第12章轴承

1、第第12章章 轴轴 承承 12.1 概述概述12.2 滑动轴承的结构和材料滑动轴承的结构和材料 12.3 润滑剂和润滑装置润滑剂和润滑装置 12.4 非液体摩擦滑动轴承设计非液体摩擦滑动轴承设计 12.5 液体摩擦滑动轴承简介液体摩擦滑动轴承简介12.6 滚动轴承的结构、类型和代号滚动轴承的结构、类型和代号 12.7 滚动轴承的选择计算滚动轴承的选择计算12.8 滚动轴承的润滑和密封滚动轴承的润滑和密封 12.9 滚动轴承的组合设计滚动轴承的组合设计 学习和了解滑动轴承的结构和材料、润滑剂和润滑装学习和了解滑动轴承的结构和材料、润滑剂和润滑装置、非液体摩擦滑动轴承设计、液体摩擦滑动轴承简介；置

2、、非液体摩擦滑动轴承设计、液体摩擦滑动轴承简介；滚动轴承的结构类型和代号、选择计算、润滑和密封、组滚动轴承的结构类型和代号、选择计算、润滑和密封、组合设计合设计.u本章学习目标本章学习目标 掌握：掌握：滑动轴承的结构、非液体摩擦滑动轴承设计；滚动滑动轴承的结构、非液体摩擦滑动轴承设计；滚动轴承的结构类型、选择计算轴承的结构类型、选择计算,轴承的组合设计轴承的组合设计.u本章学习要求本章学习要求 了解了解: 滑动轴承的材料、润滑剂和润滑装置；滚动轴承的滑动轴承的材料、润滑剂和润滑装置；滚动轴承的代号、润滑和密封、组合设计。代号、润滑和密封、组合设计。12.1 概述概述轴承的功用轴承的功用:支承轴

3、和轴上零件，保持轴的旋转精度，减小支承轴和轴上零件，保持轴的旋转精度，减小轴和支承之间的摩擦和磨损。轴和支承之间的摩擦和磨损。类型类型:滑动摩擦轴承滑动摩擦轴承(简称滑动轴承简称滑动轴承)和滚动摩擦轴承和滚动摩擦轴承(简称滚简称滚动轴承动轴承)。特点特点:滚动轴承滚动轴承: :摩擦系数小，起动阻力小，已经标准化，选用、摩擦系数小，起动阻力小，已经标准化，选用、润滑及维护方便润滑及维护方便. .径向尺寸较大，产生的振动、噪音与设径向尺寸较大，产生的振动、噪音与设备的精度、轴的转速相关备的精度、轴的转速相关 . . 滑动轴承滑动轴承: :液体摩擦状态下，摩擦仅存在于液体内部液体摩擦状态下，摩擦仅存

4、在于液体内部. . 适用场合适用场合:滚动轴承滚动轴承: :适用于中、低速以及精度要求较高的场合适用于中、低速以及精度要求较高的场合. . 滑动轴承滑动轴承: :在汽轮机、离心式压缩机、内燃机、大型发在汽轮机、离心式压缩机、内燃机、大型发电机中多采用滑动轴承电机中多采用滑动轴承 ; ;低速而有冲击的场合也常采用低速而有冲击的场合也常采用滑动轴承滑动轴承 . .12.2 滑动轴承的结构和材料滑动轴承的结构和材料12.2.1 滑动轴承的主要类型及结构滑动轴承的主要类型及结构类型类型:向心滑动轴承向心滑动轴承（径向滑动轴承（径向滑动轴承承受径向载荷承受径向载荷)和和推力滑动轴承推力滑动轴承（止推滑动

5、轴承（止推滑动轴承承受轴向载荷承受轴向载荷)。1. 向心滑动轴承向心滑动轴承 整体式向心滑动轴承整体式向心滑动轴承 剖分式滑动轴承剖分式滑动轴承调心式向心滑动轴承调心式向心滑动轴承2. 推力滑动轴承推力滑动轴承1轴承座轴承座 2衬套衬套 3径向轴瓦径向轴瓦 4止推轴瓦止推轴瓦 5销钉销钉 aa实心实心 bb环形环形 cc空心空心 dd多环形多环形 12.2.2 轴瓦的结构及轴承材料轴瓦的结构及轴承材料1. 轴瓦的结构轴瓦的结构 整体式轴瓦整体式轴瓦 剖分式轴瓦剖分式轴瓦 油沟形式油沟形式 油孔和油沟应开在非承载区油孔和油沟应开在非承载区 ;一般油沟与轴瓦的端面保持一般油沟与轴瓦的端面保持一定的

