压力机滑动轴承设计使用要点研究

冯华林
（江苏省徐州锻压机床厂集团有限公司，江苏徐州　221000）

　　摘　要：本文对压力机滑动轴承设计和使用的几个关键点进行了比较细致的梳理和分析，并对工作状态下滑动轴承的间隙、接触角等要素进行了详细论述。
　　关键词：机械设计；滑动轴承；间隙；接触角；压力机
　　0　引言
　　压力机一般在单次行程下工作，传动部件的从动部分经常处于起动—运转—制动的状态，工作载荷的性质为尖峰载荷。压力机空运转或非冲压工作时，由于平衡装置的作用，轴承的载荷是很小的。但在压力机进行冲压工作的一个小区段内，轴承要承受Z大的工作载荷，这时的比压也达到Z高值。滑动轴承的滑动速度较小，而瞬时比压很高。轴承采用周期油脂润滑或稀油压力润滑。因此压力机滑动轴承是处于边界摩擦与半液体摩擦的工作条件之下。
　　1　滑动轴承的计算
　　正常工作情况下，轴承与轴颈工作表面要求存在油膜。油膜的承压强度与润滑性能均与工作表面的温度有关。比压p与滑动速度v的乘积是衡量轴承发热与承载能力的主要参数，在压力润滑的条件下pv值可有很大的提高。
　　1.1单位压力计算 　　式中：p———作用在轴承上的径向压力，kg；
　　　　　d，l———轴承直径与工作长度，cm；
　　　　　[p]———许用单位压力，可查阅相关手册得到。
　　1.2发热验算 　　式中：n———轴的转速，r/min；
　　　　　d———轴的直径，cm。
　　当载荷为零时，轴颈与轴承可认为是线接触，当载荷增加时，由于材料的弹性变形，接触面积增加，因此采用硬轴颈，软轴承时可增加接触面积，减小比压。比压不允许超过材料许用的屈服极限。
　　2　滑动轴承的间隙
　　轴颈与轴承轴承之间应保留一定的径向间隙。在用翻边轴承的地方还需要保留适当的轴向间隙。轴向间隙不能太大，也不能太小。如轴向间隙太小，会使轴受温升变化的影响而伸长，发生咬死的现象；而间隙过大，又可能产生轴向窜动，引起撞击，致使翻边铜套撞坏，床体变形，齿轮啮合不良。因此轴承的设计、安装一定要留出合适的轴向间隙。
　　轴承的径向间隙的作用：一是为了使润滑油能流通到轴和轴承之间，以形成油膜而达到充分的润滑；二是为了保证压力机运转中的精度。当然间隙越小，压力机的运转精度越高。但间隙太小，会使轴和轴承间产生润滑不良而发生高热，甚至烧坏轴承，使轴和轴承咬死。如果径向间隙过大，同样也会影响轴承中润滑油膜的形成，影响齿轮的正常啮合，降低压力机的运转精度，甚至在运转中产生跳动撞击和噪声。同时轴承的受力区域减小，变形的可能性增加。影响轴承间隙的主要因素有：
　　（1）轴的线速度。轴的线速度越高，轴颈与轴承摩擦越大，受热膨胀率也越大。因此，轴承的间隙应适当放大些。
　　（2）载荷。载荷大的轴承应取较小的间隙，因为轴承间隙越小，其承载能力就越高。
　　（3）轴承的材料。不同的轴承材料对间隙也有影响，如巴氏合金的轴承，其间隙就可以稍小一些，青铜合金的则应取稍大些。
　　（4）单根轴上轴承数量。单根轴上装数个轴承时，要考虑到安装调试的困难，同轴度的误差要大得多，因此轴承的间隙要取大值。
　　（5）加工精度。对于比较粗糙一点的轴承，其间隙可大些；若精度较高的，应选择较小一点的间隙。
　　（6）工作温度。轴承工作的环境温度对于轴承的间隙有直接影响，如锻造厂的压力机的轴承间隙，应该比冷冲压厂的压力机轴承间隙大一些。
　　（7）润滑条件。稀油润滑的轴承间隙应该比浓油润滑的轴承间隙小一点。
　　（8）传动精度。要求传动精度高的，要取小的间隙值。
　　（9）轴颈的大小和轴承的长短。轴颈越大间隙越大，轴承越长间隙也越大。
　　3　滑动轴承的接触角
　　滑动轴承的接触角是指轴颈与轴承的接触面积所对应的圆心角。接触角如果太小，会使轴承的受压强度增加，使轴承产生较大的变形，导致轴承过快磨损，缩短轴承寿命；如果接触角太大，就会影响到油膜的形成，致使轴和轴承得不到充分润滑，加快磨损，烧坏轴承。
　　轴承承受压力的范围大于120°时，液体摩擦就要受到破坏，轴承就会很快磨损，因此在不影响轴承受压强度的条件下，轴承的接触角应尽量减小。接触角越小，越不容易磨损到120°，轴承的寿命也会更长。
　　从摩擦力矩的理论来看，当接触角等于60°时，摩擦力矩Z小。因此，对于速度高于500r/min以上的轴承，接触角采用60°；速度低于500r/min以下的轴承，接触角可采用90°。
　　4　滑动轴承的刮研与装配
　　刮研是压力机滑动轴承使用中非常关键的一环。在实际运转中，轴颈和轴承之间发生摩擦，轴颈和轴承的表面越光滑，则摩擦阻力越小，同时又应当使轴颈的压力均匀分布在轴颈的表面上。因此，刮研的目的不仅要使轴颈与轴承接触细密而且还要均匀，同时还要使轴承具有一定的间隙。
　　对于开式滑动轴承（俗称轴瓦）的全部表面上的刮研点应均匀，保证刮研后每25mm×25mm面积内应达到如下条件：①轴承直径d＜120mm，接触点不小于8点。②轴承直径d≥120mm，接触点不小于6点。另外，对于行程次数大于200spm的高速精密压力机，其滑动轴承（俗称轴承套）的接触点数不小于12点。
　　轴承的外径与机体的配合，根据不同情况一般选用H7/m6、H7/k6或H7/js6。这三种配合都需要一定的外力才能装入。在装配之前一定要清洗干净，去掉毛刺和锈蚀。两端倒角，并测量机体的孔和轴承外径是否符合尺寸公差和形位公差的要求。外径涂上润滑油，放正之后可以用特制的工具或设备压入，也可以用铜锤敲入。在压入的过程中，速度不宜太快，并要随时注意是否有压偏现象。受力端要垫上一块软金属或木块。有条件时可以采用热装和冷装法。
　　5　滑动轴承的油槽
　　关于滑动轴承还有一个要点即油槽。一般滑动轴承的油槽分为环形油槽和纵向油槽。润滑油是利用油槽输送到轴承支承面各部分的，应从油槽上负荷Z小的地方注入轴承间隙。油槽不能开在油膜承载区域内，否则会破坏油膜的承载能力。油槽的形状、位置、大小等，对轴承的寿命有很大的影响。
　　6　结束语
　　以上介绍了压力滑动轴承在设计和工作状态中涉及到的几个关键点。当然实际工作中滑动轴承受到的影响是多方面的，可能是某一因素在起作用，也可能是多种因素共同作用，这里仅是抛砖引玉，希望在压力机设计与制造方面对读者有一些帮助。
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