第十一章支承课件

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1、第十一章 支承,第一节 概 述,支承由两个基本部分组成：,1运动件,2承导件,按照摩擦的性质，可将支承分为四类,1滑动摩擦支承,2滚动摩擦支承,3弹性摩擦支承,4流体摩擦支承,此外,还有静电支承和磁力支承,第二节 滑动摩擦支承,轴颈和轴承表面间为滑动摩擦,滑动摩擦支承类型:,按摩擦性质,非液体摩擦支承边界摩擦和混合摩擦,液体摩擦支承轴颈与轴承表面完全被一层油膜隔开,按支承形状,圆柱形 ,圆锥形 ,球 形,顶 尖,轴 尖,一、圆柱形支承,应用最广泛，是由圆柱形的轴承和被包容在其中的轴颈所组成，其接触表面为内外圆柱面。,特点：,1）接触面积较大，承载能力较大，耐磨损,2）由于轴颈与轴承间必定有间隙

2、，放置中精度较差，且磨损后，间隙如增大，精度更低。,3）摩擦力矩较大,4）对温度变化较敏感,（一）圆柱形支承的结构和材料,1轴颈结构,2支承结构,（1）整体式圆柱形支承,特点：结构简单，但磨损的间隙无法调整，影响回转精度，适于低速轻载（仪表和小功率传动中）,（2）剖分式圆柱形轴承结构,组成：轴承座，轴承盖，剖分式上下轴瓦，螺栓,特点：承载能力大，结构尺寸大，调整、修理和装配比较方便，一般用于支承功率传动的轴。,3轴承材料,1)轴颈同轴淬火 HRC=50-60，耐磨且摩擦系数小,2)轴承(轴瓦和轴套)材料:应与轴颈材料不同以利于减少,轴瓦和轴套常用材料：,2)黄铜和青铜：减摩性和耐磨性好,1)铸

3、铁:适合于低速轻载,3)陶瓷合金 (粉末冶金)含油轴承,4)轴承合金(巴氏合金)作轴承衬,5)非金属材料工程塑料,（二）圆柱面支承的润滑,润滑油：圆柱面支承常用 润滑脂：流动性小，不易流失，不便经常加油处,（三）圆柱面支承的设计和计算,1摩擦力矩计算,-控制磨损、摩擦产生的热量,只受径向载荷Fr,只受轴向载荷Fa,2圆柱面支承尺寸的计算,按照抗弯强度计算,3圆柱形支承的技术条件,配合种类，精度等级，表面粗糙度和几何形状误差,考虑材料、转速、载荷大小、精度要求及装拆等,1)轻载低速，高精度H7/h6，H6/h5，H7/g6，H6/g5 间隙配合（较小），需经研磨,2)中载，较高精度H7/f7，H

4、8/f8,中载，精度较低时为:H8/d9,轴颈表面粗糙度,轴承孔或轴承衬表面粗糙度,二、其它型式滑动摩擦支承,1顶针支承,1）摩擦半径较小，故摩擦力矩较小。,2）圆锥面定位、间隙又可调，置中精度较高。,3）线接触，允许轴颈轴线有一定程度倾斜,4）润滑油常从接触面处被挤掉，易磨损，磨损后，精度降低。,适于低速轻载的场合,2轴尖支承,轴颈端面是半径很小的球面，叫轴尖。轴承底部为约半径稍大的内球面。,特点：,1）置中精度和方向精度均较低,2）点接触，抗磨损能力不高,3）摩擦力矩小（摩擦半径小）,用于测量力矩很小的测量仪表中,3球面支承,由带球形轴颈的运动件和具有内锥面或内球面的承导件（轴承）所组成,

5、除能绕自身的轴线转动外，还可在通过轴线的锥面内摆动,常用于做各种调节螺钉的支承、仪器支架、天线等结构，用在不重要的场合。,第三节 滚动摩擦支承,1组成： 外圈，内圈，滚动体和保持架,通常内圈装在轴颈上随轴一起旋转，外圈与轴承座孔装在一起支承作用。,2滚动轴承的类型,按滚动体的形状：,1）球轴承（滚珠轴承）,2）滚子轴承（圆柱滚子、圆锥滚子、球面滚子、滚针轴承）,滚子轴承承载能力高，极限转速低,球轴承 承载能力低，极限转速高,表112,按承载情况:,1）向心轴承主要承受径向载荷,2）向心推力轴承同时承受径向和轴向载荷,3）推力轴承主要承受轴向载荷,角接触球轴承7,圆锥滚子轴承3,最常用几种 ：,

