什么是滑动轴承？类型、材料、应用及其工作原理

如果您曾拆解过泵、电动机或某类重型工业设备，几乎一定接触过一种滑动轴承——即使当时您并不清楚它的名称。

它是工程领域最古老的轴承技术之一，但至今仍广泛应用于从汽车曲轴到风电偏航驱动装置等各类场景。

什么是滑动轴承？

滑动轴承——也称为平面轴承、径向轴承或轴套——是一种圆柱形部件，用于支承旋转或滑动轴，并降低运动表面之间的摩擦。

不同于球轴承或滚子轴承，滑动轴承完全没有滚动体。

相反，它依靠一层薄薄的润滑膜（润滑油、润滑脂，或轴承本体内置的自润滑材料）将轴与轴承表面隔开。

其结构十分简单：一个按严格尺寸公差加工的空心圆筒，压入座孔中，轴在其内部旋转或滑动。没有钢球，没有保持架，也没有滚道——只有精密配合的轴套，以及润滑机理在发挥作用。

这种简单结构也决定了其核心权衡：滑动轴承具有结构紧凑、运行安静、成本较低等优点，但其性能对工况和材料选择的依赖程度远高于滚动轴承。

滑动轴承如何工作？

其工作机理归结为一个概念：润滑状态。

根据载荷、转速和润滑剂黏度的不同，滑动轴承会在三种工况模式中的一种下运行；而判断具体适用于哪一种模式，几乎决定了后续所有设计决策。

图1——在静止状态下，轴直接支承于轴承表面，存在金属接触，μ = 0.10–0.20。随着转速达到一定水平，轴的旋转会将润滑剂带入收敛楔形间隙，在其中形成流体动压，将轴完全顶离孔壁。此时无金属接触，摩擦系数可降至 μ ≈ 0.001。[1]

流体动压润滑（全膜润滑）

这是油润滑滑动轴承最理想的工作状态。

随着轴旋转，润滑剂被带入轴与轴承孔之间逐渐收敛的楔形间隙中，形成流体动压，从而将轴完全抬离轴承表面。

金属与金属之间不会发生接触。

在全膜润滑条件下，摩擦系数最低可降至0.001——与精密球轴承相当，且在相同载荷条件下优于大多数滚子轴承。[1]

由于不存在接触，磨损几乎可以忽略不计。

但实际应用中的关键在于：必须具备足够的轴转速和合适的润滑剂黏度，才能维持油膜稳定。

在启动或停机阶段，无法维持流体动压状态，因此即使是按全膜润滑设计的轴承，材料选择依然至关重要。

边界润滑

当转速过低、载荷过高或润滑膜破裂时，轴承就会进入边界润滑状态。

表面微凸体会发生间歇性接触，摩擦随之上升，磨损则主要取决于轴承材料本身的性能，而不再主要由润滑剂决定。

对于许多低速往复且重载的应用，这是其稳定运行状态——例如工程机械的铰接销或水闸铰轴。

自润滑材料（石墨青铜、PTFE 复合材料）正是专门为此类工况而设计。

混合润滑

处于全膜润滑与边界润滑之间的过渡状态。载荷的一部分由流体膜承担，另一部分则由偶发的表面微凸体接触承担。

其摩擦与磨损水平介于另外两种润滑状态之间。

即使轴承在稳态下处于流体动压润滑状态，在启动和停机过程中也通常会经历混合膜润滑工况。

图 2 — Stribeck 曲线：在边界润滑阶段（启动、低速摆动）摩擦最大，随后在混合膜润滑区间逐步下降，并在完全形成流体动压油膜时达到最低。转速极高时，因黏性拖曳损失，摩擦会略有回升。

这三种润滑状态从机理上解释了滑动轴承如何将轴与内孔分隔开来，但并不能直接说明何时应实际加注润滑油或润滑脂，甚至是否需要加注。关于维护周期、按材料选择润滑脂，以及哪些轴承类型绝不应加脂，请参阅我们的滑动轴承润滑指南。

