轴承的轴向固定课件

滑 动 轴 承滑动轴承是用来支撑轴颈的零件，主要用在如下场合：滑动轴承是用来支撑轴颈的零件，主要用在如下场合：1 1、有较大的冲击和振动载荷；、有较大的冲击和振动载荷；2 2、要求对轴的支承位置特别精确；、要求对轴的支承位置特别精确；3 3、工作转速特别高；、工作转速特别高；4 4、根据装配要求必须做成剖分式；、根据装配要求必须做成剖分式；5 5、径向尺寸受到限制；、径向尺寸受到限制；6 6、某些特殊工作条件（如在水或腐蚀性的介质等）。、某些特殊工作条件（如在水或腐蚀性的介质等）。滑 动 轴 承滑动轴承是用来支撑轴颈的零件，主要用在如下场合1工作表面的摩擦状态工作表面的摩擦状态液体摩擦滑动轴承液体摩擦滑动轴承非液体摩擦滑动轴承：非液体摩擦滑动轴承：轴颈和轴瓦被润滑轴颈和轴瓦被润滑油膜完全隔开；油膜完全隔开；只有分子间的内摩擦只有分子间的内摩擦 轴颈和轴瓦间虽有润滑轴颈和轴瓦间虽有润滑油，但凸起部分仍直接油，但凸起部分仍直接接触，摩擦系数较大接触，摩擦系数较大工作表面的摩擦状态液体摩擦滑动轴承非液体摩擦滑动轴承：轴颈和2非液体滑动轴承的设计非液体滑动轴承的设计一、失效形式一、失效形式1 1、磨损、磨损金属间的摩擦和磨损导致轴承配合间隙的加大，金属间的摩擦和磨损导致轴承配合间隙的加大，影响轴的旋转精度，甚至使轴承不能正常工作。影响轴的旋转精度，甚至使轴承不能正常工作。2 2、胶合、胶合高速重载且润滑不良时，摩擦加剧，发热多，使高速重载且润滑不良时，摩擦加剧，发热多，使轴承上较软的金属粘焊在轴颈表面而出现胶合。轴承上较软的金属粘焊在轴颈表面而出现胶合。设计准则设计准则失效形式失效形式磨损磨损防止过度磨损防止过度磨损发热引起胶合发热引起胶合防止胶合防止胶合非液体滑动轴承的设计一、失效形式1、磨损金属间的摩擦和磨损导3滚动轴承滚动轴承滚动轴承的优、缺点滚动轴承的优、缺点与滑动轴承相比，滚动轴承具有下列与滑动轴承相比，滚动轴承具有下列优点优点优点优点、缺点缺点缺点缺点：1 1、摩擦系数小，启动力矩小，效率高；、摩擦系数小，启动力矩小，效率高；2 2、轴向尺寸（宽度）较小；、轴向尺寸（宽度）较小；3 3、某些轴承能同时承受径向和轴向载荷，可使机器结构简化、紧凑；、某些轴承能同时承受径向和轴向载荷，可使机器结构简化、紧凑；4 4、径向间隙小，还可用预紧方法消除间隙，因此运转精度高；、径向间隙小，还可用预紧方法消除间隙，因此运转精度高；5 5、润滑简单，耗油量少，维护保养方便；、润滑简单，耗油量少，维护保养方便；6 6、它是标准件，易于互换。、它是标准件，易于互换。抗冲击能力较差，高速时噪声抗冲击能力较差，高速时噪声大，工作寿命不及液体摩擦滑大，工作寿命不及液体摩擦滑动轴承，径向尺寸比滑动轴承动轴承，径向尺寸比滑动轴承大大滚动轴承滚动轴承的优、缺点与滑动轴承相比，滚动轴承具有下列优4滚动轴承的代号滚动轴承的代号 前置代号前置代号 基本代号基本代号 后置代号后置代号 类型代号类型代号 尺寸系列代号尺寸系列代号 内径代号内径代号用数字或字母表示用数字或字母表示 00深沟球轴承深沟球轴承 1 1调心球轴承调心球轴承 3 3圆锥滚子轴承圆锥滚子轴承 6 6角接触球轴承角接触球轴承 7 7圆锥滚子轴承圆锥滚子轴承 8 8推力球轴承推力球轴承由轴承的宽度系列和直径系列代号由轴承的宽度系列和直径系列代号（2 2位数字）组成。