第13章轴承

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1、13.1 概 述 13.2 滑动轴承的结构与材料 13.3 滑动轴承的润滑 13.4 滚动轴承 13.5 滚动轴承的代号及选用 13.6 滚动轴承的寿命计算 13.7 滚动轴承组合设计 13.8 滚动轴承的维护与使用,第 13 章 轴承,13.1 概 述,13.1.1 滑动轴承的特点与应用 工作时轴套和轴颈的支承面间形成直接或间接滑动摩擦的轴承称为滑动轴承。 滑动轴承工作面间一般有润滑油膜且为面接触, 所以滑动轴承具有承载能力大、 抗冲击、 噪声低、 工作平稳、 回转精度高、 高速性能好等独特的优点。,滑动轴承主要应用于以下场合: 工作转速极高的轴承； 要求轴的支承位置特别精确、 回转精度要求

2、特别高的轴承； 特重型轴承； 承受巨大冲击和震动载荷的轴承； 必须采用剖分结构的轴承； 要求径向尺寸特别小以及特殊工作条件的轴承。 滑动轴承在内燃机、 汽轮机、 铁路机车、 轧钢机、 金属切削机床以及天文望远镜等设备中应用很广泛。,13.1.2 滑动轴承的类型 1. 按承受载荷方向分类 (1) 径向轴承: 只承受径向载荷。 (2) 推力轴承: 只承受轴向载荷。 (3) 组合轴承: 同时承受径向载荷和轴向载荷。,2. 按润滑状态分类 (1) 流体润滑轴承: 摩擦表面完全被流体膜分隔开, 表面间的摩擦为流体分子间的内摩擦。 (2) 非流体润滑轴承: 摩擦表面间为边界润滑或混合润滑。 3. 按流体膜

3、的形成原理分类 常见的滑动轴承有流体动压润滑轴承、 流体静压润滑轴承和流体动静压润滑轴承。,4. 按润滑材料分类 常见的滑动轴承有液体润滑轴承、 气体润滑轴承、 塑性体润滑轴承、 固体润滑轴承和自润滑轴承。 和滚动轴承相比, 在某些工作条件下, 滑动轴承有着显著的优越性, 不能为滚动轴承所代替。,13.2 滑动轴承的结构与材料,13.2.1 滑动轴承的结构形式 滑动轴承一般由轴承座、 轴瓦、 润滑装置和密封装置等组成。,图 13 - 1 整体式径向轴承,1. 径向滑动轴承 1) 整体式滑动轴承 图13 - 1所示为典型的整体式滑动轴承, 由轴承座和轴瓦组成。 整体式滑动轴承结构简单、 成本低、

4、 但无法调节轴颈和轴承孔间的间隙, 当轴承磨损到一定程度时必须更换。 装拆这种轴承时轴或轴承必须作轴向移动, 很不方便, 故多用于轻载、 低速、 间歇工作的简单机械中, 其结构已标准化。,轴承模型,2) 剖分式滑动轴承 图13 - 2所示为典型的剖分式滑动轴承, 由轴承座、 轴承盖、 对开轴瓦、螺栓等组成。轴瓦和轴承座均为剖分式结构, 在轴承盖与轴承座的剖分面上制有阶梯形定位口, 便于安装时定心。 轴瓦直接支承轴颈, 因而轴承盖应适度压紧轴瓦, 以使轴瓦不能在轴承孔中转动。 轴承盖顶端制有螺纹孔, 以便安装油杯或油管。,图 13 - 2 剖分式径向轴承,模型,3) 调心式滑动轴承 调心式滑动轴

5、承的轴瓦位置可以调整以适应轴颈, 从而避免轴瓦发生急剧磨损, 如图13 - 3所示。,图 13 - 3 调心式径向轴承,2. 推力轴承 图13 - 4所示为常见的推力轴承, 其工作面有实心端面、 空心端面、 单环工作面和多环工作面。 实心端面推力轴承由于工作时轴心与边缘磨损不均匀, 以致轴心部分压强极高, 所以很少采用。 空心端面与单环工作面的推力轴承工作情况较好。,图 13 - 4 普通推力轴承 (a) 实心端面止推轴颈; (b) 空心端面止推轴颈; (c) 环状轴颈; (d) 多环轴颈,13.2.2 滑动轴承轴瓦的结构形式 滑动轴承中的轴瓦结构有两种形式, 一是整体式结构(见图13 - 5

