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1、第12章 轴 承,12.1 滑动轴承概述12.2 滚动轴承的结构、类型和代号12.3 滚动轴承类型的选择 12.4 滚动轴承的工作能力计算12.5 滚动轴承的组合设计,1.主要内容 轴承的类型、特点及应用。滑动轴承的材料、参数及结构。滚动轴承型号的确定及组合设计，轴承的安装、调整、润滑和密封等2.重点、难点提示 重点为滚动轴承的寿命计算及组合设计。难点是角接触滚动轴承轴向力的计算。 轴承是用来支承轴或轴上回转零件的部件,本章知识导读,12.1 滑动轴承概述,滑动轴承原理及摩擦状态,工作时轴承和轴颈的支承面间形成直接或间接接触摩擦的轴承，称为滑动轴承。,根据轴承所能承受的载荷方向不同，滑动轴承可
2、分为向心滑动轴承和推力滑动轴承。向心滑动轴承用于承受径向载荷;推力滑动轴承用于承受轴向载荷,12.1.1 滑动轴承的结构,是在机体上、箱体上或整体的轴承座上直接镗出轴承孔，并在孔内镶入轴套 优点:结构简单、成本低 缺点:轴颈只能从端部装入，安装和维修不便，而且轴承磨损后不能调整间隙，只能更换轴套,1.整体式滑动轴承,在轴承座和轴承盖的剖分面上制有阶梯形的定位止口，便于安装时对心。还可在剖分面间放置调整垫片，以便安装或磨损时调整轴承间隙。 这种轴承装拆方便，又能调整间隙，克服了整体式轴承的缺点，得到了广泛的应用。,（2）剖分式滑动轴承（对开式滑动轴承）,（3）调心式滑动轴承,当轴颈较宽（宽径比B
3、.d1.5）、变形较大或不能保证两轴孔轴线重合时，将引起两端轴套严重磨损，这时就应采用调心式滑动轴承。 利用球面支承，自动调整轴套的位置，以适应轴的偏斜。,（4）推力滑动轴承,推力滑动轴承用于承受轴向载荷。常见的推力轴颈形状 实心端面止推轴颈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。 空心端面止推轴颈和环状轴颈工作情况较好。载荷较大时，可采用多环轴颈。,12.1.2 轴瓦的结构和滑动轴承的材料,常用的轴瓦有整体式和剖分式两种结构。 整体式轴承采用整体式轴瓦，整体式轴瓦又称为轴套。 剖分式轴承采用剖分式轴瓦。,1.轴瓦的结构,轴瓦可以由一种材料制成，也可以在高强度材料的
4、轴瓦基体上浇注一层或两层轴承合金作为轴承衬，称为双金属轴瓦或三金属轴瓦 为了使轴承衬与轴瓦基体结合牢固，可在轴瓦基体内表面或侧面制出沟槽，,轴瓦材料,油沟形式（非承载区）,油孔和油沟的开设原则,（1）油沟的轴向长度应比轴瓦长度短，大约应为轴瓦长度的80%，不能沿轴向完全开通，以免油从两端大量泄漏，影响承载能力。（2）油孔和油沟应开在非承载区，以保证承载区油膜的连续性。,2.轴承的材料,轴承材料是指与轴颈直接接触的轴瓦或轴承衬的材料。对其材料的主要要求是: （1）具有足够的抗压、抗疲劳和抗冲击能力 （2）具有良好的减摩性、耐磨性和磨合性，抗粘着磨损和磨粒磨损性能较好 （3）具有良好的顺应性和嵌藏
5、性，具有补偿对中误差和其他几何误差及容纳硬屑粒的能力 （4）具有良好的工艺性、导热性及抗腐蚀性能等,（1）验算平均压强p,12.1.3 非液体摩擦滑动轴承的设计计算,1.径向滑动轴承的设计计算,2.推力滑动轴承的设计计算,1.润滑剂 （1）润滑油 润滑油是使用最广的润滑剂，我国润滑油产品牌号是按运动粘度（单位为mm2 .s，记为cSt，读作厘斯）的中间值划分的 例如L-AN46全损耗系统用油（机械油），即表示在40时运动粘度的中间值为46cSt（40时的运动粘度记为40 ）（2）润滑脂 润滑脂是由润滑油添加各种稠化剂和稳定剂稠化而成的膏状润滑剂,12.1.4 滑动轴承的润滑,2.润滑方法,滑动
