轴承的类型与应用

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1、项目三 常用机械和机构 项目三 常用机械和机构 o任务一 常用铰链四杆机构的拆装 o任务二 活塞连杆组的拆卸 o任务三 顶置凸轮式气门传动组的拆卸 o任务四 齿轮传动装置的拆装 o任务五 手动变速器动力传递路线 o任务六 圆锥齿轮传动机构的拆卸 o任务七 蜗轮蜗杆传动机构的拆装 o任务八 带传动装置 o任务九 链传动装置 o任务十 健连接装置 o任务十一 销连接装置 o任务十二 螺纹连接件 o任务十三 轴的结构 o任务十四 轴承的类型与应用 任务十四 轴承是机器、仪表中的重要支承零件，其 主要作用是支承转动（或摆动）的运动部件， 保证轴和轴上传动件的回转精度，减少磨擦和 磨损。根据工作时磨擦性

2、质的不同，轴承分为 滑动轴承和滚动轴承两大类。在日常生活中我 们一般见到的轴承大都是滚动轴承，而汽车上 还大量应用着另一种轴承滑动轴承。各种 轴承一旦失效，将会影响轴的正常运转和轴上 零件的正常工作。通过对发动机曲轴的拆装， 了解和掌握轴承的相关知识。 任务导入任务导入 任务导入任务导入 o(1)了解轴承的分类和应用。 o(2)掌握滑动轴承的结构特点。 o(3)掌握滑动轴承的装配要求。 o(4)掌握滚动轴承的种类和结构特点。 o(5)掌握滚动的代号组成及失效形式。 任务要求任务要求 在滑动磨擦下运转的轴承称为 滑动轴承。 应用:高速、重载、要求剖分结构 等场合中，如汽轮机、离心式 压缩机、内燃

3、机、大型电机等 设备的主要轴承都采用滑动轴 承（用一实例说明） ；此外 ，在低速重载、冲击载荷较大 的一般机械中，如冲压机械， 农业机械和起重设备也广泛采 用滑动轴承（用一实例说明） 。 一、滑动轴承一、滑动轴承 1. 滑动轴承的特点、类型及应用 1.滑动轴承的工作转速特别高，但在这种转速下，滚动轴承的寿 命将大为降低。 2.要求对轴的支承特别精确的轴承。因为滑动轴承比滚动轴承中 影响精度的零件数要少，故可制造的更精确。 3.特重型轴承若采用滚动轴承，单件生产会导致造价很高。 4.承受巨大冲击和振动载荷的轴承。由于滑动轴承的轴瓦和轴颈 间存在的油层的缓冲和阻尼作用，因而显示出较滚动轴承更优越

4、的工作性能。 5.根据装配要求必须做成剖分式的轴承，如曲轴的轴承，在这种 场合，滚动轴承就无法满足要求。 6.当轴的排列较紧密时，由于空间尺寸的限制，必须用径向尺寸 较小的轴承。 7.在特殊工作条件下（如水或腐蚀性的介质中等）工作的轴承。 因为这时滚动轴承难以胜任。 按表面润滑情况，将摩擦分为干摩擦、边界摩擦和液 体摩擦三种摩擦状态。 干摩擦 在两摩擦表面不加任何润滑 剂时，所出现的固体表面直接接触的 摩擦，称为干摩擦。存在大量摩擦功 的损耗和严重磨损，表现为强烈的升 温，甚至轴瓦烧坏，因此在滑动轴承 中不允许出现干摩擦。 干摩擦 1. 滑动轴承的特点、类型及应用 边界摩擦 两摩擦表面有润滑油

5、的 存在，由于润滑油与摩擦表面的吸 附作用，在摩擦金属表面间形成极 薄的边界油膜。油膜厚度小于1m ，不足以将两金属表面分开，所以 相互运动时，两金属表面微观的高 峰部分仍将相互搓削，这种状态称 为边界摩擦。 边界摩擦 不能消除表面磨损，但可以减轻磨损。 这种状态的摩擦系数0.10.3。 1. 滑动轴承的特点、类型及应用 液体摩擦 若两摩擦表面间具有足 够的润滑油，而且能满足一定的条 件，则在两摩擦表面间可形成厚达 几十微米的压力油膜，能将相对运 动着的两金属表面隔开，此时，只 有液体之间的摩擦，称为液体摩擦 ，又称液体润滑。 液体摩擦 摩擦系数很小 0.0010.01 ，能 显著减少摩擦和磨

6、损。 1. 滑动轴承的特点、类型及应用 液体摩擦是最理想的情况，汽轮机等长期且高速旋转的 机器，应该确保其轴承在液体润滑条件下工作。在一般 机器中，摩擦表面多处于干摩擦、边界摩擦和液体摩擦 的混合状态，称为混合摩擦（或称为非液体摩擦）。 1. 滑动轴承的特点、类型及应用 左图为摩擦副的摩擦特 性曲线，这条曲线是由实验 得到的。无量纲参数 称为轴承的特性数，其中 为润滑油的动力粘度，n为 轴的每秒转数，p为轴承的 压强。随着 的不同， 摩擦副分别处于边界摩擦、 混合摩擦、液体摩擦状态。 1. 滑动轴承的特点、类型及应用 2. 滑动轴承的典型结构 对开式 整体式 油环轴承 推力滑动轴承 椭圆轴承和

