第四章轴承的比较与选用

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1、24857-04a,主编,第四章,第四章,第一节 滑 动 轴 承 第二节 滚 动 轴 承 第三节 滑动轴承与滚动轴承的比较及选用,第一节 滑 动 轴 承,一、滑动轴承的结构及分类 二、轴瓦结构 三、滑动轴承的失效形式及材料 四、滑动轴承的润滑,一、滑动轴承的结构及分类,(一)径向滑动轴承 1.整体式滑动轴承 2.对开式滑动轴承,A.TIF,4Z1.TIF,一、滑动轴承的结构及分类,图4-1 滑动轴承的受载情况 a)径向滑动轴承 b)推力滑动 1轴瓦 2轴颈,图4-2 整体式轴承 1轴承座 2轴瓦(轴套),一、滑动轴承的结构及分类,图4-3 对开式正滑动轴承 1轴承座 2轴承盖 3轴瓦 4螺栓,

2、一、滑动轴承的结构及分类,图4-4 对开式斜滑动轴承,(二)推力滑动轴承,一、滑动轴承的结构及分类,图4-5 推力滑动轴承 a)空心式 b)多环式 1轴颈 2轴瓦,二、轴瓦结构,图4-6 轴瓦与轴承衬的结合形式,A.TIF,二、轴瓦结构,4Z7.TIF,二、轴瓦结构,图4-7 轴套的结构形式 a)一般轴套 b)带档边的轴套,图4-8 径向滑动轴承的轴瓦,二、轴瓦结构,图4-9 油沟布置对油膜承载能力的影响 a)正确 b)错误,二、轴瓦结构,A.TIF,4Z10.TIF,图4-10 油孔和油沟 a)轴向 b)周向 c)斜向,二、轴瓦结构,图4-11 油室,三、滑动轴承的失效形式及材料,1.主要失

3、效形式 2.轴承材料的性能要求 1)良好的减摩性、耐磨性和抗胶合性。 2)良好的跑合性、顺应性、嵌藏性和塑性。 3)足够的抗压强度和疲劳强度。 4)良好的导热性、加工工艺性，热膨胀系数低，耐腐蚀等。 3.常用轴承材料 (1)轴承合金(可称巴氏合金) 轴承合金有锡锑轴承合金和铅锑轴承合金两类。 (2)青铜 在一般机械中，有50的滑动轴承采用青铜材料。 (3)铸铁 常用的铸铁材料有灰铸铁和减摩铸铁。,三、滑动轴承的失效形式及材料,(4)其他材料 除上述常用的三种金属材料外，轴承材料还可采用多孔质金属材料和非金属材料。,表4-1 常用轴瓦材料、性能及用途,三、滑动轴承的失效形式及材料,表4-1 常用

4、轴瓦材料、性能及用途,三、滑动轴承的失效形式及材料,表4-1 常用轴瓦材料、性能及用途,三、滑动轴承的失效形式及材料,2.性能比较：1为最佳；2为良好；3为较好；4为一般；5为最差。,四、滑动轴承的润滑,(一)润滑剂及其选用 1.润滑油及选用 1)在压强大或有冲击、变载荷等工作条件下，应选用粘度较大的油。 2)滑动速度高时，应选用粘度低的油。 3)轴承散热条件差，工作温度高，应选用粘度较大的油。 4)摩擦表面粗糙或未经跑合，应选用粘度较大的油。,表4-2 滑动轴承常用滑润油牌号的选择,四、滑动轴承的润滑, 表示全损耗系统用油。 2.润滑脂及选用,表4-3 滑动轴承润滑脂(GB/T4911987

5、)的选择,表4-4 滑动轴承的加脂周期,(二)润滑方法和润滑装置 1.油润滑,四、滑动轴承的润滑,(1)油杯滴油润滑 图4-12和图4-13分别为针阀油杯和芯捻油杯。 (2)浸油润滑 将部分轴承直接浸入油池中润滑，如图4-14所示。,四、滑动轴承的润滑,图4-12 针阀油杯 1杯体 2针阀 3弹簧 4调节螺母 5手柄,四、滑动轴承的润滑,A.TIF,四、滑动轴承的润滑,4Z13.TIF,四、滑动轴承的润滑,图4-13 芯捻油杯 1油芯 2接头 3杯体 4杯盖,四、滑动轴承的润滑,图4-14 浸油润滑,(3)飞溅润滑 飞溅润滑主要用于润滑如减速器、内燃机等机械中的,四、滑动轴承的润滑,轴承。,图