位数字）组成。宽度系列：宽度系列：直径系列：直径系列：00窄；窄；0 0特轻；特轻；11正常；正常；1 1特轻；特轻；22宽；宽；2 2轻；轻；3 3、44特宽；特宽；3 3中；中；5 5、66特宽。特宽。4 4重。重。内径尺寸内径尺寸 代号代号10 0010 0012 0112 0115 0215 0217 0317 0320-495 d/520-495 d/52222、2828、32 32、500500及及500500以上以上 /内径内径前置代号：用于表示轴承的分部件，字母表示；前置代号：用于表示轴承的分部件，字母表示；后置代号：用于表示轴承的结构、公差及材料的特殊要求，后置代号：用于表示轴承的结构、公差及材料的特殊要求，字母或数字表示；如：接触角为字母或数字表示；如：接触角为150、250和和400的角接触轴承，的角接触轴承，分别用分别用C、AC和和B表示内部结构的不同。表示内部结构的不同。又如：轴承的公差等级分别为又如：轴承的公差等级分别为2级、级、4级、级、5级、级、6级、级、6x级和级和0级，共级，共6个级别，依次由高级到低级，其代号分别为：个级别，依次由高级到低级，其代号分别为：/P2、/P4、/P5、/P6、/P6x和和/P0。滚动轴承的代号 前置代号 基本代号 后置代号 类型代号5滚动轴承的选择滚动轴承的选择一、滚动轴承所受负荷的大小、方向和性质一、滚动轴承所受负荷的大小、方向和性质球轴承：球轴承：球轴承：球轴承：轻载、高速、负荷波动较小且旋转精度要求较高轻载、高速、负荷波动较小且旋转精度要求较高滚子轴承：滚子轴承：滚子轴承：滚子轴承：重载、低速、负荷波动较大且旋转精度要求较低重载、低速、负荷波动较大且旋转精度要求较低纯径向载荷：深沟球轴承、圆柱滚子轴承、滚针轴承纯径向载荷：深沟球轴承、圆柱滚子轴承、滚针轴承纯径向载荷：深沟球轴承、圆柱滚子轴承、滚针轴承纯径向载荷：深沟球轴承、圆柱滚子轴承、滚针轴承径向、轴向均较大：径向、轴向均较大：径向、轴向均较大：径向、轴向均较大：角接触球轴承或圆锥滚子轴承角接触球轴承或圆锥滚子轴承纯轴向载荷：纯轴向载荷：纯轴向载荷：纯轴向载荷：推力轴承推力轴承主要受径向载荷：深沟球轴承主要受径向载荷：深沟球轴承主要受径向载荷：深沟球轴承主要受径向载荷：深沟球轴承主要受轴向载荷：主要受轴向载荷：主要受轴向载荷：主要受轴向载荷：推力调心滚子轴承、深沟球轴承与推力轴推力调心滚子轴承、深沟球轴承与推力轴承联合使用、圆柱滚子轴承与推力轴承联合使用承联合使用、圆柱滚子轴承与推力轴承联合使用A、类型的选择、类型的选择滚动轴承的选择一、滚动轴承所受负荷的大小、方向和性质球轴承：6二、滚动轴承的调心性能二、滚动轴承的调心性能 1、多支点轴、多支点轴2 2、支点跨距大、支点跨距大、支点跨距大、支点跨距大3 3、轴的中心线与轴承座中心线不重合而有较大的角度误差、轴的中心线与轴承座中心线不重合而有较大的角度误差、轴的中心线与轴承座中心线不重合而有较大的角度误差、轴的中心线与轴承座中心线不重合而有较大的角度误差4、轴受力大有很大的弯曲或倾斜时、轴受力大有很大的弯曲或倾斜时宜采用调心球轴承或宜采用调心球轴承或调心滚子轴承调心滚子轴承三、经济性的要求三、经济性的要求 B、型号的选择、型号的选择1、一般情况下，直径系列先选轻系列或中系列，待校核后再根、一般情况下，直径系列先选轻系列或中系列，待校核后再根据具体情况进行调整。