6、距离一定的距离 .轴承衬轴承衬: :为了减小摩擦和磨损，同时又保证轴瓦的强度，通为了减小摩擦和磨损，同时又保证轴瓦的强度，通常在轴瓦的内表面浇铸或轧制上一薄层的常在轴瓦的内表面浇铸或轧制上一薄层的轴承衬轴承衬 2. 2. 轴承的材料轴承的材料足够的强度；足够的强度；良好的减摩性、耐磨性和磨合性良好的减摩性、耐磨性和磨合性；良好的摩良好的摩擦顺应性和可嵌入性擦顺应性和可嵌入性；良好的工艺性和经济性；良好的工艺性和经济性；导热性好、导热性好、热膨胀系数小等。热膨胀系数小等。 材料的基本要求材料的基本要求：常用的轴承材料常用的轴承材料:轴承合金轴承合金: :可塑性好，减摩性、磨合性好，抗胶合能力强。

7、机械强度较低可塑性好，减摩性、磨合性好，抗胶合能力强。机械强度较低. .青铜青铜: :具有较高的强度、较好的减摩性耐磨性以及导热性具有较高的强度、较好的减摩性耐磨性以及导热性. . 铸铁铸铁: :具有一定的减摩性和耐磨性具有一定的减摩性和耐磨性 .成本低成本低.其他材料其他材料: :常见的材料有塑料、尼龙、橡胶和粉末冶金等常见的材料有塑料、尼龙、橡胶和粉末冶金等 .12.3 润滑剂和润滑装置润滑剂和润滑装置12.3.1 润滑剂的选择润滑剂的选择类型类型: :润滑油、润滑脂和固体润滑剂三种润滑油、润滑脂和固体润滑剂三种. .12.3.2润滑装置润滑装置间歇润滑间歇润滑 连续润滑连续润滑: :滴油

8、润滑滴油润滑 , ,油环润滑油环润滑, ,飞溅润滑飞溅润滑, ,压力循环润滑压力循环润滑. . 12.4 非液体摩擦滑动轴承设计非液体摩擦滑动轴承设计设计依据设计依据: :维持边界油膜不遭破裂维持边界油膜不遭破裂. .1. 1. 向心轴承向心轴承轴承的压强轴承的压强 BdFp p轴承的轴承的 值值 p100060dnBdFpp2.2.推力轴承推力轴承 zddFp21224 pmpp轴颈与轴承孔的配合轴颈与轴承孔的配合 :一般采用一般采用H7/f6、H8/f8配合配合 ; 要要求低的轴承可采用求低的轴承可采用H9/f9配合。配合。 12.5 液体摩擦滑动轴承简介液体摩擦滑动轴承简介类型类型: :

9、液体动压滑动轴承液体动压滑动轴承 液体静压滑动轴承液体静压滑动轴承 12.5.1 液体动压滑动轴承液体动压滑动轴承 动压油膜的形成原理动压油膜的形成原理 形成液体动压润滑的条件形成液体动压润滑的条件:(1) (1) 轴颈与轴承孔之间形成收敛的楔形间隙；轴颈与轴承孔之间形成收敛的楔形间隙；(2) (2) 两表面间必须有一定的相对速度，相对运动方向应保证使润滑油从楔形间两表面间必须有一定的相对速度，相对运动方向应保证使润滑油从楔形间隙的大口流入，从小口流出；隙的大口流入，从小口流出；(3) (3) 润滑油应有一定的粘度，并且供油量充分；润滑油应有一定的粘度，并且供油量充分；12.5.2 液体静压滑

10、动轴承液体静压滑动轴承工作原理工作原理:液体静压滑动轴承是利用油泵向轴承供给具有一定压力、液体静压滑动轴承是利用油泵向轴承供给具有一定压力、流量的润滑油，强制使轴颈与轴承孔表面隔开，形成液体流量的润滑油，强制使轴颈与轴承孔表面隔开，形成液体润滑。润滑。1油腔油腔 2油槽油槽 3节流器节流器12.6 滚动轴承的结构、类型和代号滚动轴承的结构、类型和代号12.6.1 滚动轴承的结构滚动轴承的结构外圈外圈1、内圈内圈2、滚动体滚动体3 保持架保持架4滚动体的形状有滚动体的形状有球形球形、圆柱形圆柱形、圆锥圆锥形、形、鼓形鼓形和和针形针形等等12.6.2 滚动轴承的类型和特点滚动轴承的类型和特点接触角