6、4-15 飞溅润滑装置 a)松环润滑 b)固定环润滑 c)沟槽环 1甩油环 2轴承,四、滑动轴承的润滑,图4-16 压力循环润滑装置,(4)压力循环润滑 如图4-16所示，,四、滑动轴承的润滑,压力循环润滑是一种强制润滑方法。 2.脂润滑,图4-17 脂润滑装置 a)旋盏注油油杯 b)压注油杯 1杯盖 2杯搭,第二节 滚 动 轴 承,一、滚动轴承的结构 二、滚动轴承的主要类型及其特性 三、滚动轴承代号 四、滚动轴承的失效形式及承载能力计算 五、滚动轴承的当量动载荷计算 六、角接触轴承轴向载荷的计算 七、滚动轴承的静强度计算 八、滚动轴承的组合设计,一、滚动轴承的结构,图4-18 滚动轴承 1外

7、圈 2内圈 3滚动体 4保持桨,一、滚动轴承的结构,图4-19 滚动体形状 a)球形滚动体 b)短圆柱滚子 c)圆锥滚子 d)鼓形滚子 e)长圆柱滚子 f)滚针,二、滚动轴承的主要类型及其特性,图4-20 滚动轴承接触角 a)径向接触轴承 b)推力轴承 c)向心角接触轴承,二、滚动轴承的主要类型及其特性,表4-5 常用滚动轴承的类型、性能特点及应用,二、滚动轴承的主要类型及其特性,表4-5 常用滚动轴承的类型、性能特点及应用,二、滚动轴承的主要类型及其特性,表4-5 常用滚动轴承的类型、性能特点及应用,三、滚动轴承代号,表4-6 滚动轴承代号的构成,1.基本代号 (1)内径代号 用基本代号右起

8、一、二位数字表示。 (2)直径系列代号 用基本代号右起第三位数字表示。 (3)宽(高)度系列代号 用基本代号右起第四位数字表示。,三、滚动轴承代号,表4-7 尺寸系列代号,(4)类型代号 见表4-5。 2.后置代号,三、滚动轴承代号,(1)内部结构代号 同一类型轴承有不同的内部结构时，用规定的字母表示其差别。,图4-21 不同尺寸系列的轴承比较,(2)公差等级代号 为不同的尺寸精度和旋转精度的特定组合。,三、滚动轴承代号,(3)游隙代号 游隙是指轴承在无载荷作用时，一个套圈相对另一个套圈在某一个方向的可移动距离。 3.前置代号 例4-1 说明轴承代号6203、7312AC/P5、33215/P

9、63的含义。 解:,三、滚动轴承代号,5W1.TIF,四、滚动轴承的失效形式及承载能力计算,(一)滚动轴承的失效形式及计算准则,四、滚动轴承的失效形式及承载能力计算,图4-22 滚动轴承的受力情况,1.疲劳点蚀,四、滚动轴承的失效形式及承载能力计算,2.塑性变形 3.磨损 (二)滚动轴承的承载能力计算 1.滚动轴承的基本额定寿命与可靠度,四、滚动轴承的失效形式及承载能力计算,图4-23 轴承寿命分布曲线,2.基本额定动载荷,四、滚动轴承的失效形式及承载能力计算,图4-24 6305轴承的载荷-寿命曲线,3.轴承的寿命计算,四、滚动轴承的失效形式及承载能力计算,表4-8 温度系数,表4-9 温度

10、系数,表4-10 轴承预期寿命荐用值L,四、滚动轴承的失效形式及承载能力计算,表4-10 轴承预期寿命荐用值L,五、滚动轴承的当量动载荷计算,1)对于仅能承受径向载荷Fr的圆柱滚子轴承(N0000型)和滚针轴承(NA0000型)，当量动载荷为轴承的径向载荷Fr，即P=Fr。 2)对于仅能承受轴向载荷Fa的推力球轴承(51000型和52000型)和推力圆柱滚子轴承(80000型)，当量动载荷为轴承的轴向载荷Fa，即P=Fa。 3)对于能同时承受径向载荷Fr和轴向载荷Fa的深沟球轴承(60000型)、调心球轴承与调心滚子轴承(10000型和20000型)、向心角接触轴承(70000型)和圆锥滚子轴

11、承(30000型)，当量动载荷的计算公式为,表4-11 向心轴承当量动载荷的X、Y值,五、滚动轴承的当量动载荷计算,表4-11 向心轴承当量动载荷的X、Y值,六、角接触轴承轴向载荷的计算,1.内部轴向力S的确定,图4-25 角接触轴承的内部轴向力,表4-12 内部轴向力s的近似计算公式,六、角接触轴承轴向载荷的计算,图4-26 角接触球轴承轴向载荷分析 a)正装 b)反装,2.角接触轴承轴向载荷Fa的计算,六、角接触轴承轴向载荷的计算,1)计算两轴承的内部轴向力S1和S2及径向外载荷Fr1和Fr2画出轴系的轴向力分析示意图。 2)根据轴承的安装结构和轴承总轴向力的方向，判断轴承的“松紧”。 3