滑动轴承类型

滑动轴承可从两个维度进行分类：几何结构（轴承可承受的载荷方向），以及润滑方式（轴承是需要外部供油，还是自带润滑介质）。

三种几何结构分别为圆柱形、带法兰和推力型；每种结构均可提供含油型与干式运行型，并可选通用级和耐腐蚀级。

它们共同覆盖了完整的产品范围。

图 3 — 滑动轴承的三种几何结构。每种结构均可提供含油型和干式运行型；推力垫圈通常与同一组件中的圆柱形轴套配合使用。

圆柱形（无法兰）滑动轴承

为直筒结构，内径和外径均匀一致，仅承受纯径向载荷。它是通用工业机械中最常见的滑动轴承结构，广泛用于泵、风机、电机和输送机。可直接压装入座孔。

含油滑动轴承

采用烧结青铜压制并真空浸渍矿物油制成；在载荷和温升作用下，润滑油会渗出至表面，从而在无需外部供油的情况下实现持续润滑。

适用于中等转速下轻至中等径向载荷、且不便按常规周期补充润滑的标准选型。

额定工作温度约为 80–120°C。该类别还提供高负载、超低摩擦、减振以及面板安装型等变型。

食品行业含油滑动轴承

与标准含油轴承采用相同的烧结青铜结构，但使用通过 NSF 认证的食品级润滑剂及符合 FDA 要求的无毒材料制造。

适用于润滑剂可能与食品或饮料产品发生偶然接触的场合，如输送驱动、灌装设备和包装机械。

在相同受监管环境下，也可提供高负载食品行业型产品，以满足更重载的应用需求。

干运行滑动轴承

自润滑复合材料或高分子轴承，无需任何外部油脂润滑。

其材料本体——通常为 PTFE 复合材料、工程塑料或石墨青铜——可直接在滑动界面提供润滑功能。

其适用温度范围较烧结青铜更宽（PTFE 复合材料：−200°C 至 +260°C），并可提供高负载、高温、超低摩擦、耐化学、耐水、恶劣环境及面板安装型等多种变型，以匹配不同工况。

多用途与耐腐蚀滑动轴承

通用型圆柱滑动轴承，旨在覆盖较宽范围的载荷、转速和润滑条件，并保持可靠运行，而非针对某一极端工况进行专门优化。

耐腐蚀等级采用不锈钢、铝青铜或耐腐蚀高分子复合材料制造，适用于潮湿、海洋或化学腐蚀性较强的环境，在这些工况下，标准青铜易发生腐蚀。

带槽型产品——集成环向或轴向油槽——可改善润滑剂的分布与保持效果，适用于将周期性补充润滑纳入维护流程的场合。

带法兰滑动轴承

一种圆柱形轴承，其一端设有向径向外侧延伸的法兰。该法兰在装配过程中提供可靠的定位基准，并可抑制轴向窜动，因此单一零件即可同时提供径向支撑和单向轴向支撑。此类产品常见于齿轮箱、输送驱动以及任何需要对轴进行明确轴向定位的应用。关于 ISO 4379 尺寸、按材料划分的 PV 极限以及完整的 7 步选型流程，请参阅我们的专门《带法兰滑动轴承指南》。

含油法兰滑动轴承

法兰结构采用烧结青铜含油材料制造，在正常工况下可实现自润滑，无需外部供油。法兰端面用于轴向定位并承受轻载推力，内孔则承担径向载荷。该系列还提供高载荷、超低摩擦及认证型产品，并可提供符合 NSF 要求润滑剂的食品工业等级，适用于受监管的加工环境。

干式法兰滑动轴承

采用复合材料或聚合物材料制成的免润滑法兰轴承，覆盖法兰类产品中最为丰富的特种变型。自调心设计可在规定角度范围内自动补偿轴偏差，适用于无法保证轴承座对中的场合。便于安装的卡装式设计可缩短生产线装配时间。耐高温等级可满足高温工况需求；食品工业、耐化学腐蚀及耐水等级则可应对特定污染或腐蚀要求。此外，还提供适用于高速旋转场合的高速自调心型号。

多用途与耐腐蚀法兰滑动轴承

通用型法兰轴承适用于多种载荷与转速范围内的一般工况，但不针对特定材料进行优化。对于标准材料易发生劣化的海洋、化工或户外环境，采用不锈钢或特殊合金的耐腐蚀法兰型号更为适合。认证型产品可提供材料与尺寸认证，满足需要追溯性的应用场景。

推力轴承（垫圈式）

采用平环形结构，未设内孔，依靠端面直接接触承载，专用于承受圆柱滑动轴承无法承担的轴向载荷。在大多数装配中，推力垫圈会与圆柱滑动轴承配合使用：圆柱轴承承受径向载荷，推力垫圈承受轴向分量。该系列提供含油型与干式型，并覆盖与圆柱系列和法兰系列相同的特种等级。

