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1、滚动轴承的基本类型和特点,滚动轴承的选择计算,第十七章 轴承,滚动轴承,滚动轴承的润滑和密封,滚动轴承的组合设计,滚动轴承的代号,轴承的功用,支承轴及轴上零件，并保持轴的旋转精度,减少转轴与支承之间的摩擦和磨损,轴承的分类,滚动轴承,滑动轴承,用于高速、高精度、重载、结构上要求剖分等场合,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,按表面润滑情况，摩擦可分为以下几种状态,1、干摩擦,固体表面直接接触,功耗,磨损,温度,烧毁轴瓦,滑动轴承中不允许出现干摩擦,2、边界摩擦,表面间有润滑油存在，但不足以将两金属表面完全分开，其表面微观高峰部分仍将相互搓
2、削,比干摩擦的磨损轻,3、液体摩擦,有充足的润滑油将两金属表面隔开，彼此不直接接触,摩擦系数小,一、向心滑动轴承,17.1 滑动轴承概述,整体式向心滑动轴承,轴承座,轴承,轴承座,轴套或轴瓦,联接螺栓,基本组成,滑动轴承,向心滑动轴承,推力滑动轴承,承受径向力,承受轴向力,剖分式向心滑动轴承,整体式向心滑动轴承,剖分式向心滑动轴承,螺纹孔,轴承座,轴承盖,联接螺栓,剖分轴瓦,整体轴套,卷制轴套,薄壁轴瓦,厚壁轴瓦,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,三 轴承及轴承衬材料,轴瓦材料应具备的性能：,1）摩擦系数小；,2）导热性好，热膨胀系数小；,3
3、）耐磨、耐腐蚀、抗胶合能力强；,4）有足够的机械强度和塑性。,能同时满足上述要求的材料是难找的，较常用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,常见的轴瓦和轴承衬材料：,1、轴承合金（白合金、巴氏合金）,f 小，抗胶合性能好、对油的吸附性强、耐腐蚀性好、容易跑合、是优良的轴承材料，常用于高速、重载的轴承,优点,缺点,价格贵、机械强度较差,只能作为轴承衬材料浇注在钢、铸铁、或青铜轴瓦上,2、青 铜,优点,缺点,青铜强度高、承载能力大、耐磨性和导热性都优于轴承合金。工作温度高达250,可塑
4、性差、不易跑合、与之相配的轴颈必须淬硬,青铜可以单独制成轴瓦，也可以作为轴承衬浇注在钢或铸铁轴瓦上,铝青铜,铅青铜,锡青铜,中速重载,中速中载,低速重载,3）具有特殊性能的轴承材料,含油轴承,用粉末冶金法制作的轴承，具有多孔组织，可存储润滑油。可用于加油不方便的场合,用于不重要、低速轻载轴承,铸 铁,具有较大的弹性，能减轻振动使运转平稳，可用水润滑。常用于潜水泵、沙石清洗机、钻机等有泥沙的场合,橡胶轴承,具有摩擦系数低、可塑性、跑合性良好、耐磨、耐腐蚀、可用水、油及化学溶液等润滑的优点,塑料轴承,导热性差、膨胀系数大、容易变形。为改善此缺陷，可作为轴承衬粘复在金属轴瓦上使用,缺 点,17.2
5、非液体摩擦滑动轴承的计算,维持边界油膜不遭破裂，是非液体摩擦滑动轴承的设计依据,1、轴承的压强 P,限制轴承压强 P，以保证润滑油不被过大的压力挤出，从而避免轴瓦产生过渡的磨损,2、轴承的pv值,pv与功耗成正比，它表征了轴承的发热因素，pv越大，温升越高，越容易引起油膜的破裂,pv,一、向心轴承,二、推力轴承,p,pvm=pv,p,pvm=pv,17.4 滚动轴承概述,滚动轴承的组成,外圈,内圈,滚动体,保持架,支撑轴,支撑零件或轴系,滑动滚动,将滚动体分开,滚动副的材料要求：,硬度和接触疲劳强度、耐磨性和冲击韧性含铬合金钢制造，经热处理后硬度达：61-65HRC。工作表面需经磨削或抛光。,