宽度系列先选正常系列。据具体情况进行调整。宽度系列先选正常系列。2、内径根据轴径确定，公差等级若无特殊要求，一般选用、内径根据轴径确定，公差等级若无特殊要求，一般选用0级。级。二、滚动轴承的调心性能 7滚动轴承的主要失效形式和设计准则滚动轴承的主要失效形式和设计准则一、主要失效形式一、主要失效形式 1、疲劳点蚀、疲劳点蚀 径向载荷通过轴径作用于内径向载荷通过轴径作用于内圈，接触点处的弹性变形使内圈圈，接触点处的弹性变形使内圈沿沿R方向下移，上半圈滚动体不方向下移，上半圈滚动体不受载，下半圈滚动体承受载荷不受载，下半圈滚动体承受载荷不等。因此当轴承工作时，内圈、等。因此当轴承工作时，内圈、外圈及滚动体均受变应力的作用。外圈及滚动体均受变应力的作用。滚动轴承的主要失效形式和设计准则一、主要失效形式 82、塑性变形、塑性变形过大静载荷或冲击载荷作用下，会使轴承滚道和滚动体接触处过大静载荷或冲击载荷作用下，会使轴承滚道和滚动体接触处的局部应力超过材料的屈服极限，从而出现表面塑性变形。的局部应力超过材料的屈服极限，从而出现表面塑性变形。2、塑性变形过大静载荷或冲击载荷作用下，会使轴承滚道和滚动体9二、设计准则二、设计准则 3、其它失效形式：磨损、胶合、轴承元件破裂等、其它失效形式：磨损、胶合、轴承元件破裂等中速轴承中速轴承疲劳点蚀疲劳点蚀足够疲劳寿命足够疲劳寿命高速轴承高速轴承疲劳点蚀、疲劳点蚀、过度磨损和烧伤过度磨损和烧伤足够疲劳寿命足够疲劳寿命转速低于极限值转速低于极限值低速轴承低速轴承或不转动轴承或不转动轴承塑性变形塑性变形静强度校核，静强度校核，防止过大塑性变形防止过大塑性变形二、设计准则 10滚动轴承的寿命计算滚动轴承的寿命计算轴承寿命轴承寿命：轴承中任一滚动体或内、外圈滚道上出现疲劳点蚀：轴承中任一滚动体或内、外圈滚道上出现疲劳点蚀以前所经历的总转数或在一定转速下所经历的工作小时数。以前所经历的总转数或在一定转速下所经历的工作小时数。轴承的基本额定寿命轴承的基本额定寿命：一批相同的轴承，在相同的条件下运转，：一批相同的轴承，在相同的条件下运转，其中其中90%的轴承不发生疲劳点蚀前所转过的总转数或在一定的的轴承不发生疲劳点蚀前所转过的总转数或在一定的转速下运转的总小时数。转速下运转的总小时数。一、滚动轴承寿命计算的基本公式一、滚动轴承寿命计算的基本公式 轴承寿命的疲劳曲线：轴承寿命的疲劳曲线：P当量动负荷，当量动负荷，N；L额定寿命，额定寿命，106；寿命指数，球轴承寿命指数，球轴承=3，滚，滚子轴承子轴承=10/3滚动轴承的寿命计算轴承寿命：轴承中任一滚动体或内、外圈滚道上11轴承的基本额定动负荷：轴承的基本额定动负荷：在基本额定寿命在基本额定寿命L=1（106），可靠度），可靠度为为90%时的轴承负荷。用时的轴承负荷。用C表示。表示。C基本额定动负荷，衡量轴承工作能力的主要指标。基本额定动负荷，衡量轴承工作能力的主要指标。