含油推力轴承

烧结青铜推力垫圈在多孔基体中永久浸渍润滑油，可在轴承工作面实现自润滑，无需外部供油。

适用于中等转速下的中等轴向载荷工况，尤其适合补充润滑受限的装配场合。该类别还提供高载荷、超低摩擦及食品工业等级，可满足更严苛或受监管的应用需求。

干式推力轴承

采用复合材料或聚合物材料制成的完全免润滑推力垫圈。

干式系列可覆盖最广泛的环境工况，包括：

• 轻载等级，适用于低速、低载荷的轴向定位；

• 高载荷等级，适用于较大的轴向力；

• 耐高温等级，适用于热负荷较高的装配；

• 超低摩擦等级，适用于需要尽量降低轴向阻力的场合；

以及食品工业、耐水和耐化学腐蚀等级，满足特殊环境要求。

多用途与耐腐蚀推力轴承

通用型止推垫圈，适用于标准轴向载荷工况，覆盖广泛的转速范围和润滑条件。

不锈钢、铝青铜或耐腐蚀聚合物制成的耐腐蚀止推轴承，适用于海洋轴系、化工设备或户外装置等苛刻环境；在这些场合，标准青铜止推垫圈往往会过早腐蚀或劣化。

滑动轴承材料

在滑动轴承选型中，材料选择是影响最大的决策之一，它会同时决定润滑方式、承载极限、最高工作温度以及维护要求。

外观完全相同的两只轴承，仅因材料不同，其服役寿命也可能截然不同。

●●●●● = 极高承载能力 · ●○○○○ = 仅适用于轻载 · 所示摩擦系数均对应边界润滑/干运行条件。流体润滑青铜在全膜润滑状态下可实现 μ ≈ 0.001。

图4——材料对比。流体润滑青铜在全膜润滑状态下可实现 μ ≈ 0.001。[1] 巴氏合金温度上限：锡基（Sn）100–110°C，铅基（Pb）120–130°C。[2]