7、多油楔轴承 带锥形表面轴套的轴承 对开式 对开式滑动轴承是独立使用的轴承的基本结构形式。采用它使得轴 的安装和拆卸都比较方便，轴承孔与轴间的间隙大小也可以在一定范围 内调整。 轴承中镶有轴瓦，它是与轴颈直接摩擦的一个重要零件。润滑油从上部 油孔中送入摩擦面间，由于作用在轴承上的径向载荷的方向不尽相同， 这种轴承的对开剖分面可制成水平的和45度斜开的两种，选用时应保证 径向载荷的作用线不超出中心线左右各35度。 对开式滑动轴承 斜开式滑动轴承 整体式 整体式滑动轴承又称轴套， 其结构比对开式的更为简单。这种 轴承在安装或拆卸时，轴或轴承需 要沿轴向移动，所以不便于安装， 有时甚至在结构上无法实现

8、。 此外，在磨损后轴承间隙也无法调整 ，有轴套的轴承因轴套与轴承座间无 轴向定位面，所以一般不允许承受轴 向载荷；无轴套的轴承当然更不允许 承受轴向载荷。 油环轴承 轴承上部开一槽，油环上部放在槽中并挂在旋转的轴 上，油环下部则浸入轴承的油室中。当轴转动时，即带动 油环旋转，于是把油带到轴上，再通过轴瓦上部的油槽流 到轴颈与轴瓦之间，这种轴承主要用于大型电机等固定设 备中，油室中油温的升高是限制这种轴承使用的主要因素 ，它的使用界限为滑动速度v=1013m/s。 推力滑动轴承 推力轴承用来承受轴向载荷，当与向心轴承联合使用时可 以承受复合载荷。有固定的推力轴承和活动扇面推力轴承两 种。固定的推

9、力轴承由轴承座和推力颈组成，轴颈结构形式 有实心式、环行、空心和多环行等几种。 一般机器上大多采用空心轴颈和多环轴颈。活动扇面推力 轴承工作时，扇形块可以自动调位以适应不同的工作条件。 固定式推力滑动轴承 可倾式推力滑动轴承 扇形块的放大图 椭圆轴承和多油楔轴承 为提高轴承的稳定性和油膜的刚度， 在高速滑动轴承中广泛使用了椭圆轴承和多 油楔轴承。 特点：即使在空载运转时轴和轴瓦间也存在 几个油楔； 提高了轴承的稳定性和油膜刚度。 带锥形表面轴套的轴承 轴套：外锥面及内锥面两种结构，可 以用轴套上两端的螺母使轴套沿轴向 移动，以调整轴承间隙的大小。圆锥 面的锥度通常为1:301:10 用在一般用

10、途的机床主轴上。 滑动轴承的分类 按其所能承受的载荷方向的不同 可分为： 向心轴承：承受径向载荷 推力轴承：承受轴向载荷 向心推力轴承：同时承受径向载 荷和轴向载荷。 滑 动 轴 承 滚 动 轴 承 向心滑动轴承 向心滑动轴承又称径向滑动轴承，主要承受径向载荷(径 向自动调心)，有整体式和剖分式两种结构。 剖分式向心滑动轴承 1轴承盖，2轴承座，3剖分式轴瓦，4联接螺栓 向心滑动轴承 特点 轴瓦内孔为圆柱形。 载荷方向向下，则下轴为承载区，上 轴为非承载区。 润滑油应由非承载区引入，所以在顶 部开进油孔。 在轴瓦内表面，以进油口为中心沿纵 向、斜向或横向开有油沟，以利于润 滑油均匀分布在整个轴

11、颈上。 轴瓦宽度与轴颈之比B/d称为宽径比，它是向心滑动轴承中 的重要参数之一，常取B/d=0.51.5。 进油口开在非承载区 向心滑动轴承 向心滑动轴承的布置方式 当载荷垂直向下或略有偏斜时，轴承的中分面常为 水平方向。若载荷方向有较大偏斜时，则轴承的中分面 也斜着布置，使中分面垂直于或接近垂直于载荷。 对开式滑动轴承 斜开式滑动轴承 向心滑动轴承 油沟形式 油沟的形式很多，一般油沟与轴瓦端面保持一定距离 ，以防止漏油。 油沟形式 推力滑动轴承 特点 轴上的轴向力应采用推力轴承来承受。止推面可以 利用轴的端面，也可以在轴的中段做出凸肩或装上推力盘 。两平行平面之间是不能形成动压油膜的，因此须