6、), 二是剖分式结构(见图13 - 6)。 对于大型轴瓦, 为节约贵重的减摩材料和便于修理, 常制成双金属轴瓦, 即以钢、 铸铁或青铜做瓦背, 再在瓦背上浇铸一薄层减摩材料(轴承衬)以提高轴瓦的工作性能。 金属轴瓦一般是铸造的, 在某些工业部门中, 由于生产批量较大, 常用附有薄层减摩材料的钢带(厚约1.52.5 mm)制成。 此外, 在瓦背上浇铸轴承衬时, 为了使轴承衬贴附牢固, 应在瓦背上预制燕尾形或螺纹形沟槽, 如图13 - 7所示。,图 13 - 5 整体式轴瓦 (a) 无油沟轴套; (b) 有油沟轴套,图 13 - 5 整体式轴瓦 (a) 无油沟轴套; (b) 有油沟轴套,图 13

7、- 6 剖分式轴瓦,图 13 - 7 轴瓦瓦背沟槽形状,轴瓦应开设供油孔及油沟, 以便润滑油进入轴承并流到整个工作面上。 通常油沟的轴向长度约为轴瓦宽度的80%, 如图13 - 8所示, 以便在轴瓦两端留出封油部分, 防止润滑油的流失。 轴瓦的油沟一般应开设在非压力区或剖分面上。 滑动轴承壳体和轴瓦的结构尺寸, 可参看有关手册、 图册中的经验数据和公式， 并结合设计要求确定。,图 13 - 8 油沟的形式,13.2.3 轴承材料 常用的轴承材料有三类: (1) 金属材料: 如轴承合金、 灰铸铁、 减摩铸铁等； (2) 金属陶瓷: 如含油轴承； (3) 非金属材料: 如酚醛塑料、 尼龙等。 常用

8、轴瓦材料的性能及其应用见表13 1（略）。,13.3 滑动轴承的润滑,润滑对减少滑动轴承的摩擦和磨损以及保证轴承正常工作具有重要意义。 它除了可以降低功耗外, 还具有冷却、 防尘、 防锈和缓冲吸震等作用, 直接影响轴承的工作能力和使用寿命。 因此, 设计滑动轴承时, 必须注意合理选择润滑剂及润滑装置。,13.3.1 润滑剂 常用的润滑剂一般为润滑油、 润滑脂, 在特殊工况下, 还可采用固体润滑剂及水和空气等。 1. 润滑油 润滑油是最常用的润滑剂, 有动、 植物油, 矿物油和合成油, 其中以矿物油应用最广。 粘度是润滑油最主要的性能指标。 粘度是润滑油抵抗变形的能力, 表征液体流动的内摩擦性能

9、, 粘度大的液体内摩擦阻力大, 承载后油不易被挤出, 有利于油膜形成。 通常粘度随温度升高而减低。,除粘度之外, 润滑油的性能指标还有凝点、 闪点等。 选用润滑油时, 通常以粘度为主要指标, 具体选用见表15 2（略）。,2. 润滑脂 润滑脂是由润滑油添加各种稠化剂(如钙、 钠、 铝、 锂等金属皂)和稳定剂而成的膏状润滑剂。 其特点是稠度大不易流失, 密封简单, 不需经常添加, 但摩擦损耗大, 故高速不宜用。 按所用金属皂的不同, 润滑脂主要有:,(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

10、； (3) 铝基润滑脂: 具有良好的抗水性； (4) 锂基润滑脂: 性能良好, 既耐水又耐热, 在-20150范围内广泛应用。 表13 - 3列出了常用润滑脂的主要性能和用途, 供选择时参考。,表13 - 3 常用润滑脂的主要性能和用途,13.3.2 润滑方式 在选定润滑剂之后, 还要选用恰当的润滑方式。 滑动轴承的润滑方式可按下式求得的k值选取：,式中, p为轴颈的平均压强, 单位为MPa； v为轴颈的平均 圆周速度, 单位为m/s。,当k2时, 若采用润滑脂润滑, 则用旋盖式油杯手工加油, 如图13 - 9所示； 若采用润滑油润滑, 则用如图13 - 10所示的压注油杯或如图13 - 11

11、所示的旋套式注油油杯进行定期加油。 当k 216时, 用如图13 - 12 所示的针阀式注油油杯或如图13 - 13 所示的油芯式油杯进行滴油润滑。 当k1632时, 用如图13 - 14所示的油环带油方式, 或采用飞溅、 压力循环等连续供油方式进行润滑。 当k32时, 则必须采用压力循环的供油方式进行润滑。,图 13 - 9 旋盖式油杯,图 13 - 10 压注油杯,图 13 - 11 旋套式注油油杯,图 13 - 12 针阀式注油油杯,图 13 - 13 油芯式油杯,图 13 - 14 油环润滑,轴承是支承轴及轴上零件的重要零件, 主要用来减轻轴与支承间的摩擦与磨损, 并保持轴的回转精度和