6、深沟球轴承（向心球轴承）6,前置代号 （字母）,基本代号（数字、字母）,后置代号 (字母+数字),五 四 三 二 一, 轴承分部件代号, 内径代号, 宽度系列代号, 直径系列代号, 类型代号, 其他代号, 公差等级代号, 特殊轴承材料代号, 保持架及材料代号, 密封与防尘代号, 内部结构代号, 游隙代号,（二）滚动轴承的代号,1、基本代号,（1）轴承类型,1 3 5 6 7N,深沟球轴承,圆锥滚子轴承,角接触球轴承,调心球轴承,圆柱滚子轴承,推力球轴承,基本代号右起五位,（2）尺寸系列,基本代号右起三、四位,宽度系列右起第四位,0系列（正常宽度）可省略,数字 0 9,直径系列右起第三位,数字

7、0 9,（3）轴承的内径右起一二位数字,a) d=10, 12, 15, 17mm 时,代号 00 01 02 03,b) d= 20 480mm 时,d=代号5(mm),c) d500mm，d=22，28，32mm 时,代号 = 内径尺寸,直径代号 / 内径代号,2、前置代号表示轴承的分部件，用字母表示,L可分离轴承的可分离内圈或外圈,K轴承的滚动体与保持架组件,R不带可分离内圈或外圈的轴承,NU表示内圈无档边的圆柱滚子轴承,3、后置代号,轴承的结构、公差、游隙及材料的特殊要求等,（1）内部结构代号,C、AC、B角接触球轴承的接触角,（2）密封、防尘与外部形状变化代号,（3）轴承的公差等级,

8、精度高 低,代号 /P2、/P4、/P5、/P6、/P6X、/P0,公差等级 2 4 5 6 6X 0,普通级可省略,例如：RS-骨架式橡胶密封圈.,（4）配置代号成对安装轴承有三种安装型式,/DB背靠背，/DF面对面，/DT串连安装,（3）游隙代号,/C1 /C2 (省略不标) /C3 /C4 /C5 小 基本 大,（三）滚动轴承的载荷分布，失效形式和计算准则,1滚动轴承的载荷分布,承受纯Fa认为载荷由各滚动体均匀承受,承受径向载荷Fr 上半圈不承受 下半圈受Fr,2、滚动轴承的失效形式和计算准则,主要失效形式：,1）疲劳点蚀,安装润滑和维护良好,2）塑性变形,转速很低或作间歇摆动,3）磨损

9、,润滑不良、 密封不严、 多尘条件,磨损造成: 轴承游隙加大 运动精度降低 振动和噪音增加,计算准则：,一般轴承疲劳寿命计算（针对点蚀） 静强度计算,低速或摆动轴承只进行静强度计算,高速轴承进行疲劳寿命计算、校验极限转速,(四) 滚动轴承的寿命计算,1、基本额定寿命和基本额定动载荷,轴承寿命,基本额定寿命L10,同一批轴承在相同工作条件下工作，其中90%的轴承在产生疲劳点蚀前所能运转的总转数L10（以106为单位）或一定转速下的工作时数 Lh,轴承的基本额定寿命L10=1时， 轴承所能承受的载荷，,基本额定动载荷C,由试验得到,2、当量动载荷P（实际载荷）,1)对只能承受径向载荷Fr的轴承,P

10、 = R,3)同时受径向载荷Fr和轴向载荷Fa的轴承,2)对只能承受轴向载荷Fa的轴承,P = A,P = X Fr +Y Fa,X径向载荷系数 Y轴向载荷系数,表11-7,引入载荷系数 fp 表11-8,P = fp Fr P = fP Fa P = fP ( XFr + Y Fa ),附加轴向力Fs和实际轴向力Fa的计算,角接触轴承,轴承受Fr时，载荷区内，各滚动体产生附加轴向力FSi,各FSi力的合力FS附加轴向力 大小见表119,附加轴向力Fs的计算,方向，同开口方向,实际轴向载荷Fa的确定,（1）当,轴有向左移动的趋势,轴承1被“压紧”，轴承2被“放松”,轴承1上的派生轴向力由Fs1

11、增大到FA+Fs2, 阻止轴左移,轴承2上的轴向力，力平衡 本身的派生轴向力,轴承1的实际轴向载荷为,外部轴向力,（2）当,轴有右移的趋势，轴承2被“压紧”，轴承1被“放松”,轴承2上的派生轴向力由Fs2增大到 Fs1-FA, 阻止轴右移,轴承2实际所受的轴向力为,轴承1实际所受的轴向力，由力的平衡条件 本身派生轴向力,结论：实际轴向力Fa的计算方法,1）分析轴上派生轴向力和外加轴向载荷，判定被“压紧”和“放松”的轴承,2）“压紧”端轴承的轴向力等于除本身派生轴向力外，轴上其他所有轴向力代数和,3）“放松”端轴承的轴向力等于本身的派生轴向力,确定好Fa1和Fa2后，可计算其当量动载荷,3、轴承

