轴承概念和轴承介绍

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,轴承,概念和轴承介绍,第一节,滚动轴承的类型、代号及选用,第二节,滚动轴承的失效分析和选择计算,第三节,滚动轴承组合结构分析,第四节,滚动轴承的润滑与密封,第五节,滑动轴承简介,1,什么是轴承,轴承的功用：支承轴及轴上回转零件，保持轴的旋转精,度，减少转轴与支承之间的摩擦和磨损。,径向滑动轴承,推力滑动轴承,滚动轴承（向心轴承）,滚动轴承（推力轴承）,2,3,第一节,滚动轴承的类型、代号及选用,各零件的作用：,外圈：支承轴或轴上,零件；,保持架: 将滚动体分开。,内圈：和轴颈装配；,滚动体：滚动接触；,滚动轴承的组成：外圈、内圈、滚动体、保持架。,一、滚动轴承的基本构造,4,滚动体与内外圈：要求高的硬度和接触疲劳强度、良好的耐磨性和冲击韧性。,含铬合金钢（GCr15、GCr6、 GCr15SiMn、GCr9等），热处理后硬度可达HRC61-65。,滚动副的材料要求：,保持架（2种）：冲压低碳钢，实体有色金属（如黄铜）或塑料(高速)。,5,优点：摩擦阻力小、起动灵敏、效率高、润滑简便、和易于互换等。,缺点：抗冲击能力差、高速时出现噪音。,滚动轴承 标准化；并由专业厂大批量生产。,设计人员的主要任务是: 熟悉标准，正确选用。,6,二、,滚动轴承类型及特点,1、滚动轴承的结构特点,（1）公称接触角,滚动轴承的公称接触角,指轴承的径向平面（垂直于轴线）与滚动体和滚道接触点的公法线之间的夹角,。,轴向承载能力,（2）角偏位,轴承由于安装误差或轴的变形等都会引起内、外圈发生相对倾斜，此倾斜角,称为角偏位,7,(3)游隙,轴承的内、外圈与滚动体之间的间隙量。,在一定的载荷及润滑条件下，轴承许可的最高转速,(4)极限转速,的措施,提高轴承精度,选用较大的游隙,改用特殊材料及结构的保持架,采用循环润滑、油雾润滑或喷射润滑,设置冷却系统,8,=,0,表10-1 各类轴承的公称接触角,轴承类型,接触角,向心轴承,主要承受径向,推力轴承,主要承受轴向,径向接触,角接触,轴向接触,角接触,0,45,= 9,0,45, 10 r/min）轴承，疲劳点蚀是主要失效形式，应进行,寿命校核计算,；, 对静止或极慢转速（,n,10 r/min）轴承，承载能力取决于所允许的塑性变形，应进行,静强度计算,；, 对高速轴承，除进行寿命计算外，还应进行,极限转速,校核计算。,28,单个轴承的寿命不能作为同型号的一批轴承的寿命,基本额定寿命：,一批相同轴承在试验条件下，,10%的轴承,发生疲劳点蚀时所达到的寿命,对单个轴承而言，能达到此寿命的可靠度为 90%,用总转数,表示,二、滚动轴承的寿命计算,1、寿命和基本额定寿命,寿命：,轴承中任一滚动体或内外圈滚道上出现疲劳点蚀前运转的总转速（或一定转速下的工作小时数）,29,(1) 载荷-寿命曲线,对一批轴承，在不同载荷下作,寿命试验所得曲线,(2) 基本额定动载荷,使滚动轴承的基本额定寿命为,时，轴承所承受的载荷,基本额定动载荷,C,径向,轴向,向心轴承 纯径向稳定载荷,推力轴承 纯轴向稳定载荷,同类轴承：,C,轴承尺寸,承载能力,2,、,基本额定动载荷,6305,30,3、滚动轴承寿命计算公式,球轴承,滚子轴承,外载为 P 时轴承的寿命,以小时表示,：轴承转速r/min,若已知,则所需基本额定动载荷,：,寿命指数,当温度,120,时，,C,，引入温度系数,对C修正,31,校核轴承寿命,已知,轴承型号 ( 即C ),外载,轴承寿命,预期寿命,？