6、轴承的润滑方法可按下式求得的k值选用。 当k2时，若采用润滑脂润滑，可用图（a）所示的旋盖式油杯或用图（b）所示的压配式压注油杯或图（c）所示的旋套式油杯定期加润滑油润滑。,当k216时，用图（d）所示的油芯式油杯或图（e）所示的针阀式注油杯进行连续的滴油润滑,当k1632时，用如图12-12所示的油环带油方式润滑，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,油环带油方式润滑,12.2 滚动轴承的结构、类型和代号,12.2.1 滚动轴承的结构 常见的滚动轴承一般由两个套圈（即内圈、外圈）、滚动体和保持架等基本元件组成。,12.2.2 滚动轴承的
7、特性和类型,1.滚动轴承的几个基本特性 （1）接触角 滚动轴承中滚动体与外圈接触处的法线和垂直于轴承轴心线平面的夹角，称为接触角。 越大，轴承承受轴向载荷的能力越大。,滚动轴承的接触角,（2）游隙,滚动体与内、外圈滚道之间的最大间隙称为轴承 的游隙。如图将一套圈固定，另一套圈沿径向的最大移动量称为径向游隙，沿轴向的最大移动量称为轴向游隙,（3）偏位角,轴承内、外圈轴线相对倾斜时所夹锐角，称为偏位角。能自动适应偏位角的轴承，称为调心轴承,2.滚动轴承的类型,（1）按滚动体的形状分 可分为球轴承和滚子轴承两大类 球轴承的滚动体是球形，承载能力和承受冲击能力小 滚子轴承的滚动体形状有圆柱滚子、圆锥滚
8、子、鼓形滚子和滚针等,（2）按滚动体的列数，滚动轴承又可分为单列、双列及多列滚动轴承（3）按工作时能否调心可分为调心轴承和非调心轴承。调心轴承允许的偏位角大（4）按承受载荷方向不同，可分为向心轴承和推力轴承两类,圆锥滚子轴承,滚针轴承,角接触球轴承,12.2.3 滚动轴承的代号,代号举例: 30210表示圆锥滚子轴承，宽度系列代号为0，直径系列代号为2，内径为50mm，公差等级为0级，游隙为0组 LN207.P63表示圆柱滚子轴承，外圈可分离，宽度系列代号为0（0在代号中省略），直径系列代号为2，内径为35mm，公差等级为6级，游隙为3组,12.3 滚动轴承类型的选择,1.载荷条件2.轴承的转
9、速3.调心性能4.允许的空间5.装调性能6.经济性,12.4 滚动轴承的工作能力计算,1.滚动轴承的载荷分析,滚动体与旋转套圈受周期性变化的脉动循环接触应力作用，固定套圈上A点受最大的稳定脉动循环接触应力作用,（1）疲劳点蚀:滚动体和套圈滚道在脉动循环的接触应力作用下，当应力值或应力循环次数超过一定数值后，接触表面会出现接触疲劳点蚀 （2）塑性变形:在过大的静载荷或冲击载荷的作用下，套圈滚道或滚动体可能会发生塑性变形 （3）磨损:在润滑不良、密封不可靠及多尘的情况下，滚动体或套圈滚道易产生磨粒磨损，高速时会出现热胶合磨损，轴承过热还将导致滚动体回火 另外，滚动轴承由于配合、安装、拆卸及使用维护
10、不当，还会引起轴承元件破裂等其他形式的失效，也应采取相应的措施加以防止,2.失效形式,（1）对于一般转速（nlim n10r.min）的轴承，疲劳点蚀为其主要的失效形式，应进行寿命计算。 （2）对于低速（n10r.min）重载或大冲击条件下工作的轴承，其主要失效形式为塑性变形，应进行静强度计算。 （3）对于高转速的轴承，除疲劳点蚀外，胶合、磨损也是重要的失效形式，因此除应进行寿命计算外，还要校验其极限转速。,3.计算准则,1.轴承寿命 在一定载荷作用下，滚动轴承运转到任一滚动体或套圈滚道上出现疲劳点蚀前，两套圈相对运转的总转数（圈数）或工作的小时数，称为轴承寿命2.基本额定寿命 一批相同的轴承