6、保持架,低碳钢，有色金属或塑料,滚动轴承的优点,摩擦阻力小、启动灵敏、效率高、润滑简便、易于互换等。,滚动轴承的缺点,抗冲击能力差、高速时出现噪音,滚动轴承通常按其承受载荷的方向（或接触角）和滚动体的形状分类,滚动轴承的分类,17.4.4 滚动轴承的基本类型和选择,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,=0,轴承类型,按载荷方向分,按滚动体形状分,向心轴承,推力轴承,圆柱滚子,圆锥滚子,球面滚子,滚针,球轴承,滚子轴承,分类：,调心滚子轴承20000C,低,0.5 2,能承受很大的径向载荷和少量轴向载荷。承载能力大，具有调性能。
7、,圆锥滚子轴承30000,中,2,能同时承受较大的径向、轴向联合载荷。因线性接触，承载能力大，内外圈可分离，装拆方便，称对使用。,推力球轴承50000,低,不允许,只能承受轴向载荷，且作用线必需与轴线重合。分为单、双向两种。高速时，因滚动体离心力大，球与保持架摩擦发热严重，寿命较低，可用于轴向载荷大、转速不高之处。,a)单向,调心滚子轴承20000C,低,0.5 2,能承受很大的径向载荷和少量轴向载荷。承载能力大，具有调性能。,圆锥滚子轴承30000,中,2,能同时承受较大的径向、轴向联合载荷。因线性接触，承载能力大，内外圈可分离，装拆方便，称对使用。,推力球轴承50000,低,不允许,只能承
8、受轴向载荷，且作用线必需与轴线重合。分为单、双向两种。高速时，因滚动体离心力大，球与保持架摩擦发热严重，寿命较低，可用于轴向载荷大、转速不高之处。,a)单向,几点说明,1、承载能力,滚子轴承(1.5-3)球轴承,当d 20 mm时，两者承载能力接近，宜采用球轴承。,大载荷采用滚子轴承,=0,滚动体为滚子，则只能承受径向载荷；若滚动体为球，可承受一定的轴向载荷。,0 45,承受径向载荷为主；,45 90,承受轴向载荷为主；,=90,只能承受轴向载荷。,2、极限转速,转速过高,温度,润滑失效,滚动体回火或胶合破坏,滚动轴承在一定载荷与润滑条件下，允许的最高转速,极限转速,3、角偏差,轴承由于安装误
9、差或轴的变形等都会引起内外圈中心线发生相对倾斜。其倾斜角称为角偏差。,角偏差,影响轴承正常运转,17.4.5 滚动轴承的代号,宽(高)度系列代号,直径系列代号,类型代号,尺寸系列代号,注：代表字母；代表数字,成套轴承分部件代号,1、前置代号成套轴承分部件代号；,2、基本代号表示轴承的基本类型、结构和尺寸；,类型代号 左起第一位，为0（双列角接触球轴承）则省略。,内径代号,内部结构改变、公差等级及其他,推力球轴承50000,滚针轴承a)NA0000b)RNA0000,尺寸系列代号左起第二、三位,特轻 轻 中 重,内径代号 基本代号左起第四、五位,后置代号 用字母（或加数字）表示,实例：说明滚动轴
10、承 62203 和 7312AC/P6 的含义,6 2 2 03,7(0)3 12 AC/P6,17.5 滚动轴承的失效形式和选择计算,一、滚动体的受力分析,受纯径向载荷Fr时，上半圈滚动体不受力；,下半圈各滚动体受力大小方向均不同。,可以导出,受纯轴向载荷时，各滚动体受力相同；,二、失效形式,疲劳破坏,永久变形,早期磨损,胶 合,内外圈和保持架破裂,维护保养不当而造成,工作过程中，滚动体相对内外圈不断转动，因此滚动体和滚道接触表面受脉动循环变应力，产生疲劳点蚀。,当轴承转速很低或间歇摆动时，不会产生疲劳损坏。但很大的静载荷或冲击载荷作用下，会使滚道和滚动体产生永久变形，从而使轴承在运转过程中
