挠湍らg隙。安裝軸瓦時(shí)，必須保持干凈，如有任何雜物落入，將會(huì)破壞其緊密性，引起軸瓦變形、過(guò)熱甚至燒壞合金。
二、軸瓦的分類(lèi)
1、軸瓦按構(gòu)造分類(lèi)
軸瓦是柴油發(fā)電機(jī)滑動(dòng)軸承的重要組成部分。常用軸瓦分整體式和剖分式兩種結(jié)構(gòu)。
（1）整體式軸瓦（軸套）
整體式軸瓦一般在軸套上開(kāi)有油孔和油溝以便潤(rùn)滑，如圖1所示，粉末冶金制成的軸套一般不帶油溝，如圖2所示。
圖1 整體式軸瓦帶油溝
圖2 整體式軸瓦不帶油溝
（2）剖分式軸瓦
剖分軸瓦由上、下兩半瓦組成，上軸瓦開(kāi)有油孔和油溝。如圖3所示的鑄造剖分式厚壁軸瓦。
圖3 剖分式軸瓦
為了改善軸瓦表面的摩擦性質(zhì)，可在內(nèi)表面上澆鑄一層減摩材料（如軸承合金），稱(chēng)為軸承襯。軸瓦上的油孔用來(lái)供應(yīng)潤(rùn)滑油，油溝的作用是使?jié)櫥途鶆蚍植肌３Ｒ?jiàn)油溝的形狀如圖4a\b\c所示，應(yīng)開(kāi)在非承載區(qū)。
圖4a 剖分式軸瓦油溝形狀圖
圖4b 剖分式軸瓦油溝形狀圖
圖4c 剖分式軸瓦油溝形狀圖
2、軸瓦按尺寸分類(lèi)
軸瓦按照尺寸可以分為薄壁軸瓦和厚壁軸瓦。
（1）薄壁軸瓦
這種薄壁軸瓦節(jié)省材料，但剛度不足，故對(duì)軸承座孔的加工精度要求高。
（2）厚壁軸瓦
這種厚壁軸瓦具有足夠的強(qiáng)度和剛度，可降低對(duì)軸承座孔的加工精度要求。
3、軸瓦按材料分類(lèi)
軸瓦按照材料可以分為單材料軸瓦和多材料軸瓦。
（1）單材料軸瓦
這種單材料軸瓦的強(qiáng)度足夠的材料可以直接作成軸瓦，如黃銅，灰鑄鐵。
（2）多材料軸瓦
這種多材料的軸瓦襯強(qiáng)度不足，故采用多材料制作軸瓦。
4、軸瓦按加工分類(lèi)
軸瓦按照加工方式可以分為鑄造軸瓦和軋制軸瓦。
（1）鑄造軸瓦
這種鑄造軸瓦的鑄造工藝性好，單件、大批生產(chǎn)均可，適用于厚壁軸瓦。
（2）軋制軸瓦
這種軋制軸瓦只適用于薄壁軸瓦，具有很高的生產(chǎn)率。
三、軸向定位
僅僅靠過(guò)盈配合來(lái)對(duì)軸承圈進(jìn)行軸向定位是不夠的。通常，需要采用一些合適的方法來(lái)對(duì)軸承圈進(jìn)行軸向定位。定位軸承的內(nèi)外圈應(yīng)該在兩側(cè)都進(jìn)行軸向固定。對(duì)于不可分離結(jié)構(gòu)的非定位軸承，例如角接觸球軸承，一個(gè)軸承圈采用較緊的配合(通常是內(nèi)圈),需要軸向固定；另一個(gè)軸承圈則相對(duì)其安裝面可以自由地軸向移動(dòng)。對(duì)于可分離結(jié)構(gòu)的非定位軸承，例如圓柱滾子軸承，內(nèi)外圈都需要軸向固定。
1、鎖緊螺母定位法
采用過(guò)盈配合的軸承內(nèi)圈安裝時(shí)，通常使內(nèi)圈一側(cè)靠著軸上的擋肩，另一側(cè)則一般用一個(gè)鎖緊螺母(kmt或kmta系列)固定帶錐形孔的軸承直接安裝在錐形軸頸上，通常用鎖緊螺母固定在軸上。隔套定位法在軸承圈之間或軸承圈與鄰近零件之間的采用隔套或隔圈，代替整體軸肩或軸承座肩是很便利的。在這些情況下，尺寸和形狀公差也適用于相關(guān)零件。階梯軸套定位另一種軸承軸向定位的方法是采用階梯軸套(圖11)。這些軸套特別適合精密軸承配置，與帶螺紋的鎖緊螺母相比，其跳動(dòng)更小且提供更高的精度。階梯軸套通常用于超高速度主軸，對(duì)于這種主軸，傳統(tǒng)的鎖緊裝置無(wú)法向其提供足夠的精度。
