[科普中国]-无油轴承

无油轴承是一种兼有金属轴承特点和无油润滑轴承特点的新颖润滑轴承，由金属基体承受载荷，特殊配方的固体润滑材料起润滑作用。它具有承载能力高，耐冲击，耐高温，自润滑能力强等特点，特别适用于重载，低速，往复或摆动等难以润滑和形成油膜的场合，也不怕水冲和其它酸液的浸蚀和冲刷。

简介轴承是在机械传动过程中起固定和减小载荷摩擦系数的部件。它的主要功能是支撑机械旋转体，用以降低设备在传动过程中的机械载荷摩擦系数。按运动元件摩擦性质的不同，轴承可分为滚动轴承和滑动轴承两类。

大多数的轴承为了保证轴承工作平稳、可靠，大都添加了润滑油进行润滑，目的是减少轴承内部摩擦及磨损，防止烧粘：延长轴承的疲劳寿命；排出摩擦热、或由外部传来的热；同时油膜还具有一定的吸振能力。但是，添加了润滑油一个最大的缺点是需要良好的密封性能，否则会产生泄漏，而有些有特殊要求设备不允许有润滑油的泄漏，于是人们用其他的润滑材料来替代润滑油，发明了无油轴承，使其不仅具有含润滑油轴承的优点，同时杜绝了因泄漏而引起的环境污染。1

分类无油轴承主要包括气体润滑轴承、复合材料润滑轴承、水润滑轴承等。

一、气体润滑轴承：

气体润滑轴承是用气体作润滑剂的滑动轴承。最常用的气体润滑剂为空气，根据需要也可用氮、氩、氢、氦或二氧化碳等。气体润滑轴承形成承载气膜的机理与液体润滑轴承相同。气体润滑轴承利用气体的传输性f扩散性、粘性和热传导性、吸附性和可压缩性．使之在摩擦副之间，在流体动压效应、静压效应和挤压效应的作用下，形成一层完整气膜，具有支承载荷、减少摩擦的功能。

气体润滑轴承一般分为气体动压轴承、气体静压轴承和气体挤压轴承三种类型。实际轴承的润滑状态常常以动、静压，动、挤压，静、挤压及动、静、挤压混合润滑状态形式存在。气体润滑轴承形成承载气膜的机理与液体润滑轴承相同。

二、复合材料润滑轴承

由于特殊生产工艺的要求，工矿企业的某些关键设备在极为恶劣的工况下运行。由于设备重、环境温度高，粉尘大或空气中含酸性腐蚀气体等。对设备的润滑带来很多问题，摩擦磨损严重，目前大部分仍沿用传统的油、脂润滑，而事实上这些工矿条件已超出了油、脂润滑的范围．极易发生轴承及其它摩擦副的咬伤或咬死．引起严重的零件磨损和损坏，经常导致设备停运。

复合材料润滑轴承采用的复合材料是一种新型的抗极压固体润滑材料，由金属底材与嵌入底材的孔或槽中的固体润滑剂膏体构成。在摩擦过程中金属底材承担了绝大部分负荷。经摩擦，孔或槽中的固体润滑剂向摩擦面转移或反转移， 在摩擦面上形成润滑良好、牢固附着并均匀覆盖的固体转移膜，大幅度降低了摩擦磨损。随摩擦的进行，嵌入的固体润滑剂不断提供于摩擦面，保证了长期运行时对摩擦副的良好润滑。

三、水润滑轴承

自20世纪70年代出现石油资源危机和近年来人们对环境保护的重视，油压传动技术面临着严峻的挑战，水润滑轴承开始逐步推广应用。水润滑轴承以水为润滑和工作介质，不仅节约大量的油料，还可以避免以油为润滑介质的传统轴承对环境的污染。同时水具有无污染、来源广泛、安全性和难燃性等优点，是一种理想的润滑介质。而且还能降低摩擦副的摩擦、磨损、振动、噪声、无功能耗等关键问题。因而水润滑轴承的研究对于提高机械效率和保护环境等都有着重要的理论研究和应用价值，已经成为各国关注的一个热点。2

安装须知1. 应确定轴心、轴壳的 配合面是否有撞伤、突起等

2. 是否有尘埃或铸模砂附在轴承壳表面。

3. 虽是细微的撞伤、突起等，如有要用油磨石或细砂纸除去。

4. 为了避免在容装时产生碰伤，轴及轴壳的表面应抹少量的 润滑油。要将轴承安装在轴心时须在内环施力，要将轴承安装于轴承壳时，须在外环 施力。要在轴承施力时，务必留神使力量垂直且均匀而下，偏打必会使轴承受伤。 为此绝对尽量避免偏打。

5.无油轴承轴承的保持器以及密封板也绝对不可施力。使用铁鎚与套管的安装方法，是一般常使用的方法，因为会损坏轴承，所以 千万不可直接敲打。务必如图一般，使套筒介在中间而敲打进去。铁鎚应轻 轻敲打。在机械的构造上，内外环均为紧配合时，应使用垫板，务必使力量能同时加 于内外环压入进去。 若只在内环加力压入，则力量必介滚珠而压入外环，因此，会在轨道面造成 伤痕。要将裕度大的轴承装在轴上时，在洁净的油中，将轴承加热到 80 ~ 90度， 使内径膨胀来安装的方法，被广泛采用。

6.轴承的硬度，因过热而有减低之虑，因此，绝对不能超出 100度。此时，轴 承必须使用钢丝来悬吊，或放置于金属丝纲，支撑板之上，切勿放置在槽底。轴承达到希望的温度（100度以下）时，就应立即从槽中取出，迅速套进轴 上，轴承会随着温度下降而收缩，有时轴肩与轴承端面之间，会产生间隙，因此， 需使用工具，将轴承往轴方向压紧。

