第17章 轴承 §17-1 滑动轴承的类型、结构及润滑 §17-2 滚动轴承的类型、结构及代号 §17-3 滚动轴承的选择计算 §17-5 滚动轴承的组合设计 §17-4 滚动轴承的润滑和密封 1）支承轴及轴上零件，并保持轴的旋转精度； 2）减少转轴与支承之间的摩擦和磨损 分类： 滚动轴承 轴承的功用： 滑动轴承 应用实例：汽轮机、离心式压缩机、内燃机、大型电 机、水泥搅拌机、滚筒清砂机、破碎机等机械常采用 滑动轴承 优点多，应用广 用于高速、高精度、重载、结 构上要求剖分等场合 一、 向心滑动轴承 组成：轴承座、轴套或轴瓦、联接螺栓等 §17-1 滑动轴承的类型、结构及润滑 整体式向心滑动轴承 剖分式向心滑动轴承 榫口 螺纹孔 轴承座 轴承 轴承座 轴承盖 联接螺栓 剖分轴瓦 薄壁轴瓦 轴瓦非承载区内表面开有进油口和油沟，以利于润滑油均匀分布 在整个轴径上 进油孔 油沟 F 厚壁轴瓦 整体轴套卷制轴套 轴承中分面常布置成与载荷垂直或接近垂直载荷倾斜时结构如图 大型液体滑动轴承常设计成两边供油的形式，既有利 于形成动压油膜，又起冷却作用 45˚ 油沟形式 宽径比B/d----轴瓦宽度与轴径直径之比。
重要参数 液体润滑摩擦的滑动轴承: B/d=0.5~1 非液体润滑摩擦的滑动轴承: B/d=0.8~1.5 B d 作用：用来承受轴向载荷 二、 推力滑动轴承 结构特点： 在轴的端面、轴肩或安装圆盘做成止推面 在止推环形面上，分布有若干有楔角的扇形快其数量 一般为6~12 ---倾角固定，顶部预留平台， 类型 固定式 可倾式 用来承受停 车后的载荷 ---倾角随载荷、转速自行 调整，性能好 FF 巴氏合金 绕此边线自 行倾斜 F 润滑剂和润滑装置 一、 润滑剂 作用：降低摩擦功耗、减少磨损、冷却、吸振、防锈等 分类 液体润滑剂----润滑油 半固体润滑剂----润滑脂 固体润滑剂 1. 润滑油 在用的大部分润滑油为矿物油（石油） 粘度----重要参数 在轴承中，润滑油最重要的物理参数 是粘度，它是选择润滑油的主要依据 粘度表征液体流动的内摩擦特性 A、B两板之间充满了液体，B板静止，A板水 平移动速度为v由于液体与金属表面的吸附 作用，A板表面的液体速度为v，而B板表面的 液体速度为0两板之间的速度呈线性分布 液体层与层之间摩擦切应力： τ=η du dy ----- 牛顿液体流动定律 η----液体的动力粘度，简称粘度量纲：力·时间/长度2 单位：N · s /m2 (Pa ·s) 或泊：1P=1 dyn · s /cm2 运动粘度： ν = η ρ 单位： m2 / s 或斯St：cm2 /s 或厘斯cSt：1St=100 cSt 实验结果： ox y y dy du 分析位置y处薄层的受力 A B 我国石油产品是用运动粘度标定的 表17-1 常用常用润滑油的主要性质 名 称 全损耗 系统用油 GB443-89 汽轮机油 GB11120-89 代 号 40 ℃的粘度 mm2/s L-AN7 6.12~7.48 -10 110 凝点 ≤ C 闪点(开式) ≥ C 用于高速底负荷机械、 精密机床、纺织纱锭的 润滑和冷却。