2、固定端蓋定位法
采用過(guò)盈配合的軸承外圈安裝時(shí)，通常使外圈的一側(cè)靠著軸承座上的擋肩，另一側(cè)則用一個(gè)固定端蓋固定。
固定端蓋和其固定螺釘在一些情況下對(duì)軸承形狀和性能產(chǎn)生負(fù)面影響。如果軸承座和螺釘孔間的壁厚太小，或者螺釘緊固太緊，外圈滾道可能會(huì)變形。最輕的iso尺寸系列19系列比10系列或更重系列更容易受到此類(lèi)損傷的影響。
采用大量小直徑的螺釘是有利的。應(yīng)避免僅僅用3或4個(gè)螺釘，由于緊固點(diǎn)少，可能會(huì)在軸承座孔中形成凸起。這將產(chǎn)生易變的摩擦力矩、噪聲和不穩(wěn)定的預(yù)負(fù)荷(使用角接觸球軸承時(shí))。對(duì)于設(shè)計(jì)復(fù)雜、空間有限、僅可采用薄壁軸承和有限的螺釘數(shù)量的主軸。在這些例子中，建議通過(guò)fem(有限元法)分析對(duì)變形進(jìn)行精確檢查。
另外，軸承座端面和端蓋法蘭間的軸向間隙也應(yīng)該檢查。指導(dǎo)值為10-15仙m/100mm軸承座孔徑。
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一、軸瓦的工作原理
軸瓦是用厚1~3mm的鋼帶作瓦背，其上澆有厚0.3~1.0mm的減摩合金（白合金、銅鉛合金或鋁基合金）的薄壁零件。由于連桿軸承在工作時(shí)受到氣體壓力和活塞連桿組往復(fù)慣性力的沖擊作用，而且軸承工作表面和軸之間有很高的相對(duì)滑動(dòng)速度，由于高負(fù)荷、高速度的作用，所以軸承很容易發(fā)熱和磨損。這就要求減摩合金的機(jī)械強(qiáng)度要高，耐腐蝕，耐熱性和減摩性要好。由于柴油發(fā)電機(jī)的軸承負(fù)荷大，所以柴油發(fā)電機(jī)通常采用銅鉛合金或鋁基合金軸瓦。它們的抗疲勞強(qiáng)度高，承載能力大，耐磨性也好，但其減摩性較差。
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二、軸瓦的分類(lèi)
1、軸瓦按構(gòu)造分類(lèi)
軸瓦是柴油發(fā)電機(jī)滑動(dòng)軸承的重要組成部分。常用軸瓦分整體式和剖分式兩種結(jié)構(gòu)。
（1）整體式軸瓦（軸套）
整體式軸瓦一般在軸套上開(kāi)有油孔和油溝以便潤(rùn)滑，如圖1所示，粉末冶金制成的軸套一般不帶油溝，如圖2所示。
圖1 整體式軸瓦帶油溝
圖2 整體式軸瓦不帶油溝
（2）剖分式軸瓦
剖分軸瓦由上、下兩半瓦組成，上軸瓦開(kāi)有油孔和油溝。如圖3所示的鑄造剖分式厚壁軸瓦。
圖3 剖分式軸瓦
為了改善軸瓦表面的摩擦性質(zhì)，可在內(nèi)表面上澆鑄一層減摩材料（如軸承合金），稱(chēng)為軸承襯。軸瓦上的油孔用來(lái)供應(yīng)潤(rùn)滑油，油溝的作用是使?jié)櫥途鶆蚍植肌３Ｒ?jiàn)油溝的形狀如圖4a\b\c所示，應(yīng)開(kāi)在非承載區(qū)。