12、)确定两轴承的轴向载荷Fa1和Fa2根据力的平衡条件得(推导过程略)：对于被“压紧”端的轴承，所受的轴向力Faj等于轴系轴向外载荷FA与被“放松”端轴承内部轴向力Ss的矢量和；对于被“放松”端的轴承，所受的轴向力Fas等于自身的内部轴向力Ss，即,七、滚动轴承的静强度计算,1)对于承受连续载荷或间断(冲击)载荷而不旋转的轴承。 2)在载荷作用下缓慢旋转(有短期过载)的轴承。 3)承受正常载荷但受到短时冲击的轴承。,表4-13 静强度安全系数,表4-14 当量静载荷计算的、系数,八、滚动轴承的组合设计,(一)滚动轴承的轴向定位与固定 1.双支点单向固定,图4-27 双支点单向固定 a)正装场合

13、b)反装场合 c)深沟球轴承支承场合,八、滚动轴承的组合设计,2.单支点双向固定,图4-28 单支点双向固定 a)深沟球轴承支承方式 b)两个置于同一支点的角接触球轴承支承方式,(二)轴承的预紧与轴向位置的调整 (三)滚动轴承的配合 (四)滚动轴承的润滑与密封 1.滚动轴承的润滑,八、滚动轴承的组合设计,表4-15 滚动轴承的dn值界限,2.滚动轴承的密封,八、滚动轴承的组合设计,图4-29 接触式密封 a)毡圈密封 b)皮碗密封,八、滚动轴承的组合设计,图4-30 非接触式密封 a)间隙式密封 b)迷宫式密封,第三节 滑动轴承与滚动轴承的比较及选用,一、滑动轴承与滚动轴承的比较 二、滑动轴承

14、与滚动轴承的选用,一、滑动轴承与滚动轴承的比较,表4-16 滚动轴承与滑动轴承的比较,一、滑动轴承与滚动轴承的比较,表4-16 滚动轴承与滑动轴承的比较,二、滑动轴承与滚动轴承的选用,1.选用时应考虑的问题 (1)机械对轴承性能的要求 主要包括承载能力的大小，允许的速度范围，起动时摩擦力矩的大小及摩擦功耗，对外界和自身振动的抵抗能力，起动、停车的频繁程度，运转时的噪声水平，径向精度，安装结构要求及其润滑简易程度等因素。 (2)轴承对工作环境和条件的适应性 主要包括是否高温、低温或温度变化范围很大，有无腐蚀性大气或污染，周围有无含尘空气，是否潮湿或干湿交替，有无废屑或磨粒污染，有无辐射，是否在真

15、空下工作，有无近处机械传来的振动等因素。 (3)经济性 主要指轴承的寿命和耐用度，轴承本身及其附属装置的费用，保证轴承正常工作的维护费用等因素。 2.优先选用原则,二、滑动轴承与滚动轴承的选用,(1)滑动轴承的优先选用原则 1)轴承工作时有大的冲击和振动或载荷极大。 2)对寿命、可靠性要求很高。 3)定心精度要求很高，工作转速极高。 4)某些特殊的工作环境(高温、低温、腐蚀、辐射等)。 5)轴向尺寸小或轴孔直径很大，需要部分轴承的场合。 (2)滚动轴承的优先选用原则 1)用户强调经济性的要求。 2)在工作转速不高的工作范围内。 3)pv值(摩擦功耗的表征值)超过滑动轴承的允许范围。 4)要求轴

16、向尺寸紧凑，同时承受轴向载荷和径向载荷。 5)需要经常起动、停车的场合。,二、滑动轴承与滚动轴承的选用,3.滑动轴承类型的选择 1)承受径向载荷的选择径向轴承，承受轴向载荷的选择推力轴承，同时承受径向、轴向载荷的选择径向和推力轴承的组合形式。 2)低速、轻载、手动机械，选用整体式滑动轴承。 3)中、高速，载荷大，选用对开式滑动轴承。 4.滚动轴承类型的选择 (1)考虑所承受载荷的大小、方向、性质和转速的高低 1)当载荷较大或有冲击载荷时，宜用滚子轴承；当载荷较小时，宜用球轴承。 2)当只受径向载荷时，或虽同时受径向和轴向载荷，但以径向载荷为主时，选用向心轴承。,二、滑动轴承与滚动轴承的选用,3)当转速较高时，宜用球轴承；当转速较低时，可用滚子轴承，也可用球轴承。 (2)考虑刚度、调整性能、结构尺寸大小、轴承的装卸和经济性等要求,二、滑动轴承与滚动轴承的选用,图4-31 圆锥滚子轴承的选择计算,1)当要求支承具有较大刚度时，应用滚子轴承。,二、滑动轴承与滚动轴承的选用,2)当轴的弯曲变形大或轴承孔座同轴度较差时，或