11、产生剧烈振动和噪音而失效。,三、轴承寿命,定义：轴承在一定转速下，其中任何零件出现疲劳扩展迹象之前的工作小时数称为：轴承寿命,可靠度：一组相同轴承能达到或超过规定寿命的百分比.,基本额定寿命：一组同一型号轴承，在同一运转条件下，其可靠度R为90%时，能达到或超过的寿命L(Lh),在到达额定寿命时，有90%的轴承没坏，只损坏了10%。,当一套轴承运转达到一百万转时，轴承所能承受的载荷C。,向心轴承记为：Cr,推力轴承记为：Ca,基本额定动载荷,大量试验得如下关系,P当量动载荷,寿命指数：,球轴承,滚子轴承,用小时表示,四、当量动载荷的计算,滚动轴承的基本动载荷是在一定的实验条件下确定的。对于向心
12、轴承是指轴承承受纯径向载荷；对于推力轴承是指承受中心轴向载荷。实际情况可能既受径向载荷又有轴向载荷，则必须将实际载荷换算成与实验条件相同的载荷后，才能和基本额定动载荷进行比较。换算后的载荷是一种假定载荷，称为当量载荷。,含义：当量动载荷是一种考虑径向载荷与轴向载荷双重影响，经换算后的假想载荷。其效果与某一个基本额定动载荷相当。,计算公式：,P=X Fr+Y Fa,X径向动载荷系数；,Y轴向动载荷系数,向心轴承：,P=Fr,推力轴承：,P=Fa,五、角接触向心轴承轴向载荷的计算,受力分析：,Fi=Fi+F”i,总轴向力 F=Fi,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,内
13、部轴向力,1、若 FA+F2 F1,压紧端：Fa1=FA+F2,放松端：Fa2=F2,2、若 FA+F2 F1,放松端：Fa1=F1,压紧端：Fa2=F1-FA,外圈窄边相对安装(正装),结论：放松端轴承的轴向载荷=内部轴向力,压紧端轴承的轴向载荷=其余轴向力的代数和,本身除外,外圈窄边相对安装(正装),1、若 FA+F2 F1 则有：,结论与正装相同！,压紧端：Fa1=FA+F2,放松端：Fa2=F2,2、若 FA+F2 F1,则有：,放松端：Fa1=F1,压紧端：Fa2=F1-FA,结论：放松端轴承的轴向载荷=内部轴向力,压紧端轴承的轴向载荷=其余轴向力的代数和,外圈宽边相对安装(反装),
14、17.6.1 轴承的固定,1、两端固定,使轴的两个支点中的每一个支点都能限制轴的单向移动，两个支点合起来就限制了轴的双向移动,17.6 滚动轴承的组合设计,2、一端固定、一端游动,固定支承,游动支承,一个支点双向固定以承受轴向力、另一端游动,适用于温度变化较大的长轴,游动支承,轴承组合位置的调整,目的：使轴上的零件具有准确的工作位置。,例如：圆锥齿轮传动，要求两个节锥顶点相重合。,对于蜗杆传动，要求蜗轮中间平面通过蜗杆的轴线。,方法：套杯+调整垫片,17.6.2 轴承组合的配合,配合类型,内圈孔轴,一般原则：当外载荷方向不变时，转动套圈应比固定套圈紧,基孔制,外圈轴承座孔,基轴制,轴公差：k6
15、、m6,孔公差：H7、J7、Js7 游动支点：G7,17.6.3 轴承的拆装,内 圈,轴肩高度 内圈外经,一、滚动轴承的润滑,润滑剂,减小摩擦、减轻磨损，吸振、降温、降噪,17.6.4 滚动轴承的润滑和密封,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(1.52)105 mmr/min时，采用脂润滑，否则用油润滑。,润滑目的,密封目的,不容易流失、便于密封和维护，充填一次，可运转较长时间,摩擦阻力小、能散热，可在高速、高温环境下使用,脂润滑优点,油润滑优点,二、滚动轴承的密封,滚动轴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,