,？,选择轴承型号 ( 即C ),已知,外载,预期寿命,满足预期寿命时轴承的,所选轴承的,32,4、 轴承的当量动载荷,基本额定动载荷 C,向心轴承,纯径向载荷,纯轴向载荷,推力轴承,复合作用,实际工作中，轴承同时受,纯载荷,转化,当量动载荷,假想载荷,在该载荷作用下，轴承的寿命与实际复合载荷作用相同,对只承受,的向心轴承：,对只承受,的推力轴承：,同时承受,复合载荷的向心轴承：,考虑实际工况，引入载荷系数,33,在进行轴承寿命计算时，应把实际载荷换算成与试验条件相一致的当量动载荷,P,。,换算的条件,是在当量动载荷作用下的轴承寿命与在实际载荷作用下的轴承寿命相同。,对仅能承受径向载荷的轴承,对仅能承受轴向载荷的轴承,对其它轴承，根据判断,F,a,/,F,r,e,还是,F,a,/,F,r,e,，查阅滚动轴承样本或机械设计手册，,参数,e,是判断系数。见表1010,34,R,V1,R,V2,R,H1,R,H2,F,R,F,A,F,T,而：,径向载荷,F,R,的计算见轴系受力分析，即：,1）角接触轴承的内部轴向力,S,S,F,R,Q,i,R,i,S,i,向心角接触轴承（角接触球轴承、圆锥滚子轴承）受纯径向载荷作用后，会产生内部轴向分力,S,。,O,O, 支反力作用点，即法线与轴线的交点。,表1011给出了,S,的近似计算方法。,角接触球轴承,内部轴向力：,注意,S,的方向,5、角接触球轴承和圆锥滚子轴承的轴向载荷的计算,35,2）角接触轴承的排列方法,为使,S,得到平衡，角接触轴承必须成对使用。,一般有两种安装形式：, 正装 面对面安装,两轴承外圈的窄边相对，,即内部轴向力指向相对。, 反装 背靠背安装,两轴承外圈的宽边相对，,即内部轴向力指向相背。,正装时跨距短，轴刚度大；,反装时跨距长，轴刚度小；,问题：两个角接触轴承朝一个方向布置行吗？,为简化计算，认为支反力作用于轴承宽度的中点。,F,A,S,1,S,2,F,A,S,1,S,2,36,跨距大，受力情况不好,轴的刚度小,跨距小，受力情况好,轴的刚度大,37,3）角接触轴承的轴向载荷,F,a,当外载既有径向载荷又有轴向载荷时，角接触轴承的轴向载荷,F,a,？,要同时考虑轴向外载,F,A,和内部轴向力,S,。,38,1,2,R,1, 轴承正装时：, 若,S,1,+,F,A,S,2,S,1,S,2,F,A,S,圆锥滚子轴承的简图如下（将内圈与轴视为一体）：,轴向合力向右，轴有向右移动的趋势，,但外圈被固定，,使得,S,2,和,S,都是右轴承所受的力，故：,使轴向力平衡，,故：,右轴承被,压紧,，会产生反力,S,，,而左轴承被,放松,，,R,2,合力,即：,F,a,1,=,S,1,（放松端）,F,a,2,=,S,1,F,A,（压紧端）,39, 若,S,1,+,F,A,S,1,轴向合力向右，轴有向右移动的趋势，,左轴承被,压紧,，会产生反力,S,，,使轴向力平衡：,（压紧端）,（放松端）,41,F,A,S,S,1,S,2,1,2,轴向合力向左，轴有向左移动的趋势，,右轴承被,压紧,，会产生反力,S,，,使轴向力平衡：, 若,S,2,+,F,A,e,0.52e,X=0.56 ,Y=1.88,X=0.56,Y=2.07,表1010,表109,表107,P=f,p,（XF,r,YF,a,）,N,N,1.00,1.00,1.2,1.2,8865.6,9435.6,85596C,91100 C,方案,轴承型号,基本额定动载荷C,0,基本额定动载荷C,0,D/mm,B/mm,极限转速n/mm,1,2,6314,6414,80200,108000,63200,99200,150,180,35,42,4300,3800,45,例103 某工程机械传动中轴承配置形式如图所示。