普通机床的液压油 用于一般滑动轴承、 齿轮、蜗轮的润滑 用于重型机床导轨、 矿山机械的润滑 用于汽轮机、发电机等 高速高负荷轴承和各种 小型液体润滑轴承 L-AN100 90~110 0 210 L-AN10 9.0~11.0 -10 125 L-AN15 13.5~16.5 -10 165 L-AN32 28.8~32.2 -10 170 L-AN46 41.4~50.6 -10 180 L-AN68 61.2~74.8 -10 190 L-TSA32 28.8~35.2 -7 180 L-TSA46 41.4~50.6 主要用途 0.08 0.07 0.06 0.05 0.04 0.03 0.02 0.01 30 40 5060 70 80 90 ℃ η 2. 润滑脂 润滑油的特性： 1）温度 t ↑ 2）压力p ↑ 选用原则： 1) 载荷大、温度高的轴承 ，宜选用粘度大的油； 2) 载荷小、转速高的轴承 ，宜选用粘度小的油； ----润滑油与各种稠化剂 （钙、钠、铝、锂等金属 皂）混合稠化而成。
优点：密封简单、不需要经 常添加、不易流失；对速度 和温度不敏感，适用范围广 → η ↓ 但p 350 ℃才开始氧化， 可在水中工作 -----摩擦系数低，使用温度范围广 (-60~300 ℃)，但遇水性能下降 -----摩擦系数低，只有石墨的一半 使用方式： 1.调和在润滑油中； 2.涂覆、烧结在摩擦表面形成覆盖膜； 3.混入金属或塑料粉末中烧结成型 其应用日渐广泛 二、润滑装置 1. 油杯 针阀 式油 杯 旋盖式油杯 脂用 压注式油杯 弹簧 盖油 杯 2. 油环 滚动轴承的 §17-2 滚动轴承的结构、类型和代号 各零件的作用： 外圈：支撑零件或轴系 ； 保持架: 将滚动体分开 内圈：支撑轴； 滚动体：滑动滚动； 硬度和接触疲劳强度↑ 、耐磨性和冲击韧性↑ 用含铬合金钢制造，经热处理后硬度达：61~65HRC 工作表面需经磨削或抛光 保持架：低碳钢，冲压制成高速轴承：有色金属或塑料 滚动轴承的组成：外圈、内圈、滚动体、保持架 内外圈上有滚道，当内外圈相对旋转时，滚动体将沿着滚道滚动 装在机座或零件轴孔内； 滚动副的材料要求： 优点：摩擦阻力小、启动灵敏、效率高、润滑简便、 和易于互换等。
缺点：抗冲击能力差、高速时出现噪音 滚动轴承按其承受载荷 的方向（接触角）和滚 动体的形状分类 接触角：滚动体与外圈接触处的法线与垂直于轴承轴 心线的平面之间的夹角称为公称接触角 接触角 ↑ → 轴向承载能力 ↑ α= 0˚ 表17-2 各类轴承的公称接触角 轴承类型 公称接触角 向心轴承主要承受径向载荷推力轴承主要承受轴向载荷 径向接触角接触轴向接触角接触 0˚ eFa / Fr ≤ e XYXY 0.345 0.22 1.99 0.689 0.26 1.71 1.03 0.28 1.55 1.38 0.30 0.56 1.45 1 0 …… …… …… 0.178 0.38 1.47 0.357 0.40 1.40 0.714 0.23 1.30 1.07 0.46 1.23 α= 15˚ 1.43 0.47 0.44 1.19 1 0 …… …… …… 角 接 触 球 轴 承 α= 25˚ ---- 0.68 0.41 0.87 1 0 α= 40˚ ---- 1.14 0.35 0.57 1 0 圆锥滚子轴承(单列) ---- 1.5tgα 0.4 0.4ctgα 1 0 调心球轴承(双列) ---- 1.5tgα 0.65 0.65ctgα 1 0 (单列) 五、角接触向心轴承轴向载荷的计算 受力分析： Fr 由于α的存在，即使在径向载荷的作用下， 其接触力可分解为径向和轴向两个分量。