12、寿命计算,载荷与寿命的关系,=3 球轴承 = 10/3 滚子轴承,寿命指数,代入一组数据求解,P=C L10=1（106r）,或,当工作t120时，因金属组织硬度和润滑条件等的变化，轴承的基本额定动载荷C有所下降,引入温度系数 f t 表11-11,当P、n已知，预期寿命为Lh ， 则要求选取的轴承的额定动载荷为,选轴承型号和尺寸,（五）滚动轴承的静强度,1、基本额定静载荷C0,当轴承转速很低或作间歇摆动时，轴承的失效形式为塑性变形,2、按静载选择轴承的条件,（六）滚动轴承的极限转速n lim,情况不同时，修正极限转速,nlim适用于0级公差，润滑正常，载荷P0.1C，向心（推力）轴承只受径（

13、轴）向载荷,（七）滚动轴承部件的结构设计,设计滚动轴承部件时，除了要正确选择轴承的类型和型号，还要进行组合结构设计。,1轴承的固定,滚动轴承单向固定,（1）两端固定,（2）一端固定，一端游动,2轴承的配合,滚动轴承内圈与轴的配合采用基孔制 轴承外圈与外壳配合采用基轴制,配合原则：1）动圈紧配合m6,n6, k6, js6,不动圈松配合J7，H7，G7,高速重载有冲击振动,要求回转精度高,轴承作游动支承时,需经常拆卸或更换的轴承,2）较紧配合的适用场合,3）较松配合的适用场合,3滚动轴承游隙的调整,轴承游隙过大，承受载荷的滚动体数量寿命降低；旋转精度振动，噪声,轴承游隙过小，易磨损，发热，寿命,

14、控制，调节游隙可用端盖处垫片的厚度来调节,4滚动轴承的预紧,滚动轴承装配时，使内、外圈滚道和滚动体表面保持一定的初始弹性变形，无游隙，提高旋转精度,如：长短套筒,5滚动轴承的润滑,a)油润滑：内摩擦小，适用于高速、高温、易渗漏、需良好的密封装置,b)脂润滑：不渗漏、不需经常添加、密封简单、摩擦系数大、受温度影响大,c)固体润滑剂:作为润滑剂的添加剂或粘接在滚道上,6滚动轴承的密封,目的：防止润滑剂的流失和外界灰尘、水分的侵入,1）毡圈密封,2）皮碗密封,3）间隙密封,4）迷宫密封,斜齿轮轴系安装,锥齿轮轴系安装,本章重点,1、按照摩擦性质，支承的分类 2、滑动摩擦支承常用的材料有哪些种？ 3、

15、滚动轴承通常由哪四部分组成？ 4、滚动轴承的代号 5、滚动轴承基本额定寿命和基本额定动载荷的定义 6、附加动载荷、实际轴向力、当量动载荷、轴承寿命的计算 7、滚动轴承游隙的调整，预紧，润滑与密封,第十一章,结束,10-7题： 减速器输出轴轴系改错正确答案,1,2,3,4,5,6,7,8,二、其它类型的滚动摩擦支承,可以没有保持架，内座圈和外座圈。,钢球的滚动面直接在与钢球作相对运动的零件上做出，用标准的钢球散装在滚道内,（一）填入式滚珠支承,无保持架和内圈，较小的径向外廓尺寸,填入式滚珠支承安装结构：,外圈为单独的零件，利用螺纹和支承板联接，轴向位置与间隙容易调整。,特种填入式滚珠支承，结构紧

16、凑，常用作镜筒、圆形工作台的支承,（二）密珠支承,滚珠有规律地按多头螺线的地分布在内外圈表面上，数量较多，每粒滚珠在运动时滚道互不重复,内、外环和滚珠的局部误差对支承旋转精度的影响较小,回转精度较高，用于光学分度头分度机构中,第六节 精密轴系,精密轴系,以各种支承组合为主体形成的部件，可使零部件精确地绕某轴线转动（旋转精度高，载荷小，转速低）,要求：1）旋转精度,置中精度运动件某一截面中心的偏移量,方向精度运动件中心线的偏角,2）刚度,3）转动的灵便性,几种常见的精密轴系,一、圆柱形轴系,影响旋转精度：柱形轴和轴套的间隙，几何形状误差，温度变化,（一）间隙的影响,偏转角（方向精度）有间隙，轴线可能偏转,间隙，L工作长度 ， kS弧秒换算系数 206265/rad, ，受加工工艺限制不能小，另转动不方便,L ,（二）零件圆度的影响,通常圆度和间隙同时存在的,X方向偏移量,Y方向偏移量,x方向偏转角,y方向偏转角,（三）温度的影响,温度