生产工艺与原理由于生产工艺的要求，工矿企业的某些关键设备在极为恶劣的工况下运行。由于设备重、环境温度高，粉尘大或空气中含酸性腐蚀气体CO，二氧化硫等，对设备的润滑带来很多问题，摩擦磨损严重，到目前为止，国内上述企业大部分仍沿用传统的油、脂润滑，而事实上这些工况条件已超出了油、脂润滑的范围，极易发生轴承及其他摩擦副的咬伤或咬死，引起严重的零件磨损和损坏，经常性地导致设备停运。为了生产连续运行，除在原始设计上要求安装多台设备轮修外，还须投入大量维修人员。严重地限制着生产率的提高，备品备件和能源消耗极大，已成为发展生产的重要障碍。汽车制造、水泥生产、石油化工等企业都提出了提供复杂工况条件下特种润滑材料要求。为此，对镶嵌式自润滑复合材料研究，在材料配方和制备工艺上突出自身特色，材料性能已达到了国际先进水平，为企业解决了特殊工况下的润滑问题，并带来了明显的经济和社会效益。但由于多种原因国内更多的企业尚未采用，上述状况依然存在。

镶嵌式自润滑复合材料是一种新型的抗极压固体润滑材料，由金属底材与嵌入底材的孔或槽中的固体润滑剂膏体构成。在摩擦过程中金属底材承担了绝大部分负荷。经摩擦，孔或槽中的固体润滑剂向摩擦面转移或反转移，在摩擦面上形成润滑良好、牢固附着并均匀覆盖的固体转移膜，大幅度降低了摩擦磨损。随摩擦的进行，嵌入的固体润滑剂不断提供于摩擦面，保证了长期运行时的良好润滑。

发展方向（1）为扩大气体润滑轴承的使用范围，以提高轴承刚度及承载力为主要目标，今后，将向研制高刚度气体润滑轴承方向发展。

（2）为适应高新技术和尖端技术的需要，向高精度、高性能的气体润滑轴承方向发展。

（3）在设计和工艺方面，通过对气体润滑轴承的制造工艺、工作可靠性、实用性等方面的研究，研制和开发能够批量化生产的轴承，且轴承性能要具有结构简便，制造容易，在相关设备上工作可靠的特点。

对水润滑轴承的研究涉及机械设计、摩擦学、材料科学、表面工程、流体力学、润滑与密封等多学科。是具有综合性的科学研究项目，目前水润滑轴承的研究主要在以下几个方面：

（1）基于各种类型材质高、低摩擦副水润滑理论的建立：

（2）具有自润滑性能并与水有良好亲和性的水润滑轴承材料研究：

（3）基于表面工程的水润滑摩擦学机理研究；

（4）理论的验证对实验检测手段要求特别高；对复合材料轴承，由于轴承工作的工况例如温度、载荷性质、载荷种类等非常复杂，尺寸规格众多。

如何根据不同情况选择并设计合适的材料是个复杂的问题。发展高温、重载、低速、含衬及 腐蚀性等复杂工况下的自润滑轴承材料是当务之急。2

应用SF-2加界润滑轴承：酸性聚甲配醛，具有很高的耐磨性能，轴承表面有排布规律的带有储油坑装配时必须涂满润滑油脂，特别适用于高载低速下的旋转运动，摇摆运动以及经常在载负下，启闭而不易形成流体润滑的部位，在边界润滑条件下，可长期使用而不用加油保养，而过程中加油可使轴承的使用寿命得以更多延长，目前适用于冶金机械，矿山机械，水利机械，汽车配件，建筑机械，农用机械等。

无油自润滑轴承：该产品是以钢板为基体，中间层烧结球形青铜粉，表层轧制聚四氟乙烯[ptfe]和铅的混合物而制成。它具有摩擦系数小、耐磨耐腐蚀.无油自润滑和使用寿命长的特点，使用它可以降低成本、降低噪声、防止粘、滑。它广泛应用于各种机械的滑动部位如印刷机、纺织机、液压搬运车、烟草机、药用机械、健身器、微电机、汽车、摩托车等。

金属基镶嵌式固体自润滑轴承：是一种兼有金属轴承特点和自润滑轴承特点的新颖润滑轴承，由金属基体承受载荷，特殊配方的固体润滑材料起润滑作用。它具有承载能力高，耐冲击，耐高温，自润滑能力强等特点。传统的含油轴承：由于具有嘈声低、自润滑的优点，含油轴承已成为计算机CPU风扇轴承的新宠，市场需求量大；另外，随着人们对嘈音的要求越来越高，含油轴承在日常家用电器上的应用也正在扩大。

轴承对材料的基本要求在很大程度上取决于轴承的工作性能。选择制造滚动轴承的材料是否合适，对其使用性能和寿命将有很大影响。一般情况下，滚动轴承的主要破坏形式是在交变应力作用下的疲劳剥落，以及由于摩擦磨损而使轴承精度丧失。此外，还有裂纹、压痕、锈蚀等原因造成轴承的非正常破坏。因此，滚动轴承应具有高的抗塑性变形能力，少的摩擦磨损，良好的旋转精度、良好的尺寸精度和稳定性，以及长的接触疲劳寿命。而且其中很多性能是由材料和热处理工艺所共同决定。

本词条内容贡献者为:

李雪梅 - 副教授 - 西南大学