基本额定动负荷有两种：基本额定动负荷有两种：1、径向额定动负荷、径向额定动负荷主要承受径向负荷的向心轴承（深沟球主要承受径向负荷的向心轴承（深沟球轴承、角接触球轴承、圆锥滚子轴承），用轴承、角接触球轴承、圆锥滚子轴承），用Cr表示；表示；2、轴向额定动负荷、轴向额定动负荷主要承受轴向负荷的推力轴承主要承受轴向负荷的推力轴承,用用Ca表示。表示。轴承的基本额定动负荷：在基本额定寿命L=1（106），可靠度12正常工作温度（正常工作温度（1200C）时的额定动负荷）时的额定动负荷C值可查有关手册。值可查有关手册。当工作温度（当工作温度（1200C）时的额定动负荷）时的额定动负荷C值需用温度系数值需用温度系数 ft进进行修正。即：行修正。即：Ct=Cft ，ft可查表。可查表。二、滚动轴承的当量动负荷二、滚动轴承的当量动负荷 滚动轴承可同时承受径向和轴向负荷，为了计算寿命时与基滚动轴承可同时承受径向和轴向负荷，为了计算寿命时与基本额定动负荷在相同条件下比较，需将实际工作负荷转化为本额定动负荷在相同条件下比较，需将实际工作负荷转化为当量动负荷。向心轴承为当量动负荷。向心轴承为Pr，推力轴承为，推力轴承为Pa。在当量动负荷作用下，轴承寿命与实际复合负荷下轴承的寿在当量动负荷作用下，轴承寿命与实际复合负荷下轴承的寿命相同。命相同。当量动负荷的计算公式为：当量动负荷的计算公式为：R为名义径向负荷，为名义径向负荷，A为名义轴向负荷，为名义轴向负荷，X、Y为径向、轴向系数。为径向、轴向系数。P=XFr+YFa正常工作温度（1200C）时的额定动负荷C值可查有关手册。13对于只能承受径向负荷的向心轴承，如圆柱滚子轴承、滚针轴承：对于只能承受径向负荷的向心轴承，如圆柱滚子轴承、滚针轴承：对于只能承受轴向负荷的推力轴承，如推力轴承：对于只能承受轴向负荷的推力轴承，如推力轴承：考虑到在工作中的冲击、振动及转动零件不平稳等所产生的动负考虑到在工作中的冲击、振动及转动零件不平稳等所产生的动负荷对轴承寿命的影响，用动负荷系数荷对轴承寿命的影响，用动负荷系数fp对当量动负荷进行修正：对当量动负荷进行修正：X X、Y Y和和e e均由表均由表8-78-7查得，查得，ee轴向负荷影响系数。轴向负荷影响系数。Fa/Fre时，表示轴向负荷的影响较大，计算时，表示轴向负荷的影响较大，计算P时必须考虑时必须考虑Fa的影响。的影响。Fa/Fr v1、v2所以蜗杆传动摩擦发热多，损所以蜗杆传动摩擦发热多，损失大，效率低。失大，效率低。z1=1 4 蜗杆头数蜗杆头数 z1、蜗轮齿数、蜗轮齿数 z2 及传动比及传动比 ii=n1/n2=z2/z1=d2/d1?d2/d1 但但 z1 少，效率低少，效率低重载时取重载时取 z1 1 要求自锁要求自锁 z1=1 z1 过多过多,制造困难制造困难z2=28 80100常取常取 z2=32 63=齿面间相对滑动速度 vs由此可见，vs v1、v226普通圆柱蜗杆传动与斜齿轮传动的区别：普通圆柱蜗杆传动与斜齿轮传动的区别：斜齿轮传动斜齿轮传动蜗杆传动蜗杆传动传动比传动比 i i=d2/d1 i d2/d1 m、法面为标准值法面为标准值中间平面为标准值中间平面为标准值 1=-2=2,旋向相同旋向相同 d1 d1=mnz1/cosd1=mq,且为标准值且为标准值 普通圆柱蜗杆传动与斜齿轮传动的区别：斜齿轮传动蜗杆传动传动比27 