11、，在同样的受力、转速等常规条件下运转，其中有10%的轴承发生疲劳点蚀破坏（90%的轴承未出现点蚀破坏）时，一个轴承所转过的总转（圈）数或工作的小时数称为轴承的基本额定寿命。用符号L10 （106 r）或Lh（h）表示3.基本额定动载荷 基本额定动载荷是指基本额定寿命为L10 =106 r时，轴承所能承受的最大载荷，用字母C表示。 基本额定动载荷越大，其承载能力也越大。,12.4.2 基本额定寿命和基本额定动载荷,12.4.3 滚动轴承的寿命计算公式,滚动轴承的基本额定寿命（以下简称为寿命）与承受的载荷有关,基本额定寿命L10 与载荷P的关系曲线,轴承的基本额定动载荷C是在一定的试验条件下确定的
12、，对向心轴承是指纯径向载荷，对推力轴承是指纯轴向载荷。在进行寿命计算时，需将作用在轴承上的实际载荷Fr 、Fa 折算成与上述条件相当的载荷，即当量动载荷P。,12.4.4 滚动轴承的当量动载荷计算,1.角接触轴承的内部轴向力 角接触轴承存在着接触角，所以载荷作用线偏离轴承的宽度中心线，而与轴心线交于O点。 当受到径向载荷FR 作用时，作用在承载区内第i个滚动体上的法向力Fi 可分解为径向分力Fri 和轴向分力FSi 。各滚动体上所受轴向分力的总和即为轴承的内部轴向力FS,12.4.5 角接触轴承的轴向载荷,为了使角接触轴承能正常工作，一般这种轴承都要成对使用，并将两个轴承对称安装。,2.角接触
13、轴承轴向力Fa 的计算,为外圈窄边相对安装,两外圈宽边相对安装,12.4.6 滚动轴承的静强度计算,1.基本额定静载荷C0 轴承两套圈间相对转速为零，使受最大载荷滚动体与滚道接触中心处引起的接触应力达到一定值时的静载荷，称为滚动轴承的基本额定静载荷C0（向心轴承称为径向基本额定静载荷C0r ，推力球轴承称为轴向基本额定静载荷C0a ）2.当量静载荷P0 当量静载荷P0是指承受最大载荷滚动体与滚道接触中心处，引起与实际载荷条件下相当的接触应力时的假想静载荷。 其计算公式为 P0=X0 Fr +Y0 Fa 3.静强度计算 轴承的静强度计算式为 C0 S0P0,12.5 滚动轴承的组合设计,12.5
14、.1 滚动轴承的轴向固定,两端单向固定,一端双向固定、一端游动,两端游动式,单个轴承的轴向定位与固定,1.轴承间隙的调整 为保证轴承正常工作，装配轴承时一般要留出适当的间隙或游隙。常用的调整轴承间隙的方法有,（1）靠增减端盖与箱体结合面间垫片的厚度进行调整 （2)利用端盖上的调节螺钉改变可调压盖及轴承外圈的轴向位置来实现调整，调整后用螺母锁紧防松。这种方式适于轴向力不太大的场合,12.5.2 轴承组合的调整,在轴承安装以后，使滚动体和套圈滚道间处于适当的轴向预压紧状态，称为滚动轴承的预紧。预紧的目的在于提高轴的支承刚度和旋转精度,2.滚动轴承的预紧,轴承组合位置调整的目的，是使轴上的零件（如齿
15、轮等）处于准确的轴向工作位置。通常用垫片调整,3.轴承组合位置的调整,为保证支承部分的刚度，轴承座孔壁应有足够的厚度，并设置加强肋以增强支承刚度。,12.5.3 支承部位的刚度和同轴度,12.5.4 滚动轴承的配合,滚动轴承的配合是指轴承内圈与轴颈、外圈与轴承座孔的配合。因为滚动轴承已经标准化，轴承内孔与轴颈的配合采用基孔制，轴承外圈与轴承座孔的配合采用基轴制,1.轴承的安装 2.轴承的拆卸,12.5.5 滚动轴承的安装与拆卸,轴承的安装与拆卸,结构设计错误示例,1.滚动轴承的润滑 滚动轴承润滑的主要目的是减少摩擦与磨损，同时也有吸振、冷却、防锈和密封等作用。 常用的润滑剂有润滑油和润滑脂两种,12.5.6 滚动轴承的润滑和密封,2.滚动轴承的密封 滚动轴承密封的作用是防止外界灰尘、水分等进入轴承，并阻止轴承内润滑剂流失。密封方法可分为接触式密封和非接触式密封两大类。,