青铜合金

青铜之所以长期成为滑动轴承的首选材料，自有其充分理由：它兼具较高的抗压强度、优良的耐磨性，并且在流体润滑与边界润滑工况下都能保持稳定可靠的性能。

主要包括三大合金体系：

• 锡青铜（C90500, C90700）：主力材质。具有良好的耐腐蚀性，库存充足，广泛用于泵、电机及通用工业机械。

• 铅青铜：较高的含铅量可提升嵌入性——微小污染颗粒会嵌入较软的铅相中，而不会划伤轴颈。该材料通常用于发动机曲轴轴承和连杆轴承。

• 铝青铜：具有更高的强度和耐腐蚀性，是海洋环境、化工处理及盐水工况的理想选择。

巴氏合金（白合金）

一种以锡或铅为基础的软质合金，常用作大型滑动轴承的轴瓦衬层材料。巴氏合金的核心特性是顺应性和嵌入性。

其代价是承载能力较低，且耐温上限相对有限——锡基巴氏合金在约100–110°C开始软化；铅基牌号可将这一上限延伸至约120–130°C。

PTFE 复合材料（DU 型）

这是最常见的自润滑轴承结构：钢背、烧结青铜中间层以及 PTFE 滑动层，通常厚度为 0.01–0.03 mm。

典型干运转摩擦系数：μ = 0.03–0.15.[2] 工作温度范围：连续 −200°C 至 +260°C。

烧结青铜（含油）

通过压制青铜粉末并烧结形成多孔基体，再以真空浸渍方式将矿物油注入孔隙中制成。

按 ASTM B438 标准，含油量通常为体积分数 15–25%。适用于轻至中等载荷以及中等转速工况。

不适用于高载荷或高温工况（额定温度约为 80–120°C）。

工程塑料（POM、尼龙、PEEK）

聚甲醛（POM/Delrin）和聚酰胺（尼龙/PA）具有耐化学性、无腐蚀特性，并可耐受多种润滑剂，因此非常适用于食品加工和医疗设备。

PEEK 可承受更高温度，连续使用温度约可达 250°C。

石墨青铜

在轴承工作表面均匀分布石墨塞的青铜材料。

在运行过程中，石墨会转移到轴表面，形成固体润滑膜。工况下的摩擦系数：μ = 0.10–0.20其数值高于 PTFE 复合材料，但在高温条件下具有更好的承载能力。

关键性能参数

PV 值（压力 × 速度）

这是自润滑滑动轴承的基本性能极限指标。

P 表示比压（载荷 ÷ 轴承内径 × 长度，单位为 MPa），V 表示轴表面速度（单位为 m/s）。

参考值：烧结青铜（SAE 841）≈ 1.75–2.5 MPa·m/s；PTFE 复合材料（DU 型）干摩擦 PV 极限≈ 0.04–0.10 MPa·m/s。

请根据实际工况查阅材料数据表。

摩擦系数（μ）

在全膜流体润滑条件下，液体动力润滑青铜的摩擦系数约为 ~0.001；PTFE 复合材料干运行时为 0.03–0.15；石墨青铜则为 0.10–0.20。

摩擦系数并非固定不变的材料常数，而是随载荷、速度、温度和润滑状态而变化。

工作温度

矿物油润滑烧结青铜：通常适用于 80–120°C。

PTFE 复合材料：−200°C 至 +260°C。

石墨青铜：某些牌号可达 300°C 以上。PEEK 基塑料：连续使用温度约可达 250°C。

滑动轴承与球轴承对比

在几乎每一次轴承选型讨论中，都会涉及这一对比。两者并不存在绝对优劣，均在特定工况下各具优势。关于额定载荷、极限转速和成本的更深入对比，请参阅我们的完整滑动轴承与滚动轴承对比指南。

实用原则是：在低速、高载荷、空间受限或维护通达性较差的场合，滑动轴承通常更具优势；在高速、精度要求高或冲击载荷严重的场合，滚动轴承通常是更优选择。

行业应用

汽车行业

每台内燃机都包含滑动轴承。

曲轴主轴承和连杆轴承通常采用三层或双金属滑动轴承结构，即钢背、铜铅合金或铝合金衬层，在持续高载荷和高温条件下运行。

随着电动汽车架构持续演进，滑动轴承开始应用于新的部位：电机轴支撑、变速箱铰接点以及电池冷却泵组件。

工业机械

在全球范围内，泵、压缩机、风机、电动机和输送机传动装置是滑动轴承应用量最大的领域。

这类轴承在连续工况下具有较高耐久性，同时维护要求低，因此成为需要 24/7 运行且停机时间有限的设备的默认选型。

了解我们为工业机械提供的滑动轴承系列。

工程机械与农业机械

在挖掘机臂销、推土机履带链节、农业机械枢接部位等存在高静载荷、摆动或低速回转运动且易受污染的场合，石墨青铜或双金属复合滑动轴承通常是标准配置。

船舶行业

尾轴承用于支撑螺旋桨轴，必须在水润滑——即以海水作为润滑介质——条件下承受较大的径向载荷，同时还要容许轴系偏斜并抵御海生污损。

该领域常见的材料方案包括橡胶衬里轴承、聚合物复合轴承和 Cutlass 型轴承。

航空航天与国防

舵面作动器衬套、起落架耳轴轴承以及部分发动机附件传动轴承均采用高性能复合滑动轴承。

PTFE 复合材料轴承和基于 PEEK 的轴承较为常见。

能源——风力发电机组

风力发电机组的变桨控制系统和偏航驱动越来越多地采用大型滑动轴承。

与滚动轴承方案不同，滑动轴承能够承受此类系统低速、重载的摆动运动，而不会受到该特定工况下滚动轴承寿命受疲劳限制的制约。

食品加工与医疗器械

凡是润滑剂污染可能危及产品安全或无菌性的场合，自润滑聚合物滑动轴承和 PTFE 复合滑动轴承都至关重要。

在该领域，符合 FDA 要求的材料、耐冲洗化学剂性能以及耐腐蚀性是选型的主要依据。两者均可用于食品行业含油和干运行适用于这些工况的型号提供 NSF 认证等级。

如何选择合适的滑动轴承

请按顺序评估这六项因素。任何一项被省略，都可能导致早期失效。

图 5 — 六步选型流程。请按顺序执行；每一步都会对下一步形成约束。

确定载荷

仅承受径向载荷、仅承受轴向载荷，还是两者并存？请先计算单位投影压力：P = 作用载荷 ÷（轴孔直径 × 轴承长度）。据此即可判断应选用圆筒型、带法兰型还是止推垫圈结构。