11、接触角a: :滚动体与外圈接触处的法线与垂直于轴承轴线的滚动体与外圈接触处的法线与垂直于轴承轴线的平面之间的夹角平面之间的夹角. .类型类型:向心轴承向心轴承 045.45.主要承受或只承受径向载荷主要承受或只承受径向载荷 推力轴承推力轴承 45 90 .主要承受或只承受轴向载荷主要承受或只承受轴向载荷 球轴承球轴承 : 以球为滚动体以球为滚动体 滚子轴承滚子轴承: :以滚子为滚动体以滚子为滚动体。 v滚动轴承的类型、主要特性及应用见教材表滚动轴承的类型、主要特性及应用见教材表12-4。12.6.3 滚动轴承的代号滚动轴承的代号滚动轴承的代号由基本代号、前置代号和后置代号构成滚动轴承的代号由基

12、本代号、前置代号和后置代号构成 基本代号基本代号 直系系列直系系列代号代号内径代号内径代号宽度系列宽度系列代号代号类型代号类型代号前置代号前置代号 前置代号及其含义可参阅前置代号及其含义可参阅GB/T27293。 后置代号后置代号 用字母或加数字表示，置于基本代号的右侧，并与基本用字母或加数字表示，置于基本代号的右侧，并与基本代号空半个汉字距离或用符号代号空半个汉字距离或用符号“”、“/”/”分隔分隔 内部结构代号内部结构代号 轴承公差等级代号轴承公差等级代号 代号代号省略省略p6p6xp5p4p2标准标准0级级6级级6x级级5级级4级级2级级示例示例62036203p630210p6x620

13、3p56203p46203p212.6.4 滚动轴承的类型选择滚动轴承的类型选择主要考虑以下因素：主要考虑以下因素： 轴承的载荷轴承的载荷轴承的转速轴承的转速 轴承的调心性能轴承的调心性能 轴承的安装和拆卸轴承的安装和拆卸 经济性经济性 12.7 滚动轴承的选择计算滚动轴承的选择计算12.7.1 滚动轴承的受力分析和失效形式滚动轴承的受力分析和失效形式 轴承的受力分析轴承的受力分析 图图12-21 滑动轴承的载荷分布图滑动轴承的载荷分布图 图图12-22 滚动轴承的寿命滚动轴承的寿命-可靠度曲线可靠度曲线 失效形式失效形式 疲劳点蚀疲劳点蚀 v滚动轴承的正常失效形式是滚动体或内外圈滚道的疲滚动

14、轴承的正常失效形式是滚动体或内外圈滚道的疲劳点蚀破坏劳点蚀破坏. . v轴承工作时，滚动体和内外圈滚道受脉动循环变化的轴承工作时，滚动体和内外圈滚道受脉动循环变化的接触应力作用，当应力循环次数达到一定值后，会在某接触应力作用，当应力循环次数达到一定值后，会在某一元件上引起表层金属剥落现象，即疲劳点蚀一元件上引起表层金属剥落现象，即疲劳点蚀 v点蚀后轴承在工作时通常会出现较强烈的振动、噪音点蚀后轴承在工作时通常会出现较强烈的振动、噪音和发热现象及旋转精度的下降，影响机器的正常工作。和发热现象及旋转精度的下降，影响机器的正常工作。 塑性变形塑性变形 v工作时过大的静载荷或瞬间过大的冲击载荷，均可能

15、工作时过大的静载荷或瞬间过大的冲击载荷，均可能导致轴承元件接触部分的局部应力超出材料的屈服极限导致轴承元件接触部分的局部应力超出材料的屈服极限而产生塑性变形。而产生塑性变形。v影响滚动体的滚动，引起轴承的失效影响滚动体的滚动，引起轴承的失效. . 12.7.2 滚动轴承选择计算滚动轴承选择计算1. 1. 滚动轴承的基本额定寿命滚动轴承的基本额定寿命轴承的套圈或滚动体出现第一个疲劳扩展迹象前，一个套圈相对另轴承的套圈或滚动体出现第一个疲劳扩展迹象前，一个套圈相对另一个套圈的总转数，或在某一转速下的工作时间，称为轴承的寿命。一个套圈的总转数，或在某一转速下的工作时间，称为轴承的寿命。轴承的寿命：轴