圖4a 剖分式軸瓦油溝形狀圖
圖4b 剖分式軸瓦油溝形狀圖
圖4c 剖分式軸瓦油溝形狀圖
2、軸瓦按尺寸分類(lèi)
軸瓦按照尺寸可以分為薄壁軸瓦和厚壁軸瓦。
（1）薄壁軸瓦
這種薄壁軸瓦節(jié)省材料，但剛度不足，故對(duì)軸承座孔的加工精度要求高。
（2）厚壁軸瓦
這種厚壁軸瓦具有足夠的強(qiáng)度和剛度，可降低對(duì)軸承座孔的加工精度要求。
3、軸瓦按材料分類(lèi)
軸瓦按照材料可以分為單材料軸瓦和多材料軸瓦。
（1）單材料軸瓦
這種單材料軸瓦的強(qiáng)度足夠的材料可以直接作成軸瓦，如黃銅，灰鑄鐵。
（2）多材料軸瓦
這種多材料的軸瓦襯強(qiáng)度不足，故采用多材料制作軸瓦。
4、軸瓦按加工分類(lèi)
軸瓦按照加工方式可以分為鑄造軸瓦和軋制軸瓦。
（1）鑄造軸瓦
這種鑄造軸瓦的鑄造工藝性好，單件、大批生產(chǎn)均可，適用于厚壁軸瓦。
（2）軋制軸瓦
這種軋制軸瓦只適用于薄壁軸瓦，具有很高的生產(chǎn)率。
三、軸向定位
僅僅靠過(guò)盈配合來(lái)對(duì)軸承圈進(jìn)行軸向定位是不夠的。通常，需要采用一些合適的方法來(lái)對(duì)軸承圈進(jìn)行軸向定位。定位軸承的內(nèi)外圈應(yīng)該在兩側(cè)都進(jìn)行軸向固定。對(duì)于不可分離結(jié)構(gòu)的非定位軸承，例如角接觸球軸承，一個(gè)軸承圈采用較緊的配合(通常是內(nèi)圈),需要軸向固定；另一個(gè)軸承圈則相對(duì)其安裝面可以自由地軸向移動(dòng)。對(duì)于可分離結(jié)構(gòu)的非定位軸承，例如圓柱滾子軸承，內(nèi)外圈都需要軸向固定。
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2、固定端蓋定位法
采用過(guò)盈配合的軸承外圈安裝時(shí)，通常使外圈的一側(cè)靠著軸承座上的擋肩，另一側(cè)則用一個(gè)固定端蓋固定。
固定端蓋和其固定螺釘在一些情況下對(duì)軸承形狀和性能產(chǎn)生負(fù)面影響。如果軸承座和螺釘孔間的壁厚太小，或者螺釘緊固太緊，外圈滾道可能會(huì)變形。最輕的iso尺寸系列19系列比10系列或更重系列更容易受到此類(lèi)損傷的影響。
采用大量小直徑的螺釘是有利的。應(yīng)避免僅僅用3或4個(gè)螺釘，由于緊固點(diǎn)少，可能會(huì)在軸承座孔中形成凸起。這將產(chǎn)生易變的摩擦力矩、噪聲和不穩(wěn)定的預(yù)負(fù)荷(使用角接觸球軸承時(shí))。對(duì)于設(shè)計(jì)復(fù)雜、空間有限、僅可采用薄壁軸承和有限的螺釘數(shù)量的主軸。在這些例子中，建議通過(guò)fem(有限元法)分析對(duì)變形進(jìn)行精確檢查。
另外，軸承座端面和端蓋法蘭間的軸向間隙也應(yīng)該檢查。指導(dǎo)值為10-15仙m/100mm軸承座孔徑。
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