蜗杆传动的强度计算蜗杆传动的强度计算设计准则：设计准则：闭闭式式传传动动控制点蚀和胶合：控制点蚀和胶合：齿面接触强度条件齿面接触强度条件控制折断控制折断(Z2 80)：轮齿弯曲强度条件轮齿弯曲强度条件控制温升：控制温升：热平衡计算热平衡计算此种材料强度稍低此种材料强度稍低一、失效形式和设计准则一、失效形式和设计准则齿面点蚀齿面点蚀 蜗轮材料为铸锡青铜时，蜗轮材料为铸锡青铜时，齿面胶合齿面胶合 蜗轮材料为铸铝青铜或铸铁时蜗轮材料为铸铝青铜或铸铁时齿面磨损齿面磨损轮齿折断轮齿折断 蜗轮齿数过多或强烈冲击载荷蜗轮齿数过多或强烈冲击载荷 由于蜗轮材料强度低，由于蜗轮材料强度低，失效通常发生在蜗轮轮齿上；失效通常发生在蜗轮轮齿上；蜗杆主要是控制轴的强度或刚蜗杆主要是控制轴的强度或刚度。度。对于大多数蜗杆传动，其承载能力主要取决于接触强度对于大多数蜗杆传动，其承载能力主要取决于接触强度 开式传动或润滑油不清洁，控制折断开式传动或润滑油不清洁，控制折断 蜗杆传动的强度计算设计准则：闭控制点蚀和胶合：齿面接触强28关系：关系：方向：方向：二、受力分析二、受力分析Ft、Fr 同斜齿轮同斜齿轮Fa1用主动轮左右用主动轮左右手定则判断，一般手定则判断，一般蜗杆主动。蜗杆主动。大小：大小：关系：方向：二、受力分析Ft、Fr 同斜齿轮Fa1用主动轮291 1）强度计算主要针对蜗轮轮齿（材料原因）强度计算主要针对蜗轮轮齿（材料原因）强度计算主要针对蜗轮轮齿（材料原因）强度计算主要针对蜗轮轮齿（材料原因）2 2）中间平面内相当于齿条与齿轮啮合，蜗）中间平面内相当于齿条与齿轮啮合，蜗）中间平面内相当于齿条与齿轮啮合，蜗）中间平面内相当于齿条与齿轮啮合，蜗轮类似斜齿轮轮类似斜齿轮轮类似斜齿轮轮类似斜齿轮三、蜗轮齿面接触疲劳强度计算三、蜗轮齿面接触疲劳强度计算特点：特点：因此，因此，蜗轮轮齿的强度计算与斜齿轮相似，蜗轮轮齿的强度计算与斜齿轮相似，其强度公式可仿照斜齿轮的计算方法推导。其强度公式可仿照斜齿轮的计算方法推导。1）强度计算主要针对蜗轮轮齿（材料原因）2）中间平面内相当于30说明：说明：计算蜗轮齿面强度，且效率低，故用蜗轮转矩，计算蜗轮齿面强度，且效率低，故用蜗轮转矩，计算蜗轮齿面强度，且效率低，故用蜗轮转矩，计算蜗轮齿面强度，且效率低，故用蜗轮转矩，T T2 2=i T i T1 1设计时，设计时，设计时，设计时，mm、d d1 1 均未知，故计算均未知，故计算均未知，故计算均未知，故计算 mm2 2d d1 1，mm2 2d d1 1求出后，查表求出后，查表求出后，查表求出后，查表4-14-1选择合适的选择合适的选择合适的选择合适的 mm、d d1 1 蜗轮齿面接触强度条件蜗轮齿面接触强度条件 设计式设计式 弹性系数弹性系数青铜或铸铁蜗轮青铜或铸铁蜗轮与钢蜗杆组合时，与钢蜗杆组合时，使用系数使用系数 ，同齿轮传动，见表，同齿轮传动，见表3-1利用赫兹公式、考虑蜗杆传动特点利用赫兹公式、考虑蜗杆传动特点说明：计算蜗轮齿面强度，且效率低，故用蜗轮转矩，T2=31四、蜗轮齿根弯曲疲劳强度计算四、蜗轮齿根弯曲疲劳强度计算 由于齿形的原因，通常蜗由于齿形的原因，通常蜗由于齿形的原因，通常蜗由于齿形的原因，通常蜗轮轮齿的弯曲强度比接触强度轮轮齿的弯曲强度比接触强度轮轮齿的弯曲强度比接触强度轮轮齿的弯曲强度比接触强度大得多，所以只是在受强烈冲大得多，所以只是在受强烈冲大得多，所以只是在受强烈冲大得多，所以只是在受强烈冲击、击、击、击、z z2 28080或开式传动中计算或开式传动中计算或开式传动中计算或开式传动中计算弯曲强度才有意义。