已知：轴向外载荷F,A,2000N，轴承径向载荷F,r1,4000N,F,r2,5000N.转速n1500r/min,中等冲击，工作温度不超过100，要求轴承预期寿命L,h,=5000h.问采用30311轴承是否合适？,解：,查手册30311轴承Y=1.7,e0.35，C145000N,查表1011得：,轴有右移趋势,轴承1压紧，轴承2方松,F,A,F,r1,F,r2,2,1,S,1,S,2,1、计算轴承所受轴向载荷F,a,46,2、计算当量动载荷P,轴承1,由表1010查得X=0.40,已知Y=1.7,中等冲击载荷，查表109取f,p,1.6,则,轴承2,3、验算基本额定动载荷C,查表107，取f,t,1.00,滚子轴承,按,计算,结论：采用一对30311圆锥滚子轴承寿命足够,47,例题一,例,一农用水泵，决定选用深沟球轴承，轴颈直径,d,35 mm,，转速,n,2900 r/min,，径向载荷,F,r,1770 N,，轴向载荷,F,a,720 N,，预期使用寿命为,6000 h,，试选择轴承的型号。,分析：,本题的特点是深沟球轴承同时承受径向载荷和轴向载荷，但由于轴承型号未定，,C,0r,之值未定，因此,F,a,/,C,0r,、,e,及,Y,值都无法确定，必须试算。试算的方法有三种：,（,1,）预选某一型号的轴承；,（,2,）预选某一,e,值（或,F,a,/,C,0r,值）；,（,3,）预选某一,Y,值。,由于此处轴颈直径已知，现采用预选轴承型号的方法。,例题一解,48,例题一解,对6407轴承,对6307轴承,49,例题二,例,如图所示为用一对30206圆锥滚子轴承支承的轴，轴的转速,n,1430 r/min，轴承的径向载荷（即支反力）分别为,F,r1,4000 N，,F,r2,4250 N，轴向外载荷,F,A,350 N，方向向左，工作温度低于100,C，有中等冲击。试计算两轴承的寿命。,例题二,解,50,例题二解,由手册查得30206轴承：,C,r,43200N，,e,= 0.37，,X,0.4，,Y,=1.6,计算派生轴向力,计算轴承的轴向载荷,计算轴承的当量动载荷,计算轴承的寿命,51,1两端单向固定,一、轴系的支承结构型式,第三节 滚动轴承的组合结构分析,52,2一端双向固定、一端游动,固定支座,游动支座,内外圈不可分离，游动端,双向固定内圈,内外圈可分离，游动端,双向固定,内外,圈,53,轴承内圈固定方法,轴承外圈固定方法,二、滚动轴承的轴向固定,54,1轴承游隙的调整,三、轴系的调整,调整垫片,调整螺钉,55,2轴系轴向位置的调整,套杯结构,56,加金属垫片,磨窄套圈,3轴承的预紧,消除游隙、提高,旋转精度和支承,刚度,57,四、 轴承的配合,配合,内圈与轴,外圈与座孔,内圈(动圈) 取紧一点,外圈(不动圈) 取松一点,避免滚道上某一,接触点始终停留,在 A 处,平稳 取松一点,变化 取紧一点,载荷性质,游动支承外圈,载荷方向不变时,取松一点,滚动轴承是标准件，轴承内圈孔与轴的配合采用,基孔制,，轴承外圈与轴承座孔的配合则采用,基轴制,。