12、安装位置。 轴承根据工作的摩擦性质, 可分为滑动摩擦轴承(简称滑动轴承)和滚动摩擦轴承(简称滚动轴承)两类。 滚动轴承具有摩擦系数小， 已标准化, 设计、 使用、 润滑、 维护方便等一系列优点, 因此在一般机械中广泛应用。 滚动轴承是标准化产品, 在一般机械设计中主要是根据具体的载荷、 转速、 旋转精度和工作条件等要求, 选择类型和尺寸合适的滚动轴承, 并进行轴承的组合设计。,13.4 滚动轴承,13.4.1 滚动轴承的结构 滚动轴承的典型结构如图13 - 15所示, 通常由外圈1、 内圈2、 滚动体3和保持架4组成。 内圈装在轴颈上, 外圈装在轴承座孔内, 多数情况下内圈与轴一起转动, 外圈

13、保持不动。 工作时, 滚动体在内外圈间滚动, 保持架将滚动体均匀地隔开, 以减少滚动体之间的摩擦和磨损。,图 13 - 15 滚动轴承的构造,实物,图 13-16 滚动体的种类,滚动体有球、 圆锥滚子、 圆柱滚子、 鼓形滚子和滚针等几种形状, 如图13 - 16所示。 滚动轴承的内、 外圈和滚动体采用强度高、 耐磨性好的含铬合金钢制造, 保持架多用软钢冲压而成, 也有采用铜合金或塑料保持架的。,实物,13.4.2 滚动轴承的类型 滚动轴承中, 滚动体与外圈接触处的法线与垂直于轴承轴心线的径向平面之间的夹角称为接触角, 如图13-17所示， 它是滚动轴承的一个重要参数。 1. 按滚动轴承承载方向

14、分类 (1) 向心轴承： 主要承受或只承受径向载荷, 其接触角为045； (2) 推力轴承： 主要承受或只承受轴向载荷, 其接触角为4590。,图 13-17 滚动轴承的接触角,2. 按滚动轴承滚动体形状分类 滚动轴承可分为球轴承和滚子轴承， 而滚子轴承又分为圆锥滚子轴承、 圆柱滚子轴承等。 3. 按滚动轴承工作时能否调心分类 滚动轴承可分为刚性轴承和调心轴承。 常用滚动轴承的主要类型、 尺寸系列代号及性能特点见表13 - 1。,表13 - 1 常用滚动轴承的主要类型、尺寸系列代号及性能特点（略）,13.5 滚动轴承的代号及选用,13.5.1 滚动轴承的代号 由于滚动轴承已标准化, 为了便于生

15、产和使用, 国家有关标准规定了滚动轴承的代号。 代号的构成情况见表13 - 2。,表 13 - 2 滚动轴承代号的构成,1. 基本代号 国家标准规定, 滚动轴承的基本代号由三部分构成， 如图13-18 所示。 (1) 内径代号： 用自右至左第1、 2位数字表示， 表示方法见表13 - 3。,图 13-18 滚动轴承的基本代号,表13 - 3 常用轴承的内径代号,(2) 直径系列代号: 即结构相同、 内径相同的轴承在外径和宽度方面的变化系列, 用右起第3位数字表示。 直径系列代号见表13 - 4。 各系列之间的尺寸对比如图13-19所示。 ,表13 - 4 向心轴承和推力轴承的常用尺寸系列代号,

16、图 13-19 直径系列对比,(3) 宽(高)度系列: 即结构、 内径和直径都相等的轴承, 在宽度方面的变化系列, 用右起第4位数字表示。 向心轴承和推力轴承的宽度系列代号见表13 - 4。 宽度系列为0系列时, 多数轴承此代号不标出(调心滚子轴承、 圆锥滚子轴承除外)。 (4) 类型代号: 轴承类型代号用数字或字母表示, 见表14 - 1。 圆柱滚子轴承、 滚针轴承分别用N、 NA表示, 其余都为数字表示。 用字母表示时, 类型代号与右边的数字代号之间空半个汉字的宽度。,2. 前置、 后置代号 前置、 后置代号是轴承在结构形式、 尺寸、 公差、 技术要求等有改变时, 在其基本代号前后添加的补充代号。 (1) 前置代号: 前置代号用字母表示, 如圆柱滚子轴承代号LN207中的L表示可分离轴承的内圈或外圈。 (2) 后置代号: 后置代号用字母和数字表示轴承的结构、 公差及材料的特殊要求等内容, 与左边的基本代号空半个汉字(代号中有“”、 “/”符号的除外)。 后置代号中部分轴承内部结构的代号见表