弯曲强度才有意义。弯曲强度才有意义。弯曲强度才有意义。按斜齿轮的方法计算，但考虑蜗杆传动特点，蜗轮齿形、按斜齿轮的方法计算，但考虑蜗杆传动特点，蜗轮齿形、按斜齿轮的方法计算，但考虑蜗杆传动特点，蜗轮齿形、按斜齿轮的方法计算，但考虑蜗杆传动特点，蜗轮齿形、载荷分布复杂，只能得出近似解。载荷分布复杂，只能得出近似解。载荷分布复杂，只能得出近似解。载荷分布复杂，只能得出近似解。弯曲强度条件弯曲强度条件 设计式设计式 YFa 蜗轮齿形系数蜗轮齿形系数按当量齿数按当量齿数 zv=z2/cos3查表查表4-5mm2 2d d1 1求出后，查表求出后，查表求出后，查表求出后，查表4-14-1选择合适的选择合适的选择合适的选择合适的 mm、d d1 1 四、蜗轮齿根弯曲疲劳强度计算 由于齿形的原因32蜗杆传动的效率、润滑和热平衡计算蜗杆传动的效率、润滑和热平衡计算一、效率一、效率=123 与齿轮传动相同：与齿轮传动相同：与齿轮传动相同：与齿轮传动相同：啮合效率类似于螺旋副：啮合效率类似于螺旋副：啮合效率类似于螺旋副：啮合效率类似于螺旋副：230.950.96由此可知，由此可知，由此可知，由此可知，z z1 1 轴承摩擦损耗轴承摩擦损耗搅油损耗搅油损耗轮齿啮合损耗轮齿啮合损耗自锁时，自锁时，0.5 的估值的估值:1 2 3 40.7 0.8 0.85 0.9蜗杆传动的效率、润滑和热平衡计算一、效率=12333二、润滑二、润滑一般情况下，采用浸油润滑一般情况下，采用浸油润滑vs 很大时，采用喷油润滑很大时，采用喷油润滑三、蜗杆传动的热平衡计算三、蜗杆传动的热平衡计算对象对象 连续工作的闭式蜗杆传动连续工作的闭式蜗杆传动连续工作的闭式蜗杆传动连续工作的闭式蜗杆传动目的目的 控制油温，防止胶合控制油温，防止胶合控制油温，防止胶合控制油温，防止胶合热平衡时：热平衡时：1000P1（1-）=Kt A t 许用工作温度一般取许用工作温度一般取60 70，90。二、润滑一般情况下，采用浸油润滑vs 很大时，采用喷油润滑三34若若t 1t P，则采取措施：则采取措施：在箱壳外表面加铸散热片在箱壳外表面加铸散热片在箱壳外表面加铸散热片在箱壳外表面加铸散热片以增加散热面积以增加散热面积以增加散热面积以增加散热面积 A A蜗杆轴端装风扇加速空气流通蜗杆轴端装风扇加速空气流通蜗杆轴端装风扇加速空气流通蜗杆轴端装风扇加速空气流通以增大散热系数以增大散热系数以增大散热系数以增大散热系数 K Kt t 同时沿气流方向配置散热片同时沿气流方向配置散热片同时沿气流方向配置散热片同时沿气流方向配置散热片箱体油池内放置蛇形冷却水管箱体油池内放置蛇形冷却水管箱体油池内放置蛇形冷却水管箱体油池内放置蛇形冷却水管喷油润滑循环冷却喷油润滑循环冷却喷油润滑循环冷却喷油润滑循环冷却自然通风自然通风时竖直布时竖直布置置提高效率，减少发热提高效率，减少发热提高效率，减少发热提高效率，减少发热若t 1t P，则采取措施：在箱壳外表面加铸散热片以增加散35l结束结束36