Fi = F’i +F”i F’i F”i α F’ 总轴向力F’= ∑ F’i 为使内部轴向力平衡，以免轴串动，这种轴承应: 成对使用，对称安装下面分两个轴承面对面或背对背安装两种情况进行详细分析 Fi 表17-13 角接触向心球轴承 轴承类型 角接触向心球轴承 F’ eFr 0.68Fr 1.14Fr 圆锥滚子轴承 α= 15˚ α= 25˚ α= 40˚ Fr / (2Y) Y是 的轴向系数e Fr Fa ----内部轴向力 F’的近似值可按 如下近似公式计算 第i个滚动体 1.若 FA+ F’2 F’1 压紧端：Fa1 = FA+ F’2 放松端：Fa2 = F’2 2.若 FA+F’2 F’1 则有： 结论与正装相同！ 压紧端：Fa1 = FA+ F’2 放松端：Fa2 = F’2 2.若 FA+F’2 F’1 ,则有： 放松端： Fa1 = F’1 压紧端： Fa2 = F’1 - FA 一、滚动轴承的润滑 润滑剂 润滑目的--减小摩擦、减轻磨损，吸振、降温、降噪 §17-4 滚动轴承的润滑和密封 密封目的--防止灰尘、水分进入轴承，阻止润滑剂流失。
润滑脂 润滑油 固体润滑剂 用于特殊场合 用速度因素dn 值作为选择润滑剂的条件: --- 常用 --- 高速、高温 当dn (1.5~2) ×105 mm·r/min时，采用脂润滑，否则 用油润滑 脂润滑优点：不容易流失、便于密封和维护，充填一 次，可运转较长时间 油润滑优点：摩擦阻力小、能散热，可在高速、高温环 境下使用 dn间接反映了轴颈的圆周速度 二、滚动承的密封 润滑油的选择： 润滑油的粘度根据速度因素 dn和工作温度t来确定 1000000 500000 200000 100000 50000 20000 10000 -40-20 0 20 4060100 12080 dn/(mm·r/min) t / ℃ 润滑油粘度的选择 5cSt(40℃时) 10 20 65 110 250 400 滚动承的密封方式的选择与润 滑的种类、工作环境、温度、 密封表面的圆周速度有关 分类 接触式 非接触式 组合式密封 毛毡圈密封 密封圈密封 间隙密封 迷宫式密封 ---毛毡迷宫式密封 例如： dn=100000，t=90 ℃ 可用 110 号润滑油 110 毛毡圈密封 适用场合： 脂润滑，要求环境清洁， 轴颈圆周轴速度v4~5 m/s ，工作温度不超过90℃ 矩形断面的 毛毡圈被安 装在梯形槽 内，它对轴 产生一定的 压力而起到 密封作用。
适用场合： 脂或油润滑，轴颈圆周轴 速度v4~5 m/s，工作温 度: -40~100℃ (a) (b) 防漏油防灰尘 密封圈密封 密封圈用皮革、塑 料或耐油橡胶制成 ，有的具有金属骨 架，有的没有，制 成标准件 密封唇朝 里，目的 是防漏油 密封唇朝外， 主要目的是防 灰尘、杂质 接触式密封： 适用场合： 脂润滑，要求环境干燥清洁 靠轴与端盖之间的细小环形间 隙密封，间隙愈小愈长，效果 愈好，间隙取0.1~0.3 mm 间隙封圈 (a)(b) δ=0.1~0.3 mm δ 非接触式密封： δ 适用场合：脂润滑或油润滑，工作温度不高于密封用 脂的滴点密封效果可靠 图b为轴向曲路，因考虑 到轴受热后会变长，间隙 取δ =1.5~2 mm 迷宫式封圈 δ=0.1~0.2 mm (a)(b) δ δ=1.5~2 mm δ 将旋转件与静止件 之间的间隙做成迷 宫形式，并在间隙 中充填润滑油或润 滑脂以加强密封效 果分为径向和轴 向两种结构 适用场合：适用于脂润滑或油润滑，密封效果可靠 也可以把多种密封形式组合在一起这 是组合密封的一种型式----毛。