确定轴转速

表面速度（V = π × 轴径 × RPM）与 P 结合后，可得出 PV 值——这是自润滑轴承材料选型的首要筛选指标。

确定润滑方式

是否具备连续供油条件？若可以，采用流体动压润滑的青铜轴承可行。若无法实现，则应转向自润滑材料方案：轻载工况可选烧结青铜，较重载荷或较高温度工况则宜采用 PTFE 复合材料或石墨青铜。

识别使用环境

极端温度、潮湿环境、化学介质、磨蚀性颗粒，以及冲击载荷或振动载荷的存在，都会进一步限制材料与结构方案的选择。

考虑轴硬度与表面粗糙度

为获得最佳效果，青铜和巴氏合金对轴的要求通常为：硬度至少 HRC 45–50，表面粗糙度控制在 Ra 0.4–0.8 μm。PTFE 复合材料对轴表面状态的容忍度更高。

选择结构形式

纯径向载荷宜选普通圆筒型；需要轴向定位时宜选带法兰型；当需在径向衬套基础上同时承受轴向载荷时，则应选用止推垫圈。

如有疑问，建议将实际工况参数提交给轴承供应商的工程团队评估。一次技术沟通不会产生额外成本；选型失当却会带来生产损失和更换人工成本。

常见失效模式与根本原因

即使滑动轴承选型正确，若运行条件发生偏离，仍可能出现失效。掌握这些失效模式，有助于根因分析，也有助于前期规范选型。

常见问题

套筒轴承与衬套有什么区别？

在日常工程应用中，这两个术语通常可以互换，均指不带滚动体、用于支承轴的圆柱形滑动轴承。

从技术上讲，"bushing" 有时特指较短、薄壁、采用压入配合的可更换衬套，而 "sleeve bearing" 则可能指用于持续重载工况的更长、更厚实的部件。

在实际应用中，大多数工程师和供应商会将这两个术语用于同一产品类别。若需了解衬套专用材料及系统化选型方法，请参阅我们的指南：衬套类型与材料。

套筒轴承需要润滑吗？

这取决于轴承类型。采用油润滑的滑动轴承（如动压工况下的青铜轴承）需要持续供油。

脂润滑轴承需要定期补脂。自润滑类型——如粉末冶金青铜、石墨青铜、

PTFE 复合材料——其内部自带润滑介质，在正常工况下无需外部润滑。

套筒轴承的使用寿命有多长？

在清洁润滑剂条件下的全膜动压工况中，规格选型正确的套筒轴承本身并不存在固有磨损机制——其服役寿命主要受腐蚀、污染或工况变化的限制，而非疲劳失效。

轻载应用中的烧结青铜轴承，通常可按数万小时的工作寿命进行设计。

汽车悬架应用中的 PTFE 复合轴承，通常按整车寿命进行设计。

套筒轴承与球轴承有什么区别？

套筒轴承不含滚动体——轴在润滑膜或自润滑材料上，于圆柱形内孔中滑动。

球轴承通过钢球在内圈与外圈之间滚动来降低摩擦。

套筒轴承通常在低速下运行更安静，径向尺寸更紧凑，成本更低，并且更适用于承受较高径向载荷的低速往复运动工况。

球轴承在高转速、双向轴向载荷以及冲击载荷工况下的适应性通常更强。

套筒轴承能否同时承受径向载荷和轴向载荷？

普通圆柱形套筒轴承仅适用于承受径向载荷。

带法兰套筒轴承可通过法兰端面承受径向与轴向联合载荷。

在需要由圆柱形轴承同时处理两种载荷方向的场合，通常会在其旁侧增设独立止推垫圈，以承担轴向分量。

套筒轴承失效的原因有哪些？

最常见的失效原因包括润滑不足（润滑膜破坏导致金属接触）、污染物侵入（磨粒划伤表面）、运行工况超出设计载荷或转速范围（自润滑型产品超过 PV 极限），以及安装间隙不当——过紧会导致过热，过松则会引发振动并造成载荷分布不均。

参考资料

1. 铜业发展协会 —青铜轴承材料的选用:查看技术资料

2. GGB Bearings —GGB-DB 自润滑青铜轴承解决方案:下载 GGB-DB 产品样本 PDF

3. ASTM B438 —青铜基粉末冶金（PM）轴承（含油）的标准规范:访问 ASTM International

4. Wikipedia —滑动轴承:在 Wikipedia 上阅读