16、承的寿命：基本额定寿命：基本额定寿命： 将一组同一型号的轴承，在特定的相同条件下运转，将一组同一型号的轴承，在特定的相同条件下运转，10%轴承发生轴承发生疲劳点蚀破坏时，内外圈所经历的总转数疲劳点蚀破坏时，内外圈所经历的总转数(以以106r为单位为单位)或工作小时或工作小时数数(以小时以小时为单位为单位)，以，以1010表示表示 。2. 2. 滚动轴承的基本额定动载荷滚动轴承的基本额定动载荷基本额定动载荷：基本额定动载荷： 规定轴承的基本额定寿命为规定轴承的基本额定寿命为106r时，轴承所能承受的载荷。以时，轴承所能承受的载荷。以C C表示。表示。 对于向心轴承，为纯径向载荷，以对于向心轴承，

17、为纯径向载荷，以Cr表示；对于推力轴表示；对于推力轴承，为纯轴向载荷，以承，为纯轴向载荷，以Ca表示。表示。3. 3. 轴承的寿命计算轴承的寿命计算PCL10106r 式中式中 -轴承的寿命指数，球轴承轴承的寿命指数，球轴承=3=3，滚子轴承，滚子轴承 。 310PCnL60106hh h PfCfnLPt6h60101h6tp1060LnfPfC N N h h 4. 轴承当量动载荷计算轴承当量动载荷计算arYFXFP当量动载荷当量动载荷: :换算所得的一假想动载荷，用换算所得的一假想动载荷，用P表示。在该载表示。在该载荷作用下轴承的寿命与实际载荷相同。荷作用下轴承的寿命与实际载荷相同。5.

18、 5. 角接触向心轴承的轴向载荷角接触向心轴承的轴向载荷 内部轴向力内部轴向力 Fs:各滚动体上所受的各滚动体上所受的轴向分力的和轴向分力的和. . 安装方式安装方式 :（正装）（正装）（反装）（反装）(1)(1)若若 S2S1AFFFs1Aa2FFF紧端紧端松端松端s1a1FF（正装）（正装）（2 2）若）若 s2s1AFFF紧端紧端AFFFs2a1松端松端s2a2FFv松端轴承的轴向载荷等于它本身的内部轴向力，紧端轴承的轴向载荷等于除本松端轴承的轴向载荷等于它本身的内部轴向力，紧端轴承的轴向载荷等于除本身内部轴向力外其余轴向力的代数和身内部轴向力外其余轴向力的代数和 。12.8 滚动轴承的

19、润滑和密封滚动轴承的润滑和密封12.8.1 滚动轴承的润滑滚动轴承的润滑v滚动轴承的润滑具有减少摩擦和磨损、提高效率、延长滚动轴承的润滑具有减少摩擦和磨损、提高效率、延长使用寿命的作用，同时还有散热、减小接触应力、吸收振使用寿命的作用，同时还有散热、减小接触应力、吸收振动和防止锈蚀等作用。动和防止锈蚀等作用。1. 1. 润滑剂的选择润滑剂的选择润滑剂润滑剂：润滑油和润滑脂：润滑油和润滑脂 v轴承轴承(1.5 52)105mmr/min时，一般采用脂润滑时，一般采用脂润滑 。v当轴承的值过高或具备润滑油源时当轴承的值过高或具备润滑油源时(如变速器、减如变速器、减速器速器)，可采用油润滑。，可采用

20、油润滑。 2. 2. 润滑方式选择润滑方式选择v润滑方式可按轴承类型与润滑方式可按轴承类型与dndn值，由表值，由表12-15选取。选取。 12.8.2 滚动轴承的密封滚动轴承的密封v滚动轴承的密封具有防止灰尘、水分等进入轴承，并阻止润滑剂流失的作用。滚动轴承的密封具有防止灰尘、水分等进入轴承，并阻止润滑剂流失的作用。 v密封的方法：接触式和非接触式密封的方法：接触式和非接触式12.9 滚动轴承的组合设计滚动轴承的组合设计12.9.1 轴承轴系的轴向固定轴承轴系的轴向固定1. 1. 轴承套圈的轴向固定轴承套圈的轴向固定 内圈的固定内圈的固定 外圈固定外圈固定 外圈固定外圈固定 （续）（续）2. 滚动轴承组件的轴向固定滚动轴承组件的轴向固定(1) 两端固定两端固定 (2) 一端固定、一端游动一端固定、一端游动12.9.2 轴承组合的调整轴承组合的调整1.1.轴承间隙的调整轴承间隙的调整2.2.轴承的预紧轴承的预紧v预紧：预紧：对某些可调游隙式轴承，在安装时给予一定的轴向压紧力，使内外圈对某些可调游隙式轴承，在安装时给予一定的轴向压紧力，使内外圈产生相对位移而消除游隙，并在