衬套(也称为滑动轴承)是一种机械元件,用于降低固定(支撑构件)和旋转轴之间的摩擦,衬套使用软金属和油层将旋转轴支撑在硬轴颈上,主要应用于带有滑动轴或旋转轴的机械中。
衬套也可以称为轴颈轴承、套筒轴承或滑动轴承,采用软金属(如巴氏合金)设计,有助于保护轴颈,根据具体应用和负载要求,也可以使用其他材料进行设计。衬套有多种类型,如巴氏合金滑动轴承、套筒轴承、调心轴承与钻夹具衬套等,详细如下。
巴氏合金滑动轴承又称轴颈轴承,主要用于支撑发动机曲轴,如上图所示,这类轴承采用高度抛光的表面和连接轴承设计,发动机的主轴承在水动力状态下运行,在标准条件下,轴承和轴颈被轴旋转时产生的油膜隔开,这些油通过进油孔泵入轴承中。
轴颈轴承应用于多种工业涡轮机器,如涡轮机和压缩机中,这些行业的轴承是静压轴承,即使相应的系统不工作,轴也可以由油楔支撑。轴承可以分段或倾斜,以抑制轴抖动或旋转,这在大型涡轮增压机器中尤为常见,在这种情况下,轴承的巴氏合金衬里相对柔软,支持流体膜润滑。
套筒轴承的结构由烧结或铸造青铜制成,有时也可以填充石墨等润滑剂塞,套筒轴承的工作原理与巴氏合金轴颈轴承相似,除此外也适用于线性运动,在描述套筒轴承时,术语衬套和轴承可互换使用,与巴氏合金轴颈轴承不同,套筒易于压入用于引导衬套和脚轮轴承。
调心轴承设计用于支撑控制臂和连杆之间的角旋转,如上图所示,调心内圈在外圈中成角度移动,润滑层有助于减少两个表面之间的摩擦。如果应用要求很高,轴承在外圈和内圈之间滚动以降低摩擦,值得注意的是,调心轴承的目的不是处理旋转本身,连杆机构通常会使连接部件有角度地移动。
钻夹具衬套如上图所示,设计用于在精密金属钻孔期间提供钻孔导向,也用于使用可更换衬垫的压配合零件,这种类型的衬套用于引导而不是支撑,它们的设计材料比钢更硬,此外,它们还具有紧密的公差,以保持顶级精度。
与使用有限寿命设计的滚动轴承不同,使用全流体润滑的滑动轴承可以使用很长时间,因此,它们常用于轴承故障可能导致严重影响的关键应用,如电厂汽轮机和压缩机,滑动轴承也常见于低速轴系,如船舶螺旋桨。由于其低成本和简单性,滑动轴承在终端操作(如间歇应用)中也很常见,工程师们也更喜欢在食品加工行业使用润滑油,以防止食品污染。