12、沿轴承 止推面按若干块扇形（612块）面积开出楔形。 固定式推力滑动轴承 可倾式推力滑动轴承 扇形块的放大图 3.轴瓦轴承衬 轴瓦及轴承衬的材料 轴瓦的结构 轴瓦及轴承衬的材料 能同时满足上述要求的材料很难找到，但应根据情况 满足主要使用要求。较常见的是用两层不同金属做成 的轴瓦，两种金属在性能上取长补短。在工艺上可以 用浇铸或压合的方法，将薄层材料粘附在轴瓦基体上 。粘附上去的薄层材料通常称为轴承衬。 根据轴承的工作情况，要求轴瓦材料具备以下性能： 摩擦系数小； 导热性好，热膨胀系数小； 耐磨、耐蚀、抗胶合能力强； 要有足够的机械强度和可塑性。 铸铁轻载、低速的轴瓦材料 轴承合金 (巴氏合金

13、) 锡基 铅基 锑锡、铜锡金属硬粒 锡基体或铅基体 综合性能好 机械强度较低 价格昂贵 轴承合金浇铸在钢或 铸铁的轴瓦基体上 铜合金 锡青铜 中速、中载或重载 铝青铜 低速重载 铅青铜 高速重载 1)金属材料，如轴承合金、铜合金、铝基合金和铸铁等； 常用的三大类轴承材料 粉末冶金铁或铜粉末混入石墨压制烧结而成，多孔性存油 用于载荷平稳、低速和加油不便场合 塑料、橡胶、尼龙等 摩擦系数小、耐磨、耐腐蚀、承载低、热变形大 3)非金属材料 2)多孔质金属材料 材料组成性能特点应用 轴承合金 (巴氏合金) Sn,Pb,Sb 合金 耐磨，导热性，油吸 附性好； 强度小，价格贵 重载，中高速 青铜Cu+S

14、n,Pb, Al 较硬，强度高，耐磨 ； 磨合性差 重载，中速 粉末冶金Fe+石墨 Cu+石墨 含油轴承； 韧性低 平稳载荷，无 冲击，中低速 铸铁HT、KT轴颈硬度轴瓦硬度轻载，低速 常用材料性能比较 轴瓦的结构 进油孔 油沟 薄壁轴瓦 厚壁轴瓦 4.润滑特点 润滑剂 润滑装置 润滑剂 轴承润滑的目的在于降低功耗，减少磨损，同时还起 到冷却、吸振、防锈等作用。轴承能否正常工作，和选用的 润滑剂正确与否有很大关系。 润滑剂分为液体润滑剂(润滑油)、半固体润滑剂(润滑 脂)、固体润滑剂等。 在润滑性能上，润滑油一般比润滑脂好，应用最广。 但润滑脂具有不易流失等优点，也常用。固体润滑剂除在特 殊场

15、合下使用外，目前正在逐步扩大使用范围。 液体润滑剂 是滑动轴承中应用最广的润滑剂。目前使用的润滑油大部分为石 油系润滑油（矿物油）。 粘度（动力粘度）：表征液体流动的内摩擦性能，是润滑油最重要 的物理性能，也是选择润滑油的主要依据，用表示（单位：Ns/m2，pa s）。流动液体内部的摩擦剪应力与的关系表达式： 牛顿液体流动定律 液体润滑剂 运动粘度：等于动力粘度与液体密度的比值。即 液体润滑剂 常用润滑油的主要性质 液体润滑剂 润滑油的粘度随温度的升高而降低。描述粘 度随温度变化情况的线图称为粘温图。 润滑油的粘度还随压力的升高而增大，但 压力不太大时（如小于10MPa），变化极微， 可忽略不

16、计。 选用原则：选用润滑油时，要考虑速度 、载荷和工作情况。对于载荷大、温度高 的轴承宜选用粘度大的油，载荷小、速度 高的轴承宜选用粘度较小的轴承。 外载大 难形成油膜 速度高 摩擦大 温度高 油变稀 比压大 油易挤出 选粘度高的油 选粘度高的油 选粘度低的油 选粘度高的油 润滑脂 在特殊情况下，使用润滑脂也可以形成将滑动表面完 全分开的一层油膜。由于其流动性极差，故无冷却效果，常 用在非液体摩擦轴承中那些要求不高，难以经常供油或者特 别低速重载及摇摆运动之处。 选择润滑脂的一般原则： 单位压力高和滑动速度低时，选择锥入度小一些的品种， 反之选择锥入度大一些的品种； 所用润滑脂的滴点一般应高于轴承工作温度约20-30度，以 免工作时润滑脂过多的流失； 在有水淋或潮湿的环境下，应选用防水性强的钙基或铝基 润滑脂，在温度较高时，应选用钙钠基或复合钙基润滑脂。 固体润滑剂及其它润滑剂 固体润滑剂：常用的固体润滑剂为石墨、二硫化钼、二 硫化钨