,58,五、轴承的装拆,轴承外圈的拆卸,用钩爪器拆卸轴承,外圈应留拆卸高度或设计拆卸螺孔,定位轴肩高度应低于内圈高度,59,第四节、 轴承的润滑与密封,(1) 轴承的润滑,减摩、降温,润滑脂,润滑油,重载、低速,定期添加,高速、精密件,手工定期加油、飞溅、油泵,(2) 轴承的密封,接触式,非接触式,毡圈密封,密封圈密封,间隙密封,迷宫密封,防油流出、防尘进入,60,毡圈密封,密封圈密封,防漏油,防灰尘,适用场合：,脂润滑，要求环境清洁，轴颈圆周轴速度v45 m/s，工作温度不超过90,适用场合：,脂或油润滑，轴颈圆周轴速度v1.5-1.75),73,（a）空心式;（b）、 （c）单环式 ;（d）多环式,二、,推力滑动轴承的形式(,实心式靠近轴心处压强很高）,74,三、轴瓦结构与轴承材料,1、轴瓦结构,整体式轴瓦,剖分式轴瓦,滑动轴承的失效形式与轴瓦结构,整体式轴瓦:为一整体套筒,剖分式轴瓦:由上下两半组成。,75,轴瓦和轴承座不允许有相对移动，为了防止轴瓦的移动，可将其两端做出,凸缘,(图8-7b)用于轴向定位或,用销钉(或螺钉),将其固定在轴承座上、孔与套过盈配合(图8-9)。,图8-9双金属轴瓦图8-10销钉固定轴瓦,76,为使轴瓦既有一定的强度，又有良好的减摩性 ，常在轴瓦内表面浇注一层减摩好材料（如轴承合金），称为,轴承衬。,轴瓦是轴承的重要元件，与轴承相对滑动构成摩擦副，所以轴瓦应用,减摩材料,制成。,图 1029轴瓦与轴承衬结合形式,77,5.,粉末冶金材料,由金属粉末和石墨高温烧结成型,是一种多孔结构金属合金材料。在孔隙内可以贮存润滑油，常称为含油轴承。运转时，轴瓦温度升高，由于油的膨胀系数比金属大，因而自动进入摩擦表面起到润滑作用。常用于轻载、低速且不易经常添加润滑剂的场合。,轴承材料,滑动轴承的主要失效形式为,磨损和胶合,，有时也会有疲劳损伤、轴承衬脱落等,1.,轴承合金,（又,称巴氏合金或白合金）,2.,青铜,3.,铸铁,4.,非金属材料,由 锡（Sn）铅（Pb）锑（Sb）铜（Cu）组成以锡（Sn）为基体的称为锡基合金，以铅（Pb）为基体的称为铅基合金。轴承合金的嵌藏性、磨合性和顺应性最好，很容易和轴颈跑合，但强度低。,78,一、油孔及油沟,目的,把润滑油导入整个摩擦面间，使滑动轴承获得良好的润滑。,四 滑动轴承的润滑剂及润滑装置,原则,（1）油沟的轴向长度应比轴瓦长度短（大约为轴瓦长度的80%），不能沿轴向完全开通，以免油从两端大量流失；,（2）油孔及油沟应开在非承载区，以免破坏承载区润滑油膜的连续性，降低轴承的承载能力。,79,油孔及油沟,80,二、 润滑剂的选择,作用,降低摩擦功耗，减少磨损，同时冷却、吸振、防锈,种类,滑动轴承常用的润滑剂有,润滑油、润滑脂和固体润滑剂,等。,主要性能指标,黏度（针入度 ）,润滑油的选择,外载大 难形成油膜 选粘度高的油,速度高 摩擦大 选粘度低的油,温度高 油变稀 选粘度高的油,比压大 油易挤出 选粘度高的油,81,(1) 钙基润滑脂: 有较好的耐水性, 但不耐热(使用温度不超过60)；,(2) 钠基润滑脂: 耐热性较好(使用温度可达115145), 但抗水性差；,(3)锂基润滑脂: 性能良好, 既耐水又耐热, 在-20150范围内广泛应用。,润滑脂,82,三、润滑装置,润滑方式选择依据：轴承的平均压强和,旋盖式油杯,83,针阀式注油油杯,84,油环润滑,85,1.转速特别高的场合;,2.载荷特别大的场合;,3.对轴的支承精度要求特别高的场合;,4.承受较大冲击、振动的场合;,5.径向空间比较小的场合;,6.特殊的支承场合，如曲轴;,7.特殊的使用场合，如水下、有腐蚀的介质。,主要应用场合,86,1 熟练掌握滑动轴承的类型和结构特点； 2 掌握轴瓦材料和轴瓦结构； 3 熟悉润滑油和润滑脂的性能和选择原则；,要求：,87,