4.2合理选材
在相互运动的摩擦副中,滑动轴承是支撑配偶件进行工作的。二者直接接触,由于配偶件的材料不同,摩擦副的工作状态、负荷条件、润滑情况、使用环境等,都是有所差异的。所以,要求滑动轴承材料应当具有足够的强度,以适应交变载荷、冲击负荷的周期性作用。而且,能够抵抗侵蚀,承受润滑介质的化学作用及运行使用中发生的变化,具有较高的耐腐蚀能力。还有在磨损难以避免的情况下(如动压润滑的机械在起动和停止时,时间虽然很短,但此时摩擦副是处于混合摩擦状态下,必将发生摩擦磨损。再者,润滑剂中的污染微粒,亦将促进机械磨损的发生。加之机械的短时过载和润滑系统的瞬时故障,都将有摩擦磨损产生,滑动轴承应确保配偶件不受到损坏。
所以,滑动轴承材料应该具有如下的性能:
a)足够的承载能力和疲劳强度
承载能力和疲劳强度,这是衡量滑动轴承材料强度的两个主要指标。二者虽然是密切相关的,但却不是同一性能的概念。
承载能力是指滑动轴承承受配偶件施加的最大单位压力,而滑动轴承表面不会被局部压溃、发生畸变的性能。保证摩擦副匹配间隙均匀,有利于流体承载膜的形成,防止产生敲击,满足摩擦副的正常工作。
疲劳强度是指滑动轴承能够承受很大的周期性的交变负荷,而滑动轴承工作表面不会遭到破坏的性能。
在现代的内燃机滑动轴承中,疲劳破坏是滑动轴承失效的一个主要形式。但是,随着内燃机转速的提升,最大爆发压力的增加及滑动轴承有效使用面积的减小,承载能力将日显重要。
通常,硬而韧的材料具有比较高的强度值,抗拉强度与弹性模量比值越大的材料,疲劳强度值也越高。
b)良好的镶嵌性
这是指滑动轴承吸收、容纳外来杂质、颗粒的能力。轴承合金能够镶嵌进入摩擦副表面的微粒、污物,使之不外露,防止发生磨料磨损,避免伤及配偶件。
因为滑动轴承要在各种场合下工作,无论如何精心地维护保养,难免外来的杂质、污物等硬颗粒进入到摩擦副工作表面。对于发动机而言,这些外来杂质、污物,一是来自发动机本身产生的磨粒或切削碎末;二是发动机有时可能在多沙尘的环境中使用,很难避免杂质、污物进入摩擦副的间隙中。这些无机物颗粒极易引起滑动轴承的磨损擦伤损坏。经验告诉我们,进入发动机3040 g的灰尘就会引起事故性的磨损破坏。这就要求滑动轴承能够容纳这些污物、杂质,而不使轴颈被划伤或是产生非正常磨损。特别是当这些固体颗粒粘附在摩擦副表面上时,在运动和载荷的作用下,将产生严重的磨料磨损和擦伤划痕。
所以说,滑动轴承若是没有良好的镶嵌性能,将会产生严重的不良后果。这一性能对滑动轴承的使用寿命影响很大。
一般,材料越软,其镶嵌性能越好。
c)良好的顺应性
这是指滑动轴承适应对中误差和其他的几何形状偏差的能力。也就是说,滑动轴承能够依靠局部的变形而无残余损坏来适应所需要的结构变化,即由于配偶件的变形以及加工装配时,造成的同轴度、平行度等误差所引起的边缘(或局部)载荷,使之能够均匀分布的能力。
这一性能反映了滑动轴承适应其他零部件轻微的同轴度、平行度、跳动等误差产生的不良影响,仍能保证摩擦副正常运行的能力。就是说,在运行中滑动轴承能够顺应于配偶件的偏差而作一定的变形补偿,从而改善了摩擦副的工作状况。若是滑动轴承的顺应性差,运行中摩擦副会发生局部的直接接触,在载荷的作用下将造成极大的边缘负荷,而使其摩擦副的磨损加剧,很快损坏失效。
材料越软,